Стратегія сталого розвитку природи та суспільства. Матеріали курсу

Подождите немного. Документ загружается.

Достатньо, наприклад, не вгадати з яким-небудь податком чи ціною на певний

товар (зокрема, бензин), як по країні прокотиться хвиля банкрутств дрібних і

великих підприємців.

Методи цілеспрямованого вибуху та імпульсу лавиноподібних процесів є

дуже ефективним засобом управління процесами розвитку. Разом з тим це дуже

ризиковані методи, що потребують ретельного прогнозного опрацювання

можливих інформаційних каналів розвитку майбутніх процесів.

Крім зазначених екстремальних методів існує широкий спектр інших

форм здійснення механізму позитивного зворотного зв'язку, які є менш

руйнівними за своєю суттю, але мають значний потенціал підвищення

ефективності процесів розвитку. До речі, ці ж методи широко використовуються і

як захисні засоби. Адже збереження системи може ґрунтуватися не тільки на

підтриманні її працездатності (гомеостазу) за будь-яку ціну, але й превентивному

руйнуванні системи (а частіше найбільш слабких її ланок), якщо навантаження на

систему перевищують критичні значення. Саме на цьому принципі заснована дія

запобіжників і аварійних відключень системи. Цей же метод використовують

залізничники, коли, простукуючи важкою кувалдою ланки ходової частини

вагонів, зондують можливі «тонкі» порушення структури металу.

Загальним же для всіх методів реалізації механізмів позитивного

зворотного зв'язку є прагнення максимального використання енергії природних

процесів, що відбуваються в природі і суспільстві.

Висловлені міркування наводять ще на одну думку. Стосовно економічної

системи вихідні ресурси можна розглядати як енергію більш низької якості. Тоді

як вироблена продукція є аналогом енергії більш високої якості. У цьому

підвищенні інформаційного статусу предметів праці можна помітити багато ас-

пектів. Досить порівняти властивості, які мають на виході з конвеєра новенькі

автомобілі, телевізори чи комп'ютери, з властивостями тієї купи матеріалів, з яких

ці вироби виготовлені. У даному випадку читач оцінюватиме еволюцію

інформаційного статусу предметів праці з погляду споживача.

Економісти, які представляють інтереси підприємства-виготівника, мають

інший погляд. Для них збільшення інформаційного статусу виробничих ресурсів

відбито в тій додатковій вартості, що упредметнюється у виробленій продукції.

Зростання інформативності предметів праці для підприємства -

виготівника може бути виміряне одержуваним додатковим прибутком.

У будь-якому випадку вихідні ресурси — це продукти більш низької

інформаційної якості, що дозволяють одержати продукти з більш високим

інформаційним статусом. З економічної точки зору, це, крім усього іншого,

можливість із більш дешевих і менш цінних ресурсів одержати більш дорогі і

більш цінні товари.

Зниження кількості менш цінних ресурсів «на вході» підприємства

означає зниження випуску більш цінних продуктів «на виході» підприємства. У

цьому зв'язку керівникам і фахівцям підприємства потрібно дуже обережно

ставитися до так званої економії сировини. Існує небезпека разом із водою

виплеснути й дитину. Іншими словами, при боротьбі за економію ресурсів можуть

бути зменшені продуктивні витрати виробничого призначення, що визначають

вихід готової продукції.

У світлі сказаного видається доречним ще раз розглянути ентропійну

діяльність підприємства, тобто його витрати. Раніше ми вже говорили про дві

ключові причини ентропійної діяльності системи.

Одна з них полягає в недосконалості організації функціонування системи.

На підприємстві дана причина обумовлює рівень непродуктивних втрат. Саме ці

втрати формують різного роду збитки і відходи, що ведуть до зниження

ефективності виробництва. З подібного роду втратами можна і потрібно боротися

для підвищення ефективності.

Іншою причиною ентропійної діяльності є необхідність здійснення витрат

виробничого призначення. Без них не відбудеться виробничий процес, а отже, не

буде і готової продукції. Якщо виробництво налагоджене і ресурси вико-

ристовуються раціонально, то будь-які спроби економії на виробничих витратах

неминуче призведуть до перебоїв у виробничому процесі або взагалі до його

зриву. Результатом буде втрата готової продукції.

Прагнення скоротити непродуктивні витрати таке ж природне, як і ба-

жання збільшити обсяг виробництва з його неминучими виробничими витратами.

Проблема полягає в тім, що найчастіше дуже важко буває (навіть досвідченому

виробничнику) відрізнити власне продуктивні витрати від непродуктивних. Крім

того, стануть будь-які витрати продуктивними (тобто корисними) чи ні, можна

побачити лише через деякий час — коли завершиться виробничий цикл.

Однак буває, що кричущу безгосподарність видно неозброєним оком.

Йдеться про ті випадки, коли під виглядом економії ресурсів завдається удар по

продуктивному капіталу. Найбільш наочним прикладом може служити

відключення електроенергії на підприємствах країни. Це може відбуватися як з

волі «вищого рівня», так і з ініціативи керівників самих підприємств. Зокрема,

ректори деяких вузів, виконуючи команду про енергозбереження, скоротили

кількість занять. Подібним керівникам залишається лише порадити також інші

резерви економи: зарплата працюючим, витрати на опалення в зимовий час, ін. А

ще краще - зупинити підприємство взагалі, щоб цілком скоротити будь-які види

витрат. Економія буде тим більшою, чим більший період зупинки підприємства.

Правда, усю суму економії багатократно перекриє збиток від упущеної вигоди.

Вигоди, які могло б принести перерване виробництво. Щоб цього не сталося,

необхідно розвивати навички спектрального економічного зору.

Спроба економити на продуктивному капіталі може обернутися

колосальними втратами.

Аналізуючи особливості реалізації механізмів негативного і позитивного

зворотного зв'язку, можна зробити такий висновок: мистецтво стійкого

управління розвитком - це майстерність здійснення інформаційного контролю

гомеостазу системи і здатність створювати умови для майбутніх трансформацій

системи, направляючи матеріально-енергетичні потоки по найбільш ефективних

інформаційних каналах.

З позицій багатоспектрального бачення енергетичних потоків (як і інших

видів ресурсів) по-новому сприймається універсальний критерій добору. Два вже

згадувані формулювання критерію добору, а саме: мінімізація розсіювання

(дисипації) енергії та мінімізація ентропії тільки на перший погляд здаються

ідентичними. Насправді друге формулювання набагато глибше і повніше. Адже,

як ми вже переконалися, енергія від енергії може дуже різнитися. Термін

«ентропія» дозволяє охопити не тільки енергетичний, але й інформаційний

підтекст. Завдяки цій обставині поняття «мінімізація ентропії» здатне відбити не

тільки наслідок (мінімізацію розсіювання енергії), але й причину (завдяки

максимальному закріпленню інформації, чи максимальному підвищенню рівня

організованості системи).

Мінімізація ентропії - це максимізація інформації та мінімізація

розсіювання енергії. Саме своєю ємністю це формулювання критерію є

надзвичайно вдалим. Крім уже згаданого причинно-наслідкового зв'язку воно

відбиває широке різноманіття характеристик системи: максимум упорядкованості,

максимум ефективності, мінімум відходів та ін. Оцінити цю ємність і різ-

номаніття запропонованого формулювання можна лише з позицій

багатоспектрального бачення енергоінформащйних потоків (так само, як і інших

видів капіталу: речовинних, фінансових, людських).

РОЗДІЛ 8

Теоретичні основи екології

8.1. Становлення біосфери та її характеристика

Біосфера (грец. bіоs - життя, sрhаіrа - куля) - оболонка Землі, в якій існує

життя. Цей термін вперше запропонував австрійський геолог Едвард Зюсс у 1873

році. Цілісне вчення про біосферу було створене видатним вітчизняним ученим

В.І. Вернадським. До складу біосфери входять таки частини геосфери:

• нижня частина атмосфери - від поверхні Землі до озонової

оболонки, тобто до висоти близько 25-30 км. Атмосфера складається із суміші

газів (азот - 78%, кисень - 21%, аргон - 0,93%, діоксид вуглецю - 0,03%, інші гази

- менше 0,005% за об'ємом) та колоїдних домішок (пил, краплі води, кристали

тощо);

• вся гідросфера - водна оболонка, яка покриває 2/3 поверхні планети

(до найбільшої глибини - Маріанської впадини в Тихому океані - 11 030 м).

Більше 40% води міститься в земних надрах (у літосфері). Об'єм гідросфери

складає близько 137 • 10

км

, а хімічний склад наближається в середньому до

складу морської води. Із загальної маси води близько 98% знаходиться в океанах

і морях, 2% її загальної кількості складають прісні води;

• верхня частина літосфери - верхня «тверда» оболонка Землі,

яку складають земна кора та верхня частина мантії Землі.

Товща літосфери становить 50-200 км, у тому числі земної

кори - до 75 км на континентах і 10 км під дном океану.

Між літосферою, гідросферою і атмосферою постійно відбувається речовинний і

енергетичний взаємообмін, проявом якого є, зокрема, землетруси і виверження

вулканів.

Усі ці сфери є складовими середовища, в якому існують всі живі

організми планети. Ці організми, у свою чергу, не лише існують у біосфері, а й є

її творцями. За В. Вернадським, жива речовина - це біогеохімічний фактор

планетарного масштабу, під дією якого відбуваються перерозподіл, міграція і

розсіювання хімічних елементів.

Між живим і неживим непереборної межі не існує. Живою називають

динамічну систему, яка активно сприймає і перетворює молекулярну інформацію

з метою самозбереження.

Основна функція живої системи - самозбереження шляхом

випереджального реагування. Для відновлення і збереження енергії в системі

необхідне надходження енергії ззовні, з навколишнього середовища, та обмін

речовин і енергії - метаболізм. У метаболізмі поєднані процеси асиміляції і

дисиміляції (синтезу і розпаду) речовин. Наявність програми відтворення у ви-

гляді дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) та її висока стабільність порівняно

з іншими структурами біологічної системи зумовлюють спадковість. Під

впливом змін екологічних чинників спадковість може змінюватися, відбуваються

мутації - індуковані зміни в генетичному апараті.

Успадковані зміни та їх відбір під впливом екологічних чинників

зумовлюють видоутворення і збільшення біологічного різноманіття. Різноманіття

видів забезпечує більшу ймовірність збереження життя завдяки існуванню

найкраще пристосованих до змін довкілля форм, тобто відбувається біологічна

еволюція.

Нині виділяють шість основних рівнів організації живої матерії:

• молекулярно-генетичний - редуплікація генів, формування

ідентичних молекул на основі матеріалів, що забезпечують спадковість і

мінливість;

• організмений - цілісність функцій, ріст, онтогенетичний розвиток;

• клітинний;

• популяційно-видовий - еволюція, тривале існування, таксономічні

характеристики;

• біоценотичний - трофічні, хімічні, енергетичні зв'язки, кругообіг

хімічних елементів, перетворення енергії;

• біосферний — форма життя, яка поза біосферою не існує.

Кожний з цих рівнів має особливості, але всі вони тісно пов'язані між

собою, взаємно впливають один на одного, створюючи єдине ціле - живу

речовину. На всіх структурних рівнях організації матерії реалізована лише дуже

незначна частка можливих комбінацій молекул. Це означає, що кожний біологіч-

ний, вид, кожна жива істота є унікальними, оскільки вони мають набір

властивостей, за допомогою яких ефективно адаптуються до навколишнього

середовища та його змін.

Біосфера є відкритою термодинамічною системою

Енергію вона одержує

від Сонця і з надр Землі. Отримана ззовні енергія трансформується і розсіюється,

підпорядковуючись двом фундаментальним законам термодинаміки. Перший

закон термодинаміки - це закон збереження енергії (енергія не може ні з'явитися,

ні зникнути, вона лише трансформується з однієї форми в іншу). Другий закон

термодинаміки вивчає напрямок якісних змін енергії в процесі її трансформації з

однієї форми в іншу (закон описує співвідношення корисної та марної роботи під

час трансформацій форм енергії). За другим Законом термодинаміки будь-яка

робота супроводжується трансформацією

високоякісної енергії в енергію нижчої

та найнижчої якості -теплоту - і призводить до зростання ентропії (збільшення

енергії найнижчої якості, не придатної до корисної роботи? тобто розсіювання

енергії).

Вважають, що еволюція біосфери відбувалась у напрямку зменшення

ентропії. Чим довшими є ланцюги живлення, тим вони енергетично досконаліші.

Саме завдяки ланцюгам живлення в біосфері постійно відбувається не лише

кругообіг води та обмін енергії, а й кругообіг речовин, які живі організми ви-

користовують для побудови і підтримання життєдіяльності своїх тіл та

забезпечення процесів розмноження.

Всього відомо близько 80 хімічних елементів, необхідних біоті. З

продуктами життєдіяльності або після смерті ці елементи повторно потрапляють

у довкілля і знову використовуються іншими організмами (кругообіг речовин).

Хімічні елементи, які зазвичай використовуються у великих кількостях (не менш

як 0,01% загальної маси організму), - це мікроелементи – C, H, N, О, Na, Р, S, К,

Мg, Са. Вони вилучаються організмами з довкілля, поглинаються і

концентруються в клітинах. Елементи, потрібні організмам у менших кількостях

(до 0,01%), називають мікроелементами: Сг, Мn, Fе, Сu, Мо, Zn, В, І, F, Sе та ін.

Отже, до біогенних елементів (їх 22) відносять хімічні елементи, що постійно

присутні в складі всіх організмів Деякі з біогенних елементів входять до складу

організмів як мікроелементи (Fe, I, F). В організмі біогенні елементи утворюють

біомолекули, що ускладнюються в процесі обміну речовин (метаболізму).

Нестача біогенних елементів в організмі призводить до порушення певних

функцій організму.

Великий і малий кругообіг речовин (насамперед води, вуглецю, азоту,

фосфору, сірки, калію, магнію, кальцію) - життєво важливі процеси біосфери,

вони мільйони років не порушувалися, поки діяльність людини не набула

планетарного характеру. За минуле століття, особливо в останні його

десятиріччя, антропогенна діяльність призвела до значних порушень кругообігу

речовин у біосфері, розвитку глобальної екологічної кризи. Саме діяльність

людини значно прискорила процеси вивітрювання гірських порід, зумовила

накопичення в атмосфері такої кількості газів, яка спричинила розвиток

негативних кліматичних змін (парниковий ефект), появу озонових дір та

кислотних дощів, деградацію ґрунтів через надмірне накопичення в них

токсичних хімічних сполук. Внаслідок збільшення в природних водах, повітрі і

ґрунтах концентрації важких металів, нафтопродуктів, пестицидів деградують і

гинуть екосистеми, уповільнюються процеси кругообігу речовин у біологічному

циклі, частішають спалахи «цвітіння» вод внаслідок масового розмноження

мікроскопічних водоростей не тільки ставків, водосховищ, а й Світового океану,

що обумовлює порушення функціонування екосистем. Людина також створює у

величезних кількостях речовини, які не можуть бути залучені до біологічного

кругообігу (пластмаси, поліетилен тощо), оскільки останні не розкладаються в

біосфері.

Накопичення в атмосфері вуглекислого газу, спричинене людською

діяльністю, може призвести у найближчий час до потепління, танення

льодовиків і підйому рівня води в океанах більш ніж на 100 м, тобто до

порушення стійкості біосфери.

В житті і діяльності людини стійкість біосфери має надзвичайне

значення:

• біосфера є не просто джерелом ресурсів для людини, а й приймачем

відходів її виробництва та життєдіяльності. Це складна система (фундамент

життя), у якій біота сама забезпечує стабільність навколишнього середовища;

• біосфера має граничну господарську ємність, перевищення якої

порушує стійкість біоти і довкілля;

• у межах господарської ємності біосфера і екосистеми функціонують

згідно з принципом Ле Шательє, швидко відновлюють усі порушення рівноваги

в довкіллі, залишаючи його стійким. Здатність відновлення в абсолютних вели-

чинах, як і межа господарської ємності, змінюються від ландшафту до

ландшафту залежно від продуктивності біоти: в пустелях вона найменша, у лісах

- найбільша.

Перевищення господарської ємності зумовлює порушення біологічного

кругообігу речовин, деградацію екосистем, забруднення довкілля. У свою чергу,

забруднення і руйнування навколишнього середовища призводить до загибелі

багатьох видів організмів. Головне завдання людини - збереження і відновлення

природних угруповань організмів у таких масштабах, які забезпечать

господарську ємність біосфери в цілому. Межу зростання людства визначає

господарська ємність біосфери, верхнім порогом якої є переведення в

антропогенний канал понад 1% чистої первинної продукції біоти (фотосинтезу);

перевищення цього порогу призведе до глобальної екологічної катастрофи і

розпаду геному людини, наслідком чого буде зникнення її як виду.

Таким чином, найважливішими рисами біосфери є існування в її межах

живої речовини і постійний матеріально-енергетичний обмін з космосом.

Наявність життя - це головне, чим відрізняється Земля від інших планет

Сонячної системи.

8.2. Жива речовина

Сукупність усіх живих організмів на планеті В.І. Вернадський назвав

«живою речовиною». Планету населяє приблизно 500 тис. видів рослин і 1,5 млн

видів тварин. Якщо зрівняти поверхню Землі і рівномірно розподілити по ній

існуючі рослини, тварини і мікроорганізми, то вони утворять шар завтовшки

всього 2 см.

В.І. Вернадський виділяв чотири функції живої речовини: газові,

концентраційні, окисно-відновні і біогеохімічні. У наш час розрізняють шість її

основних функцій –енергетична, газова, концентраційна, окисно-відновна,

деструктивна та інформаційна.

Отже, жива речовина - невід'ємна складова біосфери, що об'єднує всі її

компоненти в єдине ціле, є її функцією і одночасно «однією з найпотужніших

геохімічних сил на нашій планеті» (В. Вернадський).