I. Системы с обратными связями.

Система – взаимосвязанная совокупность элементов, нечто большее, чем сумма ее составляющих.

Контур обратной связи – замкнутая цепь причинных связей.

Контур положительной обратной связи – цепь причинно-следственных связей, в которой увеличение любого из элементов контура вызывает последовательность изменений, которая еще больше увеличивает исходный элемент (саморазгоняющаяся обратная связь)

Контур отрицательной обратной связи – цепь причинно-следственных связей, в которой изменение одного элемента распространяется по кругу, вновь возвращается к этому элементу и изменяет его в направлении, противоположном первоначальному; служит для поддержания системы в рамках устойчивого состояния.

Пример: система гомеостаза

Элементы    - рецепторы (сенсор)

                     - сравнительный элемент

                     - преобразователь

Запаздывание – период времени между причиной и ее проявлением (реакцией на причину).

Пример: курение и рак (запаздывание в 20-30 лет).

 

Небольшое время запаздывания необходимо для защиты системы от поспешных действий до получения более точной информации; длительная задержка запаздывания опасна. Чем длительнее время запаздывания, тем меньше вероятность того, что мы успеем вовремя отреагировать и предотвратить опасные изменения.

Пример запаздывания отклики – разрушение озонового слоя – время запаздывания ~15 лет.

 

Устойчивое общество

Есть множество определений устойчивости. Самое простое из них таково: устойчивое общество – это общество, способное существовать в течение жизни многих поколений, общество достаточно дальновидное, гибкое и мудрое, чтобы не разрушать поддерживающие его физические или социальные системы.

Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию облекла это определение в памятные слова: устойчивое общество – это общество, «удовлетворяющее нужды сегодняшнего поколения, не лишая будущие поколения возможности удовлетворять их собственные нужды».

С точки зрения системной динамики устойчивое общество – это общество, обеспеченное информационными, социальными и институциональными механизмами, способными осуществлять контроль за контурами положительных обратных связей, обуславливающих экспоненциальный рост численности населения и капитала. Это означает, что в таком обществе рождаемость приблизительно равна смертности, а темпы инвестирования – темпам амортизации капитала, если только изменения в технологии и социальная политика не сделают оправданными запланированное и контролируемое изменение численности населения и запасов капитала. В социально устойчивом обществе численность населения, запасы капитала и технология должны обеспечивать достаточный и гарантированный материальный уровень жизни для всех. В физически устойчивом обществе потребление сырья и энергии должно осуществляться в соответствии с тремя условиями, сформулированными экономистом Г.Дейли:

·          темпы потребления возобновимых ресурсов не должны превышать темпов их восстановления;

·          темпы потребления невозобновимых ресурсов не должны превышать темпов разработки их устойчивой возобновимой замены;

·          интенсивность выбросов загрязняющих веществ не должна превышать возможности окружающей среды поглощать их.

 

Устойчивость и обратная информационная связь.

Живые организмы обладают свойством поддерживать некоторые свои характеристики в допустимых пределах, если изменяющиеся внешние условия не являются катастрофическими. Например, наш организм имеет системы поддерживания достаточно постоянного кровяного давления и температуры. Такие регуляторные процессы живых организмов называются гомеостазом (от греч. stasis – неподвижность).

Обратная информационная связь состоит в получении сигнала, вызывающего определенные изменения для сохранения равновесного состояния. Существует два типа обратной информационной связи: отрицательная и положительная.

 

Отрицательная обратная связь – это поток информации в систему, противодействующий изменениям внешних условий.

Отрицательная обратная связь также поддерживает температуру тела человека около 37°С.

Человек и все живые существа, являющиеся саморегулирующимися гомеостатичными системами, живут главным образом благодаря негативной обратной связи.

 

Положительная обратная связь, известная также как «саморазгоняющаяся» обратная связь, наблюдается в тех случаях, когда однонаправленные изменения в системе сопровождаются усиливающей эти изменения информации.

Обычно отрицательная обратная связь служит для поддержания системы в относительно постоянном или равновесном состоянии; в то же время положительная обратная связь служит для разрушения стабильности системы – по принципу: чем сильнее действие, тем сильнее и ответ.

                 

Временная задержка.

Другой характеристикой системы, регулируемой с помощью информационной обратной связи, является временная задержка – задержка между временем получения возбуждающего сигнала и временем, когда система вносит коррективы под действием обратной связи.

Временная задержка может защитить систему от информационной перегрузки и предостеречь от поспешных действий до поступления дополнительной информации. Но слишком длительная задержка во времени между причиной и последующей реакцией часто делает корректирующие действия не столь эффективными.

 

 

II. Вмешательство в природные экосистемы.

Мы никогда не делаем что-то одно. Любое вмешательство в природу имеет различные последствия, часто непредсказуемые.

Например:    1.кролики в Австралии;

                2.борьба с малярией на  о. Северное Борнео (сейчас Бруней)

1950-е гг. – эпидемия малярии

1955 г. – распыление диэлдрина (пестициды) для борьбы с комарами

                       

эпидемия прекратилась, комары исчезли

                       

но: погибли другие насекомые, в т.ч. мухи и тараканы

                       

      погибли маленькие ящерицы, которые жили в домах и питались тараканами

                       

      погибли кошки, наевшиеся дохлых ящериц

                       

      быстро размножились крысы

                       

               угроза чумы

                       

      для исправления ситуации на остров на парашютах сбросили здоровых кошек

 

III. Антропогенные экосистемы.

Сельскохозяйятвенные системы – экосистемы на ранних стадиях сукцессий (высокопродуктивные, но сильно упрощенные). Проблема – вторжение других видов (сорняков, вредителей, болезней). Требуются большие затраты энергии и ресурсов для поддержания таких экосистем.

Задача – сохранить баланс между упрощенными антропогенными экосистемами и соседствующими более сложными природными экосистемами, от которых в итоге зависят антропогенные экосистемы.

 

 

IV. Законы экологии (в виде афоризмов).

- все связано со всем (принципы взаимосвязи);

- мы не можем делать что-то одно (принцип сопутствующих последствий);

- все куда-либо движется (любое химическое вещество рано или поздно попадает в окр. среду);

- всему есть предел (ресурсы и системы жизнеобеспечения Земли не бесконечны, никакая 

  популяция не может расти бесконечно);

- природа знает лучше (принцип сложности: природа не только более сложна, чем мы о ней   

  думаем, она гораздо сложнее, чем мы можем себе это представить).