«  Уральский государственный экономический университет                Ю. А. Овсянников, Я. Я. Яндыганов  ПРОГНОЗИРОВАНИЕ  И ПЛАНИРОВАНИЕ  ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ                              Екатеринбург  2008  ФЕДЕРАЛЬНОЕ ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

 

Уральский государственный экономический университет 

 

 

 

 

 

 

 

Ю. А. Овсянников, Я. Я. Яндыганов 

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ 

И ПЛАНИРОВАНИЕ 

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 

2008 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Уральский государственный экономический университет Ю. А. Овсянников, Я. Я. Яндыганов

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ

И ПЛАНИРОВАНИЕ

ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Рекомендовано Учебно-методическим советом Уральского государственного экономического университета в качестве учебного пособия Екатеринбург УДК 504. ББК 65. О- Рецензенты:

Отдел управления водными ресурсами ФГУП «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов»

Директор Института управления, экономики и финансов при Уральской государственной сельскохозяйственной академии, доктор экономических наук, профессор П. В. Михайловский Овсянников, Ю. А.

О-34 Прогнозирование и планирование природопользования [Текст] : учеб. пособие / Ю. А. Овсянников, Я. Я. Яндыганов ; Федер. агентство по образованию, Урал. гос. экон.

ун-т. – Екатеринбург: Изд-во Урал. гос. экон. ун-та, 2008. – 129 с.

Раскрыто содержание планирования и прогнозирования природопользования, методологические основы этих видов деятельности, ключевые методы и способы регулирования природопользования.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 08.01.03 «Национальная экономика» специализации «Экономика экологии».

УДК 504. ББК 65. © Уральский государственный экономический университет, © Овсянников Ю. А., Яндыганов Я. Я., Содержание  Часть I  Прогнозирование природопользования  Тема 1. Понятие прогнозирования природопользования

Тема 2. Методологические основы прогнозирования природопользования

Тема 3. Основные методы прогнозирования природопользования..... 17  Тема 4. Основные специфические принципы, законы и правила, используемые в прогнозировании природопользования......... 31  Тема 5. Основные прогностические модели Римского клуба............... 35  Тема 6. Прогнозирование природопользования с использованием корреляции и регрессии

Тема 7. Экологическое прогнозирование

Тема 8. Прогнозирование водопользования

Тема 9. Прогнозирование изменений в земельном фонде

Тема 10. Географическое прогнозирование

Тема 11. Методологические основы планирования природопользования

Тема 12. Планирование природопользования на предприятии.............. 81  Тема 13. Территориальное планирование природопользования............ 86  Тема 14. Учет затрат в природоохранной деятельности

Тема 15. Предплановый анализ в природопользовании

Тема 16. Обеспечение планов необходимыми ресурсами

Тема 17. Планирование охраны и рационального использования водных ресурсов

Тема 18. Планирование охраны и рационального использования земельных ресурсов

Тема 19. Планирование охраны атмосферы

Тема 20. Планирование рационального использования и охраны лесных ресурсов

Прогнозирование природопользования  Тема 1. Понятие прогнозирования природопользования  1.1. Необходимость, цели и задачи  прогнозирования природопользования  Сущность процесса природопользования можно представить в виде схемы (рис. 1). Из приведенного рисунка следует, что деятельность человека, как справедливо отмечал К. Маркс, направлена на трансформацию вещества природы и придание ему формы, пригодной для нашей жизни. Присваивая вещество природы, видоизменяя его через производственный процесс, человек удовлетворяет свои материальные и духовные потребности. На первых этапах хозяйственной деятельности человек по понятным причинам не наносил ощутимого вреда окружающей среде. Но по мере роста могущества человека его вмешательство в природу стало наносить ей заметный ущерб. Примером тому могут быть различные экологические проблемы регионального и даже глобального уровня (проблемы Волжского бассейна, Арала, изменение климата, кислотные дожди).

Рис. 1. Схема взаимодействия человека и природы При всестороннем изучении возникающих проблем обнаруживается, что они имеют не только чисто экологическую составляющую, но и экономическую. Так, растут наши расходы на приведение разрушенных или загрязненных природных объектов в надлежащее состояние, увеличиваются затраты на сохраПрогнозирование природопользования _   нение и восстановление здоровья населения, многие природные объекты, имеющие большое социальное значение, утрачивают свои рекреационные свойства. Таким образом, многие, если не все, экологические проблемы неизбежно перерастают в экономические. Поэтому необходима всесторонняя оценка экологических, природоохранных и экономических последствий нашего вмешательства в природную среду. Сделать это можно на основе прогнозирования.

Под прогнозированием природопользования следует понимать научно обоснованные суждения о возможных состояниях природных объектов или явлений в будущем и способах воздействия на них с целью придания им необходимых свойств или направлений развития.

Необходимость прогнозирования природопользования следует рассматривать с двух точек зрения:

1) экологии, охраны окружающей среды;

2) экономики.

Обе точки зрения не исключают, а дополняют друг друга.

С точки зрения экологии и охраны окружающей среды необходимость в прогнозировании природопользования состоит в оценке последствий антропогенных изменений окружающей среды как для человека, так и для биосферы в целом, а также в обосновании стратегических направлений взаимодействия человека с природой.

С точки зрения экономики необходимость в прогнозировании природопользования состоит в повышении экономической эффективности использования финансовых, материальных и трудовых ресурсов как в производственной, так и в природоохранной сферах.

Цель прогнозирования природопользования заключается в оценке последствий антропогенной деятельности и повышении ее эколого-экономической эффективности на основе использования прогнозной информации.

Задачи прогнозирования природопользования:

1) оценка последствий загрязнения окружающей среды;

2) оценка последствий вмешательства в окружающую среду;

3) прогнозирование естественного хода развития природных процессов;

Часть 1   4) прогнозная оценка природно-ресурсного потенциала;

5) поиск путей коэволюции человека и природы.

1.2. Основные исторические этапы развития  прогнозирования природопользования  В истории развития общественной мысли большое внимание уделялось возможностям и перспективам использования природы как источника удовлетворения человеческих потребностей, а также будущему планеты. Развитие представлений естествоиспытателей о природе и ее будущем можно проследить начиная с античных времен. В процессе становления представлений о роли природы в развитии человеческого общества и ее будущем можно выделить ряд этапов.

I этап. Представления античного мира. Согласно учению Демокрита природа и планета, как и любой другой материальный объект, должны пройти в своем развитии ряд стадий: рождения, младенчества, юности, расцвета, старения и гибели. Теория «старения Земли» утверждает, что человеческая цивилизация должна погибнуть в результате истощения жизненной силы планеты. В подтверждение высказанной Демокритом точки зрения античные мыслители приводили примеры истощения почвенного плодородия, снижения продуктивности сельскохозяйственных угодий.

К периоду Античности относится и другая точка зрения, согласно которой окружающая человека природа способна постоянно возобновляться. По мнению Плиния, «причина истощения Земли и природы лежит в нашем неумении и незнании».

Выводы естествоиспытателей античного мира длительное время служили основой представлений о природе и будущем Земли. Развитие взглядов на этот вопрос в Средние века сдерживалось инквизицией, пресекавшей любые попытки появления и распространения знаний, идущих вразрез с религиозным мировоззрением.

II этап. Представления эпохи феодализма. В связи с тем, что феодальные отношения способствовали возрождению наук, споры о судьбе природы и будущем Земли возобновились, Прогнозирование природопользования _   трансформировавшись в дискуссию о месте науки и техники в жизни людей. Сторонники механики и физики видели в достижениях естественных наук основной путь развития цивилизации. Противники научно-технических достижений видели в них силу, разрушающую внутренние устои человека. Возникновение недоверия к научно-техническим достижениям объясняется усилением эксплуатации рабочих на фабриках и заводах, где внедрялись новые станки или различные механизмы. Повсеместно это сопровождалось ухудшением условий их жизни.

Поскольку в эпоху феодализма все очевиднее становились материальные выводы механики, физики, термодинамики, постепенно сформировался механический взгляд на природу и будущее планеты. В этот период создаются условия для укрепления позиции человека как царя природы, деятельность которого должна направляться на преобразование окружающей среды по своему усмотрению.

III период. Представления периода развитого капитализма. В этот период завершилось формирование представлений о природе как неиссякаемом источнике материальных ресурсов.

Человек в будущем рассматривается как преобразователь природы, а научно-технические достижения – как орудия ее преобразования.

В XIX веке были высказаны первые наукообразные представления о возможных научных достижениях, которые в будущем станет использовать человек. Это были первые попытки использования элементов прогнозирования. В этот период высказывались идеи о возможности получения синтетической пищи, об использовании энергии солнца, внутреннего тепла Земли, речных и морских течений. В конце XIX века появляются и первые научные прогнозы о достижениях науки и техники.

В начале XIX века Т. Мальтус сформулировал закон перенаселения планеты. На основе обработки данных статистического характера он пришел к выводу, что численность населения Европы увеличивается более быстрыми темпами, чем производство продуктов питания. Это свидетельствует о необходимости регулирования численности населения. Этот закон в истории развития представлений о взаимодействии человека и природы имеет очень большое значение. Развитие основных его положеЧасть 1   ний неизбежно приводит к выводу об ограниченности земных ресурсов и необходимости регулирования рождаемости.

IV период. Первая половина ХХ века. В ХХ веке усилился интерес к научно-техническому прогнозированию. В этот период многие теоретические предположения воплощаются в реальных проектах. В конце 1920-х годов инженер Н. Никольский предсказывал возможность атомного взрыва и использования водорода в качестве топлива. Им же были предсказаны возможные нежелательные последствия научно-технического прогресса. Он считал, что через тысячу лет люди должны будут носить металлические кольчуги, защищающие их от электрического излучения.

V период. Вторая половина ХХ века. Этот период характеризуется интенсивным загрязнением окружающей среды, истощением ресурсов, возникновением локальных экологических проблем, появлением предпосылок для глобальных кризисов.

Появилась реальная угроза существованию человеческой цивилизации. Это стало причиной составления большого числа разнообразных прогнозов о будущем Земли и цивилизации. В этот период развиваются научно обоснованные способы и принципы прогнозирования.

Внимание, которое в этот период уделяется прогнозированию природопользования, во многом объясняется деятельностью Римского клуба, по заказу которого были подготовлены математические модели развития человеческого общества на ближайшую перспективу.

В 1960–1970-е годы за рубежом создаются многочисленные группы и фирмы, занимающиеся прогнозированием. В связи с появлением разного рода прогнозов и необходимостью использования прогнозной информации в 1980-х годах во многих учебных институтах введен курс «Прогнозирование».

В настоящее время в сфере природопользования разрабатываются прогнозы по различным направлениям. Однако некоторые из них не являются прогнозами в полном смысле слова.

Прогнозирование природопользования _   Научный прогноз должен отвечать ряду требований. Так, если мы сделаем анализ пяти ниже приведенных прогнозов с позиций их значимости для экологии, экономики и с точки зрения их содержательности, необходимой для принятия обоснованных решений, то выявляются требования, которые должны предъявляться к прогнозам.

Прогноз 1. В будущем состояние природной среды ухудшится вследствие увеличения поступления СО2 в атмосферу.

Прогноз 2. К 2050 г. содержание СО2 в атмосфере увеличится в 2 раза по сравнению с доиндустриальным периодом, что приведет к резкому обострению парникового эффекта.

Прогноз 3. Предполагается, что к 2045–2055 гг. ввиду удвоения содержания СО2 в атмосфере среднегодовая температура на планете повысится на 1,5–4,5°С.

Прогноз 4. Расчеты, проведенные на основании результатов наблюдений за процессами, происходящими в атмосфере, показывают, что в 2045–2055 гг. содержание СО2 увеличится в 2 раза, среднегодовая температура увеличится на 1,5–4,5°С.

Это приведет к изменению регионального климата, сдвигу границ климатических поясов, перестройке биогеоценозов и экосистем, изменению условий выращивания сельскохозяйственных культур, а также значительному затоплению поверхности суши.

В зону затопления попадут Шанхай, Лондон, Санкт-Петербург и ряд основных государств.

Прогноз 5. Расчеты, проведенные на основании результатов наблюдений за процессами, происходящими в атмосфере, показывают, что в 2045–2055 гг. содержание СО2 увеличится в 2 раза, среднегодовая температура увеличится на 1,5–4,5°С.

Это приведет к изменению регионального климата, сдвигу границ климатических поясов, перестройке биогеоценозов и экосистем, изменению условий выращивания сельскохозяйственных культур, а также значительному затоплению поверхности суши.

В зону затопления попадут Шанхай, Лондон, Санкт-Петербург и ряд основных государств. Для предотвращения повышения содержания СО2 в атмосфере к 2010 г. необходимо уменьшить его выбросы в США на 20%, в странах бывшего СССР на 15%, в Китае на 10% от современного уровня или увеличить площадь лесов соответственно на 10; 8; 4% (цифры условны). Для снижения Часть 1   выбросов СО2 в атмосферу и увеличения площади лесов в указанных размерах необходимо затратить 2–2,5 млрд дол.

Анализ приведенных прогнозов с учетом их ценности показывает, что к прогнозам должны предъявляться следующие требования.

1. Изменение состояния природного объекта, экосистемы или биосферы в целом.

2. Время и вероятность наступления прогнозируемого события.

3. Последствия, возникающие в результате наступления прогнозируемого события для экосистем, биосферы, человека, экономики.

4. Пути предотвращения или, наоборот, наступления прогнозируемого события.

5. Величина и форма затрат, необходимых для предотвращения или, наоборот, наступления прогнозируемого события.

6. Экологические ограничения масштабов допустимого преобразования окружающей среды.

7. Альтернативные пути решения проблем.

1.4. Достоверность и качество прогноза  Прогнозы делаются с целью корректировки нашей деятельности, поэтому всегда возникает вопрос о качестве прогноза. Ответить на него непросто, потому что осуществление прогноза не является критерием его точности. В некоторых случаях качественным может быть прогноз, который не сбывается. Это происходит потому, что существуют так называемые самоаннулирующиеся прогнозы. Примером такой ситуации может быть прогноз о том, что в середине XXI века произойдет увеличение содержания СО2 со всеми вытекающими последствиями. Данный прогноз оправдается только в том случае, если человечество не предпримет никаких действий по предотвращению этих процессов. Но уже приняты и исполняются на государственных и международных уровнях меры, препятствующие накоплению СО2 в атмосфере. Например, подписан Киотский протокол. Действия, предпринимаемые международным сообществом, дают 10    Прогнозирование природопользования _   основание надеяться, что прогноз не оправдается, но это не значит, что он был сделан некачественно.

Нельзя судить о качестве прогноза и по его осуществимости, так как в ряде случаев человеческая деятельность в силу определенных обстоятельств может способствовать наступлению событий, которые при естественном развитии процессов никогда не наступили бы.

Например, если известным и авторитетным экономистом будет сделан прогноз, что в определенное время в России наступит очередной экономический кризис, выражающийся в усилении инфляции, снижении уровня производства и качества жизни населения, то многие люди превратят свои денежные средства в золото, доллары, недвижимость. Ни о каком вложении денег в производство не может быть и речи, поскольку в таких условиях это будет одним из самых неэффективных способов их использования. Если многие будут действовать подобным образом, то спад неизменно наступит. В данном случае мы имеем пример самоосуществляющегося прогноза.

Итак, следует выделять самоаннулирующиеся и самоосуществляющиеся прогнозы.

Самоаннулирующийся прогноз – прогноз, который не осуществляется в результате действий, направленных на его неосуществление.

Самоосуществляющийся прогноз – прогноз, который становится достоверным только потому, что был сделан.

Таким образом, качество прогноза не может быть оценено фактом наступления прогнозируемого события. Единственным способом, позволяющим оценить это свойство прогноза до момента его осуществления или неосуществления, является то, насколько удалось учесть предшествующий опыт, тенденции и имеющуюся информацию при составлении прогноза. Качество прогноза будет определяться и тем, насколько полно были использованы основные принципы прогнозирования.

Часть 1   Планирование  и  прогнозирование  природноэкономических  систем  [Текст]. Новосибирск, 1984.   Рабочая книга по прогнозированию [Текст]. М.: Мысль, 1982  Чепурных, Н. В. Планирование и прогнозирование природопользования  [Текст] / Н. В. Чепурных, А. Л. Новоселов. М.: Наука, 1995.  Яндыганов, Я. Я. Экономика природопользования [Текст] / Я. Я. Яндыга нов. Екатеринбург, 1997.  Тема 2. Методологические основы  прогнозирования природопользования  2.1. Прогнозирование и планирование,   В зависимости от времени, которое охватывает регулирование хозяйственной деятельности, в нем выделяют четыре этапа:

1) прогнозирование;

2) перспективное и дальнесрочное планирование (до 15 лет;

например, пятилетние планы и планы социально-экономического развития городов, территорий);

3) текущее технико-экономическое планирование (до 1 года – годовые планы);

4) оперативно-календарное планирование (от 1 часа до 1 месяца).

Прогнозирование – первый этап регулирования природоохранной деятельности, оно предшествует разработке планов.

При этом прогноз, давая оценку развития объекта в будущем, выступает фактором, ориентирующим существующую практику планирования на достижение определенных целей.

Второй стадией регулирования является собственно планирование, которое не может быть эффективным без предварительного прогнозирования. В этом проявляется единство планирования и прогнозирования. В дальнейшем осуществляется реализация разработанных планов и оценка их результатов.

12    Прогнозирование природопользования _   Цикл регулирования природоохранной деятельности показан на рис. 2.

Рис. 2. Цикл регулирования природоохранной деятельности В регулировании природопользования и хозяйственной деятельности в целом прогнозирование выполняет следующие функции.

определяет границы планирования;

дает оценку вероятности каких-либо изменений (план составляется с обязательным их учетом);

обеспечивает планирующие органы исходными показателями, необходимыми для составления плана;

предоставляет плановым органам возможность выбора пути для достижения цели;

служит своего рода сигналом, предупреждающим планирующие органы о возможных последствиях продолжения своей деятельности.

Между прогнозированием и планированием существуют принципиальные различия.

1. Прогнозная информация носит ориентировочный характер и появляется в результате специфической прогностической деятельности. Планирование основано на более строгих и точных расчетных методах.

2. В прогнозе могут рассматриваться альтернативные варианты решения проблемы. План всегда имеет конкретный характер, т.е. достижение какого-либо показателя обеспечивается только за счет выполнения определенных действий.

Часть 1   3. Планирование направлено на принятие и практическое осуществление управленческих решений, цель прогнозирования – создание научных предпосылок для принятия таких решений.

Эти предпосылки включают научный анализ тенденции взаимодействия человека и природы, вариантное предвидение результатов взаимодействия, оценку возможных последствий принимаемых решений.

2.2. Общенаучные принципы прогнозирования  и их значение для оценки качества прогноза  Основное назначение прогнозов в природопользовании состоит в том, что они необходимы для корректировки стратегических направлений развития экономики и взаимодействия человека с природой. Регулярная корректировка позволяет в значительной степени повысить эффективность использования разного рода ресурсов, в том числе природных. Однако если корректировка будет сделана на основе неверного прогноза, то это приведет к появлению значительных издержек и снижению эффективности работы хозяйственного комплекса в целом.

В связи с этим к качеству прогноза должны предъявляться очень высокие требования.

Наиболее надежным способом оценки качества прогноза является анализ его соответствия основным принципам, которые должны учитываться при прогнозировании.

В прогнозировании природопользования следует использовать следующие общенаучные принципы.

1. Принцип единства экономики и состояния природной среды. В соответствии с этим принципом при составлении прогнозов изменения состояния экономики и результатов взаимодействия человека и природы следует исходить из того, что невозможно обеспечить устойчивое социально-экономическое развитие без учета состояния окружающей среды (устойчивое экономическое развитие предполагает вложение денег в решение экологических проблем и рациональное использование ресурсов).

14    Прогнозирование природопользования _   2. Принцип диалектического единства использования, воспроизводства и охраны окружающей среды. Недооценка любой из составляющих природопользования в конечном счете приведет к резкому обострению экологической проблемы и быстрому исчерпанию природно-ресурсного потенциала. В рациональном природопользовании всем его составляющим (использованию, воспроизводству, охране) необходимо уделять равное внимание.

3. Принцип научной обоснованности и адекватности предполагает:

соответствие методов прогнозирования изучаемому объекту;

апробацию методов и моделей с точки зрения их способности отслеживать выявляющие тенденции;

непротиворечивость и взаимную корректировку используемых методов прогнозирования;

использование как отечественного, так и зарубежного опыта.

4. Принцип системности гласит: прогноз должен основываться на учете как можно большего числа фактов, которые воздействуют на изучаемый объект и в своей совокупности образуют некую систему. Процесс прогнозирования должен состоять в изучении ее поведения при различных значениях воздействующих на нее факторов.

5. Принцип альтернативности предполагает наличие альтернативных вариантов решения проблемы, а также механизмов и путей, предотвращающих или ускоряющих наступление прогнозного события.

2.3. Типология прогнозов в природопользовании  Под типологией прогнозов в природопользовании понимается их объединение в группы по ряду общих признаков.

К наиболее важным признакам относятся: масштаб прогнозирования, время упреждения (отдаленность прогнозирования), функции (направления) прогноза, характер прогнозируемого объекта, события.

Часть 1   По масштабам прогнозируемого явления (события) выделяют прогнозы:

локальные (природный объект, район, область);

региональные (районы, включающие несколько административно-хозяйственных образований);

национальные (отдельные государства и их группы);

глобальные.

По времени упреждения различают прогнозы:

оперативные (до 1 месяца – климатические прогнозы, содержание загрязняющих веществ в атмосфере городов, время наступления и продолжительность наводнений);

краткосрочные (от 1 месяца до 1 года – загрязнение окружающей среды, климатические прогнозы);

среднесрочные (1–5 лет – оценка загрязнения окружающей среды, оценка состояния природных объектов, экономические аспекты природопользования);

долгосрочные (5–20 лет – глобальные прогнозы, оценка обеспеченности природными ресурсами, демографические прогнозы, оценка состояния экосистем);

дальнесрочные (от 20 лет – климатические, демографические прогнозы).

По направлению прогнозирования, по функциональному назначению различают два типа прогнозов:

поисковые, задача которых состоит в выявлении того, как будет развиваться исследуемый объект или процесс при сохранении существующей тенденции. Обычно выполняются в режиме ответа на вопрос: «Что будет, если …»;

нормативные, предполагающие определение путей и сроков достижения возможных состояний прогнозируемого объекта в будущем. Обычно выполняются в режиме ответа на вопрос:

«Что сделать для того, чтобы …»;

По характеру объекта прогнозирования выделяют прогнозы:

медико-биологические (состояние здоровья, продолжительность жизни);

экологические (состояние экосистем);

географические (изучение уровня океана, грунтовых вод, вулканической активности);

16    Прогнозирование природопользования _   ресурсные;

технико-технологические (внедрение различных технических решений);

глобальные;

климатические;

загрязнения окружающей среды.

Большаков,  В.  Н.  Экологическое  прогнозирование  [Текст]  /  В.  Н.  Боль шаков. М.: Знание, 1983.  Географическое прогнозирование и охрана природы [Текст]. М.: Издво  МГУ, 1990.  Закономерности  и  прогнозирование  природных  явлений  [Текст].  М.:  Наука, 1980.  Рабочая книга по прогнозированию [Текст]. М.: Мысль, 1982.  Планирование  и  прогнозирование  природноэкономических  систем  [Текст]. Новосибирск, 1984.  Чепурных, Н. В. Планирование и прогнозирование природопользования  [Текст] / Н. В. Чепурных, А. Л. Новоселов. М.: Наука, 1995.  Яндыганов, Я. Я. Экономика природопользования [Текст] / Я. Я. Яндыга нов. Екатеринбург, 1997.  прогнозирования природопользования  3.1. Классификация методов прогнозирования  В настоящее время известно около 150 различных методов прогнозирования, но чаще всего применяется не более 15–20.

Количество методов прогнозирования продолжает увеличиваться, поэтому возникла потребность в их классификации. Она позволяет более точно понять, в чем состоит суть отдельных методов и чем они различаются. На основе классификации упрощается выбор методов прогнозирования для практического использования.

Метод прогнозирования – совокупность приемов и способов, направленных на анализ ретроспективных (обращенных в прошлое) данных, а также на изучение внешних и внутренних Часть 1   связей объекта прогнозирования, позволяющих сформулировать суждения определенной достоверности о его состоянии в будущем.

Одним из наиболее важных классификационных признаков является степень формализации. По степени формализации методы прогнозирования делятся на интуитивные и формализованные (рис. 3).

Интервью Метод комиссии прогнозной моделирования Рис. 3. Классификация методов прогнозирования Интуитивные методы используют в тех случаях, когда невозможно учесть влияние многих факторов из-за сложности прогнозируемого объекта (явления) или ввиду отсутствия достаточного объема информации.

Индивидуальные методы прогнозирования основаны на учете суждений эксперта. Прогноз составляется на основе результатов простого собеседования, аналитической работы эксперта, либо в результате анкетирования. Преимущество индивидуальных методов прогнозирования состоит в возможности максимального использования интеллектуальных особенностей личности. Недостаток индивидуальных методов прогнозирования – их невысокая точность, которая является следствием невозможности исключения субъективизма при составлении прогноза. Методы коллективной экспертной оценки с этой точки зрения более приемлемы, так как учитывают суждения целой группы экспертов.

18    Прогнозирование природопользования _   В группу формализованных методов входят две подгруппы: методы экстраполяции, интерполяции и моделирования. Эти методы существенно отличаются от интуитивных. Они основаны на использовании математических расчетов, что позволяет давать более обоснованные прогнозы.

3.2. Методы коллективной экспертной оценки  Наиболее простым методом коллективной экспертной оценки является метод комиссии. Порядок проведения метода комиссии следующий:

1-й этап – определяется проблема;

2-й этап – создается экспертная группа из 10–15 человек, в которую входят наиболее компетентные специалисты по соответствующей проблеме;

3-й этап – совместное обсуждение проблемы за круглым столом;

4-й этап – формулировка выводов.

Метод комиссии имеет положительные стороны:

небольшие затраты времени и средств;

проводя совместные обсуждения, эксперты компенсируют ошибки и недостатки друг друга;

группа специалистов всегда располагает большей информацией, чем каждый из ее членов в отдельности;

эксперты, находясь в группе, с большей готовностью принимают на себя ответственность за сделанные выводы.

Метод комиссии имеет и недостатки. Они состоят в следующем:

группа специалистов может оказывать давление на своих коллег, и это может стать причиной отказа эксперта от своих выводов, которые могут оказаться единственно правильными. Не исключена ситуация, когда «крикливое меньшинство» или авторитет известной личности подавляет остальных участников группы путем решительного нажима на их точку зрения;

эксперименты с небольшими группами показали, что часто в качестве решающего аргумента в пользу какой-либо точки зрения используется не обоснованность, а соотношение между положительными и отрицательными позициями;

Часть 1   в отдельных случаях стремление группы к поиску взаимного соглашения может иметь большее значение, чем разработка тщательного и продуманного прогноза;

не исключено, что отдельные члены группы могут проявить явную заинтересованность в отношении отдельных точек зрения, особенно если они придерживались их изначально. Их целью становится склонение остальных участников группы к своей точке зрения, а не достижение лучшего результата.

Одним из наиболее популярных интуитивных методов прогноза является метод «Дельфи», разработанный в США. Он позволяет обобщить мнение многих экспертов и сформулировать единую точку зрения. Метод имеет три особенности, которые отличают его от метода комиссии:

анонимность;

возможность независимой корректировки участниками своих оценок;

возможность статистического анализа результатов групповых оценок.

Процесс прогнозирования по методу «Дельфи» осуществляется в несколько туров. Предварительно определяется проблема и составляется список экспертов. В первом туре экспертам в представленных анкетах предлагается ответить на один и тот же вопрос. Опрос может проводиться заочно путем пересылки анкет по почте. Заполненные анкеты собираются и анализируются. Если в прогнозе необходимо было указать какую-либо дату, то представленные ответы подвергаются статистическому анализу. Обобщенное мнение представляется в виде числа, которое максимально приближено к мнению всех экспертов. В ходе обработки анкет экспертов организаторами опроса формируется коллективное мнение, выводится средняя позиция.

Во втором туре всем экспертам представляются результаты первого тура и предлагается еще раз дать оценку периоду наступления события, но уже с учетом анонимных мнений других экспертов. При этом в анкете предлагается указать аргументы в пользу того, почему наступление события прогнозируется на тот или иной срок. Затем анкеты опять собираются и подвергаются статистическому анализу, аргументация в пользу высказываемых точек зрения систематизируется и в последующих турах 20    Прогнозирование природопользования _   доводится до экспертов. Третий и четвертый туры проводятся аналогично второму. Количество туров зависит от необходимости и возможности дальнейшего уточнения времени наступления события. После каждого тура составляется сводный прогноз (рис. 4).

Время наступления события Из представленного рисунка видно, что мнение экспертов на один и тот же вопрос после ознакомления с точкой зрения других специалистов может меняться. В результате происходит постепенное сближение позиций.

Интуитивные методы экспертной оценки просты и не требуют больших затрат. Однако они имеют существенный недостаток, который состоит в их субъективности. Метод «Дельфи»

менее субъективен, но недостаточно точен. Чаще всего в практических целях используются формализованные методы: экстраполяции, интерполяции и моделирования.

Методы экстраполяции и интерполяции нашли широкое применение на практике, так как они просты, требуют малых затрат средств и времени. При этом составление прогноза возможно на небольшой статистической базе.

Часть 1   Экстраполяция – перенесение тенденции прошлого на будущее. Она позволяет показать, как изменится состояние объекта в будущем, если тенденции его развития будут такими же, как и в прошлом. Другими словами, метод основывается на предположении, что будущее есть продолжение настоящего, т. е. в будущем процесс будет развиваться точно так же, как в прошлом. При этом возможны небольшие изменения, которые должны учитываться при составлении прогноза.

Интерполяция – поиск промежуточных параметров объекта между уже известными значениями во времени или в пространстве.

Временной интервал, на который делается прогноз, называется сроком упреждения. Опыт прогнозирования показывает, что он должен быть как минимум в 3 раза меньше, чем статистическая база, которая используется для построения прогноза.

Считается, что если средняя относительная ошибка прогноза не превышает 10%, то его точность высокая, 10–30% – хорошая, 30–50% – удовлетворительная, более 50% – неудовлетворительная.

Метод подбора простых стандартных функций основан на анализе происходящих изменений и сопоставлении их с простыми алгебраическими функциями. Предположим, нам необходимо дать прогноз изменения значения у. При этом имеется ряд данных, которые показывают, как изменялся у в предшествующий прогнозу период (рис. 5).

Рис. 5. Изменение значений y при изменении значений t 22    Прогнозирование природопользования _   Результаты ранее полученных данных подвергаются регрессионному анализу. Он позволяет составить уравнение регрессии. В нашем случае оно будет иметь вид y = a + bt. Используя уравнение регрессии, строят теоретическую линию регрессии.

Для приведенного уравнения она следующий вид (рис. 6).

Рис. 6. Уравнение регрессии изменения y по t Затем определяется коэффициент регрессии. Он показывает, как изменяется у при изменении t на единицу измерения. Таким образом, если предположить, что характер изменения значений t будет сохраняться в течение всего прогнозируемого периода, то можно с большой степенью достоверности оценить количественные значения y в будущем.

Рис. 7. Примеры стандартных алгебраических функций Часть 1   Приведенный пример изменения зависимости между двумя показателями является самым простым. Чаще всего теоретическая линия регрессии имеет более сложный вид (рис. 7).

Метод наименьших квадратов (МНК) – один из наиболее распространенных. Это объясняется его простотой, а при правильном использовании и относительной точностью. Он основан на анализе изменений в прогнозируемом объекте в период, предшествующий прогнозу.

Искомое значение прогнозируемого явления определяется по уравнению где х – время упреждения от первого года базового периода;

где n – число дат в базовый период;

y – значение прогнозируемого явления в базовый период;

Ниже на основе метода наименьших квадратов сделан прогноз водопотребления в 2000 г. Вспомогательные данные приведены в табл. 1.

Вспомогательная таблица для проведения прогноза 24    Прогнозирование природопользования _   Таким образом, прогнозный показатель водопотребления в 2000 г. составит:

Задание для самостоятельной работы. С учетом изменений данных по базовому периоду сделать прогноз на год изучения дисциплины. Базовые данные для этого приведены в табл. 2.

Вспомогательная таблица для проведения прогноза 3.4. Методы математического моделирования  Значительное место среди методов, используемых в прогнозировании природопользования, отводится математическому моделированию. Его использование позволяет прогнозировать Часть 1   изменения состояния систем различной степени сложности.

Достоинством этого метода является то, что он позволяет провести машинный эксперимент и на основе его результатов выбрать альтернативные варианты принятия решения.

Прогнозирование методом математического моделирования проводится в четыре этапа:

1-й этап – определение задачи, выявление структурных компонентов системы. Устанавливаются границы моделируемого процесса или явления. Создается умозрительная модель, в которой указывается, как взаимодействуют между собой ее отдельные структурные компоненты. Между ними выявляются прямые и обратные связи. Заканчивается первый этап построением причинной диаграммы с указанием положительных и отрицательных связей между переменными (рис. 8).

Рис. 8. Причинная диаграмма численности популяции Р – численность популяции; В – рождаемость;

FP – обеспеченность одной особи пищевым ресурсом;

«+», «–» – характер связи между переменными 2-й этап – математическое описание модели системы. Зависимостям между факторами, представленными на рис. 8 стрелками, комбинациям переменных, придается конкретный аналитический вид, затем выписываются дифференциальные уравнения модели.

26    Прогнозирование природопользования _   3-й этап – проверка модели и ее анализ. Проводится численное интегрирование уравнений модели на ЭВМ. Полученные результаты сравниваются с известными данными. Выявляются параметры, к изменению которых модель наиболее чувствительна. В результате дается оценка пригодности модели. Метод позволяет выяснить, насколько составленная модель соответствует реально происходящим событиям. Если поведение модели оказывается недостаточно адекватным, то в нее вносят соответствующие изменения. При этом все три этапа могут повториться.

4-й этап – использование модели по назначению. Делается прогноз состояния моделируемой системы, выявляются способы, которые позволяют придать системе необходимые качества.

При экстраполяции тенденции необходимо проводить анализ формы тренда. Под этим понимается изучение закономерности протекания процесса в изучаемом периоде и в будущем. Особое внимание должно уделяться анализу возможности появления сдвигов и ограничений, вытекающих из сущности процесса.

При анализе формы тренда следует стремиться ответить на следующие вопросы:

является ли исследуемый показатель величиной монотонно возрастающей, убывающей, стабильной, имеющей экстремум или периодической;

есть ли ограничения сверху или снизу на развитие анализируемого процесса;

имеет ли отображающая процесс функция точки перегиба;

обладает ли функция, описывающая процесс, свойствами симметричности;

имеет ли функция, описывающая процесс, четкие ограничения развития во времени.

При анализе формы тренда следует учитывать, что в природопользовании характер изменений изучаемых процессов очень часто повторяет особенности роста живых организмов.

Часть 1   Рост живых организмов, как правило, представляет собой S-образную кривую (рис. 9).

Рис. 9. Темпы увеличения массы живого организма Из рис. 9 следует, что в процессе увеличения массы живого организма можно выделить ряд периодов:

1) замедленный рост (0–Х1);

2) быстрый рост (Х1–Х2);

3) максимальный рост (Х2–Х3);

4) замедление роста (Х3–Х4);

5) прекращение роста (Х4–Х5).

По аналогичной схеме происходит увеличение и уменьшение численности живых организмов, изменение устойчивости экосистем, обеспеченности, доступности, природных ресурсов.

Прогнозирование внедрения научно-технических достижений (НТД) в сферу природопользования должно проводится с учетом этапности в использовании нововведений. Внедрение каждого НТД проходит через ряд этапов, знание которых позволяет давать более точные прогнозы. Их длительность различна:

1) научное открытие;

2) лабораторные исследования (4–5 лет);

3) разработка производственного образца (1–2 года);

4) испытание в производственных условиях (до 4 лет);

5) широкое распространение в соответствующей области (до 6 лет);

6) применение в других отраслях (до 3 лет).

28    Прогнозирование природопользования _   В последние годы в прогнозировании природопользования используется метод натурного моделирования. Его суть состоит в том, что для выяснения того, как поведет себя объект в различных условиях, создают его точную копию в уменьшенных размерах. Используя различные приспособления, моделируют те процессы, которые способны воздействовать на объект, и изучают его ответную реакцию. Этот метод был использован для прогноза последствий строительства дамбы в Финском заливе с целью защиты Санкт-Петербурга от наводнений.

Перед строительством дамбы была создана точная копия Финского залива Невской губы, приморской зоны Санкт-Петербурга и самой плотины. Все детали копии были уменьшены в 500 раз. Специальные гидравлические сооружения позволяли имитировать процесс наводнения и наблюдать его течение. Установленными в дамбе затворами регулировали поступление воды в Невскую губу. Тем самым появлялась возможность моделировать и рассчитывать процесс наводнения.

Модель использовалась не только для изучения процесса наводнения, но и для определения возможности появления застойных зон в заливе в районе Санкт-Петербурга и в нижнем течении реки Невы.

Достоинства этого метода состоят в том, что он позволяет достаточно точно прогнозировать поведение объекта при воздействии на него различных факторов. При этом появляется возможность проследить, как будут протекать процессы при изменении значений характеристик объекта и параметров внешних факторов, воздействующих на изучаемый объект.

Точность данного метода будет в значительной степени определяться степенью соответствия натурной модели реальному объекту. В рассмотренном примере при сооружении натурной модели необходимо было строго выдержать глубину залива, характеристику дна и многие другие параметры.

Другим фактором, который в значительной мере обусловливает точность такого прогноза, является правильность представлений о роли тех или иных процессов в изменении состояния изучаемого объекта.

Часть 1   Недостатком метода натурного моделирования является его высокая стоимость. Проект и сооружение натуральных моделей требует значительных затрат. Сооружение натурной модели Финского залива и дамбы для защиты Санкт-Петербурга обошлось в 6 млн р. в ценах 1988 г.

Методы экстраполяции и математического моделирования достаточно надежны. Точность этих методов во многом определяется надежностью используемых данных и правильным выбором способа прогнозирования. Их применение требует значительных затрат времени и привлечения специалистов, имеющих соответствующий уровень подготовки. Поэтому прогнозирование на основе экстраполяции или математического моделирования часто превращается в исследовательскую деятельность и затягивается на длительный срок. Но в некоторых случаях в природопользовании нет необходимости в очень точных прогнозах.

Это позволяет использовать экспресс-прогнозы. Их особенность состоит в том, что результат можно получить в короткий срок.

Экспресс-прогнозы могут использоваться при определении потребности в природных ресурсах или степени загрязнения природной среды. Основой для экспресс-прогнозов служит достаточный набор данных, характеризующих количественную связь между двумя показателями. Например, можно количественно оценить потребность в природных ресурсах для производства того или иного изделия.

Экспресс-прогнозы используются и для прогнозирования изменения характеристик природных объектов. Так, интенсивность смыва почвы в водные объекты зависит от залесенности территории. Связь между этими показателями может быть охарактеризована условными данными, приведенными в табл. 3.

Связь между залесенностью и размером поверхностного стока 30    Прогнозирование природопользования _   Таким образом, в зависимости от изменения показателя залесенности территории можно примерно определить смыв почвы в водные объекты.

Следует учитывать, что экспресс-прогнозы:

имеют невысокую точность, поэтому могут использоваться только как предварительные;

просты в использовании и позволяют получать быстрый результат;

не требуют проведения глубоких исследований;

могут использоваться специалистами, не имеющими специальной глубокой подготовки.

В настоящее время используются также экспресс-прогнозы, основанные на выявлении устойчивых тенденций, и прогнозирование по аналогии.

Рабочая книга по прогнозированию [Текст]. М.: Мысль, 1982.  Методические  вопросы  долгосрочного  прогнозирования  уровней  за грязнения природных сред [Текст]. М., 1989.  Тема 4. Основные специфические принципы,  законы и правила, используемые  в прогнозировании природопользования  прогнозирования природопользования  Принцип естественности (невозможности заменить силы природы человеческим трудом). Замена естественных процессов, происходящих в биосфере, на технологические, а тем более превращение биосферы в искусственную среду обитания (по типу космического корабля), приведет к резкому возрастанию затрат, направляемых на поддерживание условий, обеспечивающих нормальную жизнедеятельность человека и живых организмов. Примерно 99% всех энергетических, ресурсных, финансовых и трудовых затрат в этом случае придется направлять на Часть 1   формирование искусственных круговоротов веществ и только 1% – на удовлетворение материальных потребностей.

Принцип неполноты информации (закон несоответствия между технической вооруженностью и информационными возможностями человека в оценке последствий преобразования окружающей среды). В соответствии с этим принципом следует учитывать, что информации, которой мы располагаем, всегда недостаточно для всесторонней оценки возможных последствий, возникающих в результате осуществления мероприятий по преобразованию природы (особенно в отдаленной перспективе). Это связано с исключительной сложностью природных систем, их уникальностью, непредсказуемостью природных цепных реакций, направление которых трудно предсказать.

Для уменьшения степени неопределенности в прогнозировании экспертизу проектов следует дополнять непосредственными исследованиями в природе, натурными экспериментами и изучением естественной динамики развития природных процессов. Отмеченный принцип в некоторой степени ограничивает использование метода аналогии при экологическом прогнозировании. Это объясняется тем, что очень сложно найти экосистемы, в которых все процессы протекают абсолютно одинаково.

Принцип обманчивого благополучия. Нередко первые успехи или неудачи в прогнозировании природопользования могут быть кратковременными. Это может быть следствием совпадения с природными циклическими процессами. Объективные результаты могут быть получены только после завершения полного цикла природных цепных процессов, имеющих определенную периодичность. Протяженность этих периодов различна – от нескольких лет до десятков лет. К процессам, имеющим определенную периодичность, можно отнести изменение численности живых организмов, циклы солнечной активности, изменение уровня воды в океане и в водных объектах, расположенных на материках.

32    Прогнозирование природопользования _   4.2. Основные законы и правила,  используемые в прогнозировании природопользования  Закон внутреннего динамического равновесия. Вещество, энергия, динамические свойства и иерархия природных явлений взаимосвязаны так, что изменение в любом из перечисленных показателей вызывает соответствующие структурные перемены, направленные на сохранение экосистемы в прежнем состоянии.

Следствия закона:

а) изменения, происходящие в экосистемах, неизбежно приводят к развитию природных цепных реакций, направленных на нейтрализацию произведенного изменения или формирование новых экосистем;

б) взаимодействия вещественно-энергетических компонентов и процессов в природных системах не линейны, т.е. на определенных этапах даже слабое воздействие может вызвать очень сильные отклонения в других процессах;

в) происходящие в крупных экосистемах перемены относительно необратимы; проходя по иерархии снизу вверх от места возникновения до биосферы в целом, они меняют глобальные процессы и тем самым переводят их на новый эволюционный уровень.

Закон константности. Количество живого вещества в биосфере для определенного геологического периода есть величина постоянная. Закон константности тесно связан с законом внутреннего динамического равновесия и является его количественным выражением для масштаба всей биосферы. Согласно этому закону снижение температуры в одном из регионов неминуемо повлечет за собой такую же ее перемену в другом регионе, но с обратным знаком. Полярные изменения могут быть использованы в процессах управления природой, но при этом следует учитывать, что происходящие изменения затягиваются на определенный период времени.

Закон ограниченности природных ресурсов и изменения природно-ресурсного потенциала. В рамках одной общественноэкономической формации и одного типа технологий природные ресурсы с течением времени становятся все менее доступными, Часть 1   а потому требуется увеличение энергетических затрат на их добычу и вовлечение в хозяйственную деятельность.

Закон оптимальности. Никакая система не может существовать или расширяться до бесконечности. В природе закон оптимальности обусловливает необходимость гармоничного освоения и преобразования естественных участков Земли.

Закон снижения энергетической эффективности. Затраты энергии на получение единицы продукции и преобразование экосистем с течением времени постоянно увеличиваются. Это обусловлено ухудшением качества вовлекаемых в хозяйственную деятельность природных объектов и ростом затрат на поддержание состояния окружающей среды.

Правило одного процента. Изменение энергии природных экосистем в пределах 1%, как правило, не выводит их из равновесного состояния. Это правило подтверждается исследованиями в области климатологии. Так, масштабные естественные природные явления, происходящие на поверхности Земли (извержения, циклоны, процесс глобального фотосинтеза), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую 1% энергии солнечного излучения, поглощенного поверхностью планеты. Особое значение это правило имеет для глобальных систем.

Сохранение их в устойчивом состоянии возможно только тогда, когда их энергетика изменяется не более чем на 0,2% от поступающей солнечной энергии.

Законы экологии Коммонера:

I закон: Все связано со всем.

II закон: Все должно куда-то деваться.

III закон: Природа знает лучше.

IV закон: Ни что не дается даром.

Ащепкова,  Л.  Я.  Прогнозирование  экологических  процессов  [Текст]  / Л. Я. Ащепкова, А. Е. Кузьмина. Новосибирск: Наука, 1988.  Большаков, В. Н. Экологическое прогнозирование [Текст] / В. Н. Больша ков. М.: Знание, 1983.  Брусиловский,  П.  М.  Прогнозирование  численности  популяций  [Текст]  / П. М. Брусиловский. М.: Знание, 1989.  34    Прогнозирование природопользования _   Кочуров, Б. И. Экологические ситуации и их прогноз [Текст] / Б. И. Кочуров  // География и природные ресурсы. 1992. № 2.  Свирежев,  В.  Ф.  Математическое  моделирование  глобальных  био сферных процессов [Текст] / В. Ф. Свирежев, А. М. Тарко. М.: Наука, 1982.  Научные основы экологического прогноза[Текст]. М.: Мысль, 1981.  Реймерс, Н. Ф. Природопользование  [Текст]  :  слов.справ.  /  Н.  Ф.  Рей мерс. М., 1990.  Тема 5. Основные прогностические модели  5.1. Модель глобального развития Дж. Форрестера  Для изучения сложных систем с нелинейными обратными связями Дж. Форрестер в конце 1960-х годов разработал системно-динамический метод, в основе которого лежит математическое моделирование. Он использовал его для прогноза развития мировой экономической системы с учетом возможного воздействия человека на окружающую среду.

В глобальной модели Форрестера взаимодействие общества и природы описывается пятью дифференциальными уравнениями. Они описывают пять фазовых переменных как функцию времени:

население;

доля сельскохозяйственного капитала;

загрязнение планеты.

При построении модели влияние друг на друга всех перечисленных переменных происходит через относительную численность населения, удельный капитал, материальный уровень жизни, загрязненность и уровень питания.

Результат моделирования показал, что при сохранении темпов роста населения, использовании ресурсов и загрязнении окружающей среды, соответствующих второй половине ХХ века, после непродолжительного периода экономического благополучия население Земли с 2025 г. начнет уменьшаться в реЧасть 1   зультате повышения смертности, снижения рождаемости, недостатка продуктов питания, природных ресурсов и капитала.

С целью поиска выхода из складывающейся ситуации Дж. Форрестер изменял значения таких параметров, как запасы невозобновимых ресурсов, их потребление на душу населения, продуктивность сельского хозяйства. В результате проведения машинного эксперимента незначительно менялись величина и время наступления спада, но общая картина глобального кризиса сохранялась.

Полученные результаты получили широкую огласку. Их следует рассматривать как первое научно обоснованное предупреждение о трудностях, с которыми столкнется человечество в ближайшее время, а не как предсказание «конца света». Это была первая попытка моделирования поведения глобальных систем. Основным недостатком модели являлось то, что она не предусматривала появления механизмов, направленных на рациональное использование природных ресурсов и предотвращение загрязнения.

Общий вывод модели состоит в том, что человечество должно осуществлять свою деятельность в соответствии с возможностями биосферы.

5.2. «Пределы роста» Медоузов  В апреле 1966 г. по инициативе итальянского экономиста и предпринимателя Аурелио Печчеи в Риме собралась группа из 30 человек, представлявших 10 стран. В нее входили математики, экономисты, социологи, экологи, промышленники, государственные деятели национального и международного значения.

А. Печчеи собрал их для обсуждения настоящих и будущих трудностей человечества. В дальнейшем эта группа получила название Римский клуб. Эта неправительственная общественная организация заказала известным ученым серию докладов.

Первый из них был сделан Деннисом и Донеллой Медоузами (1972 г.). Исследовательская группа, которую они возглавляли, по методике Дж. Форрестера разработала модели глобального развития. Это была вторая попытка системного глоПрогнозирование природопользования _   бального анализа развития экономических, демографических и экологических процессов. Оригинальное описание модели Медоузов занимало 900 страниц. Экономическая часть модели состояла из трех секторов: промышленного, сельскохозяйственного и сервисного.

В сельскохозяйственном секторе учитывались ресурсы земли, а также выбытие или разрушение земли в результате эрозии и ее изъятия на несельскохозяйственные нужды.

В секторе загрязнения окружающей среды учитывались загрязнения промышленного и аграрного характера.

Демографический сектор модели состоял из четырех возрастных групп.

Как оказалось, поведение модели Медоузов в ХХI веке было аналогично модели Форрестера. Вслед за периодом роста населения, капитала, уровня жизни должна последовать катастрофа, выражающаяся в чрезмерном росте загрязнения, истощении природных ресурсов, упадке промышленного производства, уменьшении численности населения (рис. 10).

Значения параметров Рис. 10. Закономерности глобального развития:

Для выявления путей выхода из кризиса в модель были внесены изменения. Запасы природных ресурсов были увеличены до неограниченных размеров. Соответствующий расчет поЧасть 1   казал, что катастрофа не исчезает, а наступает несколько позднее чрезмерного роста загрязнения. Тогда была рассмотрена модель с совершенным контролем над загрязнением, при котором его уровень не мог превышать заданного значения. Оказалось, что катастрофа все равно возникнет, но уже от нехватки продуктов питания.

После этого была рассмотрена модель с неограниченными ресурсами и удвоенной продуктивностью сельского хозяйства.

Здесь катастрофа возникает вновь, но уже от чрезмерного роста населения и загрязнения.

Проведенный Медоузами анализ модели показал, что ни одна из мер, взятая в отдельности, не обеспечивает желаемой стабильности процесса развития и мир может избежать катастрофы только при комплексном введении ряда ограничений:

1) численность населения планеты стабилизируется начиная с 1975 г;

2) индустриальный капитал увеличивается лишь до 1980 г.

и далее не повышается;

3) потребление ресурсов на душу населения ограничивается 1/8 от уровня 1970 г.

Полученные результаты привлекли к себе внимание всей мировой общественности. Было высказано много критических замечаний. Все они касались, в основном, возможности появления более совершенных технологий, появления нетрадиционных ресурсов, возможности регулирования степени воздействия человека на окружающую среду. Тем не менее можно согласиться с тем, что если характер развития человеческого общества не изменится, то наступление событий по описанному в модели сценарию неизбежно.

5.3. «Стратегия выживания» М. Месаровича и Э. Пестеля  Следующим шагом в работах по глобальному моделированию явился проект «Стратегия выживания». Он был выполнен под руководством М. Месаровича (США) и Э. Пестеля (ФРГ).

Принципиальное отличие проекта от предыдущих отражается следующими положениями.

38    Прогнозирование природопользования _   1. Модель, отражающая сложные процессы взаимосвязи человека и окружающей среды, должна основываться на теории многоуровневых иерархических систем.

2. Модель должна быть управляемой, т.е. включать в себя возможность принятия решения в рамках машинного эксперимента. Это позволит учесть возможность регулирования воздействия человека на окружающую среду.

3. Мир следует рассматривать не как единое целое, а как систему взаимодействующих регионов, отличающихся уровнем экономического развития, численностью населения, состоянием окружающей среды.

В своей модели авторы выделили следующие регионы:

Северная Америка, Западная Европа, Япония, Австралия и Южная Африка, СССР и страны Восточной Европы, Латинская Америка, Ближний Восток и Северная Африка, остальная часть Африки, Азия, Китай.

Каждый регион описывался системой специальных подмоделей. Их структура одна и та же для всех регионов. Отличия состоят в начальных данных, объектах импорта, экспорта, миграции населения.

Выделены также подмодели экономики, энергетики, производства продуктов питания. Подмодель производства продуктов питания включает в себя три сектора: земледелие, животноводство, рыболовство. Общее производство продуктов питания выражается через 26 наименований продуктов.

Основные результаты исследования сводятся к следующему: при сохранении существующих на тот период тенденций развития миру в XXI веке угрожает не глобальная катастрофа, а последовательность региональных катастроф, которые начнутся значительно раньше, в различные моменты времени и по различным причинам для разных регионов.

Основные выводы доклада:

1. Результаты глобального моделирования не должны сводится лишь к прогнозу «конца света». Исследования в этой области должны быть направлены на создание «системы оповещения» о надвигающихся кризисах.

2. Необходимо пересмотреть концепции экономического развития.

Часть 1   3. В основе современного кризиса человечества лежат два фактора:

разрыв между человеком и природой;

разрыв между Севером и Югом (разрыв между богатыми и бедными странами).

4. Для того чтобы избежать глобальной катастрофы, следует обеспечить некое единство мира. Разные регионы мира в целом должны быстро перейти от стихийного роста к тому, что авторы назвали органическим ростом. Необходимо, чтобы развитие каждого региона шло своим специфическим путем, но при этом нужно исходить из глобальных, а не из узконаправленных национальных интересов.

5.4. Латиноамериканская модель развития  В 1974 г. группа аргентинских ученых под руководством А. Эрреры подготовила латиноамериканскую модель развития.

Предпосылкой для выполнения работы послужил тезис о том, что основные преграды на пути гармоничного развития человечества заключаются, главным образом, в неравномерности развития и несправедливости распределения доходов между различными странами.

В работе группа А. Эрреры исходила из утверждения о том, что кризис, предсказанный моделями мирового развития, уже наступил. Так, в условиях голода, высокой смертности, неграмотности, в тяжелых жилищных условиях живет большинство населения развивающихся стран. Ежегодно от голода и болезней умирают 15 млн детей.

Однако этот кризис вызван не истощением природы, не загрязнением окружающей среды и не чрезмерным ростом населения в этих странах. Кризисные явления носят экологический и социальный характер. Поэтому никакие скоординированные действия не помогут избежать кризиса в глобальном развитии, пока каждый человек на планете не будет иметь удовлетворительных условий для жизни. Под этими условиями понимаются:

достаточно высокий уровень образования, медицинского обПрогнозирование природопользования _   служивания, обеспеченности питанием и жильем в каждой отдельно взятой стране.

Создавая глобальную модель, группа Эрреры предполагала изучить следующие вопросы:

возможные последствия сохранения существующих тенденций для развитых и развивающихся регионов;

возможности регионов по достижению удовлетворительных условий жизни при различных стратегиях развития;

сроки, необходимые для достижения регионами заданных условий жизни.

Модель Эрреры рассматривала мир как систему четырех взаимодействующих регионов: Африки, Латинской Америки, Азии и Океании, развитых стран.

Исследования глобальной модели проводились по двум основным сценариям взаимодействия регионов. В первом сценарии предполагалось отсутствие экономической помощи развитых стран другим регионам. Расчеты показывают, что в этом случае регион развитых стран быстро достигает удовлетворительных условий жизни. Регион Латинской Америки выйдет на этот уровень примерно через 40 лет, а Азия и Африка будут испытывать ухудшение всех основных жизненных параметров.

Второй сценарий предполагал помощь развитых стран регионам Африки и Азии начиная с 1980 г. Эта помощь за 10 лет должна вырасти с 0,2% ежегодного конечного продукта развитых стран до 2% и должна оставаться постоянной. В этом случае на удовлетворительный уровень жизни Азия выходит за 57, а Африка – за 65 лет.

Основной вывод группы Эрреры состоит в необходимости оказания помощи развивающимся странам. Группа Эрреры показала, что в моделях глобального развития, кроме прочих факторов, необходимо учитывать и социальные аспекты. Это является главным отличием этой глобальной модели от предыдущих.

Часть 1   5.5. Рекомендации Я. Тинбергена  «Изменение международного порядка»  В 1976 г. под руководством лауреата Нобелевской премии Я. Тинбергена завершен проект Римского клуба «Изменение международного порядка». Цель исследования – выработка рекомендаций для новых форм международного сотрудничества.

В проекте раскрываются тенденции возрастающей взаимозависимости стран. Диспропорции в развитии человечества (богатство, нищета, состояние окружающей среды) становятся все более нетерпимыми. Идеальное состояние человечества авторы весьма абстрактно определяют как «гуманистический социализм»: общество должно стремиться к общечеловеческим ценностям – соблюдению прав и свобод между людьми, как внутри отдельных стран, так и между странами.

В основе рекомендаций Тинбергена лежит критика идеологии неограниченного экономического роста, основанного на интенсивном длительном использовании природных ресурсов.

Неограниченный экономический рост, по мнению автора, ведет к усилению диспропорций, социальным контрастам, расточительству, потребительству и, в конечном итоге, к исчерпанию природных ресурсов.

Для более гармоничного развития мировой экономики Я. Тинберген предлагает создать некий наднациональный орган и передать ему часть суверенных прав государств.

Работой Тинбергена был завершен начальный этап глобального моделирования. Первые модели Форрестера и Медоузов имели ярко выраженный экологический и ресурсный характер и постепенно трансформировались в модели эколого-экономического развития цивилизации.

Результаты первого этапа моделирования глобального развития были обобщены Д. Габером. В группу Габера входили многие члены Римского клуба. Доклад Габера «За пределами расточительства» был представлен Римскому клубу в 1976 г. Он носил синтетический характер, т.е. обобщал результаты предыдущего опыта глобального моделирования.

Содержание доклада сводится к следующему. Современный промышленно развитый мир расточительно расходует реПрогнозирование природопользования _   сурсы, при этом огромная масса сырья расходуется для военных целей, а ее значительная часть разрушается в вооруженных конфликтах. Целью нового общества должно стать непрерывное улучшение качества жизни и гармонизация отношений между народами, нациями, отдельными людьми. Общество должно иметь экономическую такую структуру, которая обеспечивала бы гармонизацию отношений с природой. Современная наука и техника могут обеспечить человечество энергией, сырьем и продовольствием, надо лишь перейти к экономному, управляемому их использованию на национальных и мировом уровнях. Для этого каждое государство и все человечество должны иметь единую социально-политическую цель и соответствующие институты и механизмы, обеспечивающие использование достижений науки и техники в интересах гармонизации развития человечества, общества и природы. Эта структура должна обеспечивать гармонизацию отношений человечества с природой, ориентировать общество на использование неисчерпаемых природных ресурсов, возобновляемых видов сырья, утилизацию отходов, создание и внедрение экологически безопасных технологий. Все это должно сопровождаться справедливым распределением доходов.

5.6. Прогноз В. Леонтьева «Будущее мировой экономики»  Особое место в глобальном моделировании принадлежит докладу «Будущее мировой экономики» (1976 г.), подготовленному по заказу ООН группой ученых под руководством лауреата Нобелевской премии В. Леонтьева.

В модели мировая экономика с 1970 г. описана в сравнении с гипотетическими вариантами в 1980, 1990, 2000 гг. Мировая экономика представлена совокупностью 15 регионов. При формировании регионов учитывались тип экономики (плановая, рыночная), степень развития стран и уровень доходов.

Каждый регион описан через 45 секторов экономической деятельности. В качестве отдельных секторов рассматриваются:

сельское хозяйство (четыре подсектора), природные ресурсы, Часть 1   пищевая промышленность, производство удобрений, строительство, торговля, услуги, транспорт и связь.

Каждый регион исследуется отдельно. Модель сводит их вместе через сложный механизм связи, включающий экспорт и импорт приблизительно 40 групп товаров и услуг.

Первоначально модель была построена для изучения характера развития в связи с проблемами экологии. Однако в силу того, что, помимо чисто экологических аспектов, модель рассматривает широкий круг проблем, она стала использоваться и как модель экономического развития.

Загрязнение окружающей среды описывается соответствующим блоком. Модель оценивает поступление основных загрязняющих веществ:

твердых частиц в воздух;

соединений азота в воду;

соединений фосфора, ядохимикатов, сточных вод и городских твердых отходов в почву и подземные воды.

Деятельность по охране природы оценивалась по мерам по борьбе с загрязнением воздуха, воды, захоронению и сжиганию твердых бытовых отходов.

Объем поступления загрязняющих веществ в окружающую среду определялся с учетом соответствующих коэффициентов на единицу продукции, вырабатываемой в промышленности и сельском хозяйстве.

Общий выброс загрязняющих веществ на единицу продукции каждого сектора определялся на основе коэффициентов по США с поправками на региональные различия. Оценка образования, утилизации твердых бытовых отходов и сточных вод в разных регионах базировалась на межнациональных регрессионных уравнениях. Бльшая часть использованных данных о загрязнении окружающей среды и борьбе с ним основана на имеющихся материалах по США или странам со сходными условиями.

В модели использованы четыре сценария мер борьбы с загрязнением. Для регионов с объемом продукта на душу населения менее 700 дол. очистные стандарты не вводились. В регионах с душевым продуктом от 700 до 2 000 дол. используемый стандарт составлял половину доли затрат на охрану окружаюПрогнозирование природопользования _   щей среды в 1970 г. в США. В регионах, где душевой продукт на момент составления модели превышал 2 000 дол., но в предыдущие годы был ниже, применялись очистные стандарты США по 1970 г. В странах, в которых душевой продукт ранее и на момент составления модели был выше 2 000 дол., объем затрат на природоохранные цели устанавливался на уровне, обеспечивающем проведение всех необходимых мероприятий.

Основные выводы, сделанные группой В. Леонтьева, состоят в следующем.

1. Темпы роста валового продукта в развивающихся странах должны превышать 3,5%.

2. Основные препятствия для устойчивого экономического развития и для предотвращения загрязнения окружающей среды имеют не физический, а политический и экономический характер.

3. Проблема обеспечения продовольствием может быть разрешена путем введения в оборот дополнительных площадей, удвоения (а по некоторым странам утроения) продуктивности сельского хозяйства. Обе задачи технически и практически осуществимы.

4. Проблема природных ресурсов заключается не в их абсолютной нехватке в XXI веке, а в разработке менее ценных и потому более дорогостоящих запасов минерального сырья.

5. Загрязнение среды не представляет собой неразрешимую задачу. На борьбу с загрязнением среды в предстоящие 20 лет следует направлять от 2 до 4% суммы всех инвестиций.

и обобщающие выводы Д. Медоуза  по результатам глобального моделирования  После длительного осмысления результатов моделирования развития мировой экономической системы ряд специалистов сформулировали практические замечания.

1. Во всех моделях для описания происходящих изменений были использованы существующие на тот момент тенденции. Их сохранение в неизменном виде в будущем маловероятно.

Часть 1   2. В моделях не предусмотрены экономические и социальные механизмы контроля загрязнения окружающей среды.

3. Вывод о быстром исчерпании основных видов ресурсов недостаточно обоснован, так как модели не предполагали появление новых технологий использования и переработки природных ресурсов.

4. Модели не предусматривают улучшение демографической ситуации в результате действий, направленных на регулирование рождаемости.

5. Предполагается, что реальные затраты на освоение новых земель будут меньше, чем предусматривается в моделях, а продуктивность аграрного сектора, наоборот, выше.

Несмотря на существенные различия в моделях и подходах к их построению, полученные результаты позволяют сделать некоторые обобщающие выводы. Они сформулированы в обзоре Д. Медоуза, опубликованном в 1982 г.

1. Технологический процесс желателен и жизненно важен.

Но при этом необходимо, чтобы он сопровождался социальноэкономическими и политическими изменениями.

2. Народонаселение, объемы потребления природных ресурсов не могут увеличиваться бесконечно на планете, имеющей определенные границы.

3. Мы не имеем надежной и полной информации относительно того, до какой степени физическая среда Земли и система жизнеобеспечения могут удовлетворять нужды и потребности растущего человечества. Однако резкое снижение скорости роста населения значительно уменьшит вероятность превышения допустимого уровня или возникновения экологических кризисов.

4. Продолжение практики обычного бизнеса не приведет к желаемому будущему. Результатом этого скорее будет усугубление нежелательных противоречий.

5. Долговременное сотрудничество выгоднее для всех государств, народов и партий, чем политика конфронтации.

6. Поскольку народы, страны и окружающая среда находятся в более тесной зависимости друг от друга, чем это обычно представляется, все решения должны приниматься в интересах мировой цивилизации. Действия, направленные на достижение ограниченных целей, часто контрпродуктивны.

46    Прогнозирование природопользования _   7. Природа будущего глобального устройства, хуже оно или лучше настоящего, не предопределена. Многое зависит от того, как скоро изменятся существующие нежелательные тенденции. Действия, предпринятые быстро, окажутся, по-видимому, более эффективными и менее дорогостоящими, чем те же действия, но предпринятые с опозданием. Не исключена ситуация, что когда проблема станет очевидной для всех, предпринимать какие-либо действия будет уже слишком поздно. Чтобы не допустить этого, необходимы сильные, грамотные политические деятели и государственные руководители.

В связи с тем, что глобальное моделирование было первой попыткой объективной оценки будущего состояния окружающей среды и человеческой цивилизации, исследователям не удалось избежать некоторых ошибок. Их появление обусловлено высокой сложностью задачи и нетрадиционностью подходов к их решению.

Будущее мировой экономики [Текст] : доклад группы экспертов ООН во  главе с В. Леонтьевым. М.: Междунар. отношения, 1979.  Крапивин,  В.  Коэволюция  человека  и  природы  [Текст]  /  В.  Крапивин,  Ю. Свирежев, Л. Вилкова // Энергия. 1984. № 10.  Свирежев, В. Ф. Математическое моделирование глобальных биосфер ных процессов [Текст] / В. Ф. Свирежев, А. М. Тарко. М.: Наука, 1982.  Тинберген, Я. Пересмотр международного порядка [Текст]  / Я. Тинбер ген. М., 1980.  Форрестер, Дж. Мировая динамика [Текст] / Дж. Форрестер. М., 1978.  Тема 6. Прогнозирование природопользования  с использованием корреляции и регрессии  6.1. Понятие о корреляции и регрессии  Для того чтобы дать прогноз состояния природного объекта в будущем, необходимо прежде всего выяснить, какие факторы влияют на его внутреннее развитие. Если эволюционные процессы, происходящие в нем, обусловлены какими-либо Часть 1   внутренними или внешними факторами, вызывающими соответствующие изменения в объекте прогноза, то в ряде случаев достаточно определить, как изменяются их параметры, и на основе этого дать прогноз об изменении состояния объекта. При этом следует предварительно выяснить, существует ли функциональная связь между действием внешнего фактора и изменениями, происходящими в объекте прогноза. Это делается с помощью корреляционного анализа, который показывает тесноту связей между двумя переменными.

По форме корреляция может быть прямо- и криволинейной, а по направлению – прямой и обратной. Для оценки тесноты связей используют коэффициент корреляции r, который показывает, является ли связь между двумя переменными тесной или отсутствует. Коэффициент корреляции является безразмерной величиной, изменяющейся от +1 до –1. Чем ближе коэффициент корреляции к +1 или к –1, тем теснее положительная или отрицательная связь. Она ослабевает с приближением r к 0. Когда r = 0, между двумя переменными нет никакой связи. Считается, что при r < 0,3 корреляционная зависимость между переменными слабая, при r = 0,3 – 0,7 средняя, а при r > 0,7 сильная.

При этом следует принимать во внимание, что по теории корреляции при r = 0,5 не 50%, а только 25% изменчивости одного признака объясняется изменчивостью другого. Остальная часть изменчивости параметров (1 – 0,25 = 0,75) обусловлена прочими факторами.

Степень сопряженности двух величин более точно измеряется квадратом коэффициента корреляции r2. Квадрат коэффициента корреляции называется коэффициентом детерминации. Он показывает процентную долю тех изменений, которые в данном случае зависят от изучаемого фактора. Поэтому использование коэффициента детерминации более предпочтительно.

Коэффициенты корреляции и детерминации указывают направление и степень сопряженности изменчивости признаков, но не позволяют судить о том, как количественно изменяется результативный признак при изменении внешнего фактора на единицу измерения. Для выяснения этого используется регрессионный анализ. С его помощью корреляция приобретает количестПрогнозирование природопользования _   венное выражение и может быть изображена графически в виде линии регрессии. Для этого определяется коэффициент регрессии. Он показывает, как изменяется y при изменении х на единицу измерения, и выражается в единицах y.

6.2. Прогноз состояния природных объектов  на основе корреляционного и регрессионного анализа  Показатели корреляции и регрессии могут с успехом использоваться в прогнозировании природопользования. Например, если имеются данные о степени эвтрофирования водоема в зависимости от содержания в воде соединений азота, то можно сделать прогноз изменения его состояния в дальнейшем. Далее приводится пример использования корреляционного и регрессионного анализа для оценки состояния водного объекта.

В результате проведенных расчетов установлено, что содержание соединений азота в воде водоема через 10 лет увеличится до 85 мг/л. Дать прогноз изменения за этот же период его степени эвтрофирования (содержания сине-зеленых водорослей).

Данные о содержании в воде соединений азота и сине-зеленых водорослей в предшествующий период приведены в табл. 4.

Исходные данные для прогноза степени эвтрофирования водоема Год Содержание соединений азота х, мг/л Первоначально вычисляют вспомогательные величины и заполняют вспомогательную таблицу (табл. 5).

Часть 1   для вычисления корреляции и регрессии у по х Значения признаков (Х – хср)2 = Х2 – (Х)2 : n = 18 896,4 – 351,32 : 8 = 3 469,99.

Коэффициенты корреляции и детерминации определяются по формулам:

Определение коэффициента регрессии:

50    Прогнозирование природопользования _   Определение уравнения регрессии:

Y = ycр + bух(Х – хср)= 3,37 + 0,13(Х – 43,91) = 0,13х – 2,39.

После проведенной подготовительной работы переходят к прогнозированию, которое может осуществляться двумя способами. Первый состоит в том, что в полученное уравнение регрессии вместо х подставляют конкретное числовое значение. В нашем случае это содержание соединений азота в воде через лет, равное 85,0 мг/л.

Второй – более простой, но менее точный – способ состоит в том, что на координатной оси намечаются точки соответствующие значениям х и у в предшествующий период. Затем проводят прямую максимально приближенную ко всем отмеченным точкам. От точки пересечения перпендикуляра, проведенного от соответствующего значения по оси х до продолжения этой прямой, проводят второй перпендикуляр до оси у и находят точку, соответствующую прогнозному значению.

Задание для самостоятельной работы. Имеется водный объект. Предполагается, что в результате эвтрофикации количество сине-зеленых водорослей через 10 лет достигнет 115,0 г/м3.

Дать прогноз изменения на этот же период содержания в воде кислорода. Данные о содержании в воде водорослей и кислорода в предшествующий период приведены в табл. 6.

Исходные данные для прогноза содержания в воде кислорода Содержание водорослей х, г/м3 Содержание кислорода у, гм/л Часть 1   Лисичкин, В. Теория и практика прогнозирования [Текст] / В. Лисичкин.  М., 1971.  Четыркин, Е.  Статистические  методы прогнозирования  [Текст] / Е. Че тыркин. М., 1986.  Тема 7. Экологическое прогнозирование  7.1. Значение экологического прогнозирования  Интенсивное преобразование естественных природных ландшафтов и загрязнение окружающей среды оказывает сильное воздействие как на отдельных представителей животного и растительного мира, так и на биогеоценозы в целом. Изменение условий обитания живых организмов отражается на их численности, а значит, и на их участии в биогеохимических круговоротах, что может быть причиной еще более глубоких изменений в экосистемах.

При загрязнении или других видах воздействия на природную среду снижается устойчивость биогеоценозов. Они становятся более подвержены воздействию внешних факторов и постепенно разрушаются, ослабляя экосистемы в целом. В связи с этим возникает необходимость прогнозирования поведения в антропогенно измененных условиях как отдельных видов живых организмов, так и биогеоценозов в целом.

Экологическим прогнозом называется научно обоснованное суждение о том, как в будущем поведут себя отдельные виды живых организмов и экосистемы в естественных и антропогенно измененных условиях.

Необходимость экологического прогнозирования обусловлена тем, что человек в целях интродукции растений и акклиматизации животных переносит отдельные виды живых организмов из привычной для них среды обитания в новые условия.

В ряде случаев это может иметь отрицательные последствия.

Задание для самостоятельной работы. Приведите примеры переносов живых организмов в новые условия обитания, которые имели отрицательные последствия.

52    Прогнозирование природопользования _   Экологический прогноз имеет большое значение для оценки численности промысловых видов живых организмов. Это важно с точки зрения определения не только допустимых объемов изъятия живых организмов из экосистем, не приводящих к нарушению процессов воспроизводства, но и объемов биологических ресурсов, которые могут использоваться человеком. Неверный экологический прогноз может стать причиной уменьшения численности и даже истребления промысловых видов или неэффективного использования финансовых и материальных ресурсов. Например, в 1970-е годы был сделан прогноз, что ресурсы мирового океана позволят в конце ХХ века добывать 100 млн т рыбы и рыбопродуктов. В соответствии с этим прогнозом осуществлялось строительство морских рыболовных судов, давали оценку обеспеченности населения планеты продуктами питания.

Однако прогноз не подтвердился. Несмотря на более совершенное оснащение судов и увеличение их численности добыча рыбы и рыбопродуктов в настоящее время составляет примерно 80 млн т.

К экологическим прогнозам относятся:

прогноз численности живых организмов;

прогноз появления распространения вредителей сельскохозяйственных культур;

прогноз влияния на живые организмы и экосистемы климатических факторов, загрязнения окружающей среды;

прогноз численности промысловых видов;

прогноз урожайности сельскохозяйственных культур;

прогноз состояния экосистем.

7.2. Особенности экологического прогнозирования  Как правило, экологический прогноз относится к поисковым, т.е. он должен дать ответ на вопрос: «Что вероятнее всего произойдет при сохранении существующих тенденций?» Возможно использование и нормативных прогнозов. Например, в ближайшее время необходимо дать ответ на вопрос: «За счет каких природных процессов можно предотвратить накопление двуокиси углерода в атмосфере?» Одним из способов решения этой проблемы является увеличение площади лесов. СоответстЧасть 1   венно, необходимо сделать расчеты площади посадки лесов, определить видовой состав высаживаемых деревьев и место посадки, с какого периода восстановленные леса будут с наибольшей эффективностью поглощать из атмосферы углекислый газ.

Следующей особенностью экологического прогнозирования является то, объект прогнозирования независимо от его иерархического уровня представляет собой чрезвычайно сложную систему. Она состоит из многочисленных структурных компонентов, взаимодействующих между собой и с окружающей средой. Сложность взаимодействий может приводить к неожиданным результатам. Например, в северных экосистемах при недостаточном обеспечении кормовыми ресурсами происходит не уменьшение численности оленей, а снижение массы отдельных особей.

Труднопредсказуемость поведения экосистем при изменении внешних факторов обусловлена, с одной стороны, наличием нескольких дублирующих основной процесс вариантов, а с другой – их недостаточной изученностью.

Экологическое прогнозирование усложняется действием на живые организмы и экосистемы такого трудноучитываемого фактора, как климатические условия. Опыт экологического прогнозирования показывает, что этот фактор в отдельные годы способен изменять некоторые параметры биогеоценозов (численность, массу) на 100–200%.

Сложность прогнозирования поведения экосистем обусловлена и их буферными свойствами. Так, многие экосистемы сохраняют свою стабильность некоторое время вопреки действию какого-либо неблагоприятного фактора. Но при достижении им определенных значений экосистема выходит из стабильного состояния. Этот процесс может иметь лавинообразный характер и закончиться разрушением экосистем.

Существенной особенностью экологического прогнозирования является сложность получения объективной информации о состоянии отдельных структурных компонентов экосистемы.

Например, вследствие буферности экосистем ответная реакция на воздействие какого-либо фактора может быть обнаружена с некоторым опозданием. Следовательно, результаты прогнозов 54    Прогнозирование природопользования _   будут основаны не на настоящем состоянии экосистемы, а на более раннем.

В соответствии с особенностями экологического прогнозирования оценка состояния экосистем на современном этапе позволяет давать надежные прогнозы для следующих случаев:

для сравнительно простых и стабильных экосистем;

для экосистем, находящихся в экстремальных экологических ситуациях.

В виду сложности экологического прогнозирования наиболее приемлемым методом прогноза является математическое моделирование. Однако при прогнозировании несложных процессов возможно применение более простых методов, основанных на экстраполяции и интерполяции.

используемые при экологическом прогнозировании  При экологическом прогнозировании часто возникает необходимость использования ряда законов. Они были сформулированы на основе данных, полученных в результате длительных наблюдений за поведением как экосистем в целом, так и отдельных их структурных компонентов. Использование этих законов значительно упрощает процесс прогнозирования и повышает надежность прогнозов.

1. Закон экспотенциального характера изменений в экосистемах. Изменения, появление которых обусловлено деятельностью живых организмов, как правило, имеют экспотенциальный характер.

2. Закон оптимума. Каждый фактор, воздействующий на живые организмы, имеет определенные оптимальные параметры.

3. Закон лимитирующих факторов. Состояние любых экосистем и отдельных живых организмов определяется параметрами, находящимися в минимуме.

4. Закон равнозначности всех условий. Все природные условия, необходимые для живых организмов, имеют равнозначную роль.

Часть 1   5. Закон сохранения минимальной численности вида. Вымирание живых организмов становится неизбежным, если их численность снижается ниже определенного уровня.

6. Закон обеспечения минимального жизненного пространства. Вымирание живых организмов становится неизбежным, если их жизненное пространство сократится ниже определенного уровня.

7. Правило десяти процентов. Экосистемы сохраняют устойчивость, если переход энергии с одного трофического уровня на другой не превышает примерно 10%.

8. Правило сукцессионного замещения. Сообщества живых организмов формируют закономерный ряд экосистем, ведущий к формированию наиболее устойчивых сообществ в данных условиях.

Задание для самостоятельной работы. Приведите примеры по всем законам, правилам и дайте пояснения.

7.4. Пробитанализ и его использование  в экологическом прогнозировании  При прогнозировании воздействия повреждающих факторов на биологические объекты используется специальный статистический метод – прбит-анализ. Он применяется при прогнозировании гибели биологических объектов из-за загрязнения окружающей среды токсичными веществами.

Многочисленные экспериментальные данные, полученные в токсикологии и экологии, показывают, что зависимость между концентрацией загрязняющих веществ в окружающей среде и гибелью биологических объектов имеет сложную S-образную форму (см. рис. 9). Это существенно затрудняет прогнозирование методом интерполяции. Однако если S-образную кривую посредством преобразования координатных осей трансформировать в прямую линию, то прогнозирование значительно упрощается. При этом появляется возможность использовать линейную интерполяцию.

Для преобразования оси у используются пробиты. Пробит – это процентное выражение гибели биологических объектов, 56    Прогнозирование природопользования _   трансформированное в условные вероятностные величины. Значения пробитов, соответствующих определенному проценту гибели биологических объектов, установлены на основе многочисленных наблюдений и берутся из табл. 7. В левой крайней графе табл. 7 указаны десятки, а в остальной части таблицы – единицы. Например, пробит, соответствующий гибели 82% особей, равен 5,88.

Таблица для преобразования процента гибели особей у в пробиты Преобразование оси х состоит в том, что на ней откладываются логарифмы концентрации загрязняющих веществ в окружающей среде.

Пример прогноза. Данные о гибели биологического объекта в зависимости от концентрации загрязняющего вещества в окружающей среде представлены в табл. 8.

Зависимость между гибелью особей биологического объекта и концентрацией загрязняющего вещества Концентрация загрязняющего вещества, мг/л Гибель особей, % Часть 1   Дать прогноз, при какой концентрации загрязняющего вещества будет отмечаться 50 и 95%-ная гибель особей биологического объекта. Цифровые данные, используемые при прогнозировании, заносят во вспомогательную таблицу (табл. 9).

Вспомогательная таблица для преобразования значений концентраций и процентов гибели биологических объектов Обработка исходных данных начинается с построения графика (рис. 11).

При построении графика следует внимательно в соответствии со шкалой деления разбить ось y (значения пробитов) и в соответствии с ней, используя табличные данные, отметить проценты смертности. Затем разбить ось х. Далее в соответствии с преобразованными данными табл. 9 нанести на график точки, 58    Прогнозирование природопользования _   отражающие связь между гибелью биологических объектов и концентрацией загрязняющих веществ. Через отмеченные точки проводят прямую линию, максимально приближенную к ним.

Процесс прогнозирования состоит в том, что от точки 50%-ной гибели на оси у проводят перпендикуляр до пересечения с прямой, отражающей зависимость «концентрация – гибель». От места пересечения проводят еще одну прямую – перпендикуляр на ось х. Точка пересечения с осью х будет соответствовать логарифмическому значению гибели биологического объекта при искомой концентрации загрязняющего вещества. По антилогарифму находят концентрацию в обычных единицах измерения.

Представленный метод прогнозирования относится к простейшим. Точность прогнозных значений будет определяться правильностью проведения прямой через отмеченные точки.