Формирование техногенно-антропогенных связей

Технократическая деятельность людей всегда была источником дополнительной нагрузки на объекты гео- и биосферы. Как и искусственный объект, любой объект природы обладает определенным запасом экологической прочности, определяющим меру его сопротивления внешним, привходящим воздействиям и нагрузкам. Превышение этих нагрузок в локальном масштабе само по себе уже создает эффект «экологически точечного прокола» в защитной функции объекта биосферы.

По мере разрастания масштаба таких локальных перегрузок все большее количество объектов биосферы вовлекается в процесс антагонистически связанного развития в границах создаваемых природно-технических геосистем. Это обстоятельство обуславливает первую фазу качественно-количественных превращений (сдвига) в глобальной экосистеме «человек – продукт трудовой деятельности – природа ». Величина такого сдвига пропорциональна уровню техногенных нагрузок, их составу и интенсивности действия. Нарушение экологического равновесия носит двусторонний характер, поскольку обусловлен взаимосвязанностью действия (со стороны внешних факторов) и противодействия (со стороны внутренних факторов самокомпенсации объектов природы).

Эффект такого противодействия может быть выражен в случае аппроксимации процессов ₁ (развития техногенного потока нагрузок), как функции действия, и R₁ (развития ответной реакции со стороны объекта природы), как функции противодействия, соответственно монотонно изменяющимися зависимостями. Для простоты воспользуемся линейной аппроксимацией, т.е. зададим ₁ = t; Rt =R₀ - t. Таким образом для фиксированного момента времени имеем взаимосвязь в виде

R_t=R₀- ₁ (1)

где , - соответственно скорости изменения потоков. Rt, _1.

Из уравнения (1) очевидны позитивная роль начального защитного потенциала объекта природы R₀ и негативная роль уровня техногенных нагрузок ₁. В том случае, когда уровни Rt и ₁ становятся экологически эквивалентными (или тождественно равными), экосистема переходит в свое неравновесное состояние (фаза деградационного развития), характеризующееся нарушением устойчивости. Время наступления этого события определяется выражением

t*= (2)

откуда с очевидностью следует сильная зависимость момента наступления деградационного процесса от суммарной интенсивности развития потоков _1. (возрастания техногенных нагрузок) и Rt (убывания защитных свойств природных объектов).

Функциональная аппроксимация исходных потоков ₁ и Rt может иметь сколь угодно сложный вид, однако принципиальный характер их антагонистического развития будет иметь последствия, аналогичные рассмотренным, а зависимости (1) и (2) в этом смысле (в качественном отношении) являются достаточно универсальными.

Развитие антропогенных связей между объектами природы обусловливает сложные закономерные механизмы формирования экологических последствий, которые в большинстве случаев вступают в противоречие с биологическими системами. Рассмотрим наиболее выраженные экологические эффекты, проявляющиеся на планетарном уровне.

1. «Парниковый эффект» обусловлен увеличением мощности тепловых потоков в результате роста энергопотребления.

2. Снижение прозрачности атмосферы в результате ее загрязнения, обуславливающее эффект глобального охлаждения. Однако суммарное антропогенное влияние на климат планеты приводит к его потеплению.

3. Уменьшение альбедо земной поверхности в результате литогенного воздействия на природные ландшафты (уничтожение растительности, вспашка и орошение земель и т.д.)

4. Увеличение озонового дефицита в результате химических процессов антропогенного происхождения (фреоновый стимулятор озонового дефицита).

5. Атмосферно-гидросферное закисление (рН-эффект) обусловлено повышением концентрации ионов водорода (главным образом в результате выбросов в атмосферу сернистого газа и оксидов азота).

Перечисленные экологические эффекты непосредственно связаны с антропогенными изменениями, происходящими в атмосфере. Однако в силу слабой локализуемости такие изменения часто приводят к спонтанному развитию взаимообусловленных превращений в других геосферах (в первую очередь в гидро- и литосфере). Таким образом, кроме непосредственного воздействия на объекты биосферы (Fl, Fn, Hs) антропогенные изменения в атмосфере оказывают негативное влияние на них через гидро- и литосферные компоненты природного ландшафта.

Проявление последствий глобального технокинеза на объектах живой природы является вторичным по отношению к объектам A, G, L (атмосферы, гидросферы и литосферы). Обобщенная аналитическая модель оценки глобального антропокинеза может быть формализована путем введения вектора антропогенного состояния (на региональном или планетарном уровнях) в многомерном пространстве локально выраженных состояний объектов природы e_A, e_G, e_L, e_Fl, e_Fn, e_Hs, описываемого системой интегральных уравнений, связывающих обобщенные координаты данного пространства.

Математическая аппроксимация антропогенного состояния может быть выражена системой единичных параметров состояния объектов природы, функционально зависимых от координаты времени и являющихся случайными величинами в континуальном множестве возможных траекторий вектора .