Методы оценки устойчивости системы «природа — хозяйство — население»

Условия выхода за пределы устойчивости в модели World’j. Причины выхода социоприродной системы за пределы устойчивости. Индикаторы устойчивого развития.

Условия выхода за пределы устойчивости в модели World3

В 1970 г. Римский клуб предложил молодому ассистенту Массачусетского технологического института Деннису Л. Медоузу возглавить группу по разработке модели мирового развития. Такая модель (она получила название World — «Мир») была разработана в предельно сжатые сроки, и уже в 1972 г. впервые был представлен коллективный труд «Пределы роста. Доклад Римскому клубу», основанный на результатах моделирования. Двадцать лет спустя, в 1992 г., используя современные статистические данные и обновленную версию компьютерной модели, Д. Медоуз с сотрудниками представили новую работу, красноречиво озаглавленную «За пределами роста». Анализ мирового развития за период 1970—1990 гг. позволил авторам не только убедиться в правильности основных выводов, сделанных 20 лег назад, но и обосновать новое явление — выход человечества за пределы самоподдержания Земли¹. Книга Медоуза с соавторами «Пределы роста. 30 лет спустя», некоторые материалы которой приводятся в настоящем разделе, — фактически третье издание работы, впервые опубликованной в 1972 г. Она содержит основные положения предыдущих исследований и дополнена важными новейшими данными и выводами. Можно выделить следующие необходимые и достаточные условия для выхода саморегулирующейся системы за пределы устойчивости:

• • наличие постоянного роста или быстрых изменений любого материального процесса, присущего системе;
• • наличие физических и иных ограничений изменений параметров системы (пределов), за которыми устойчивое (управляемое) функционирование системы невозможно;
• • неэффективность управления — запаздывание ответной (регулирующей) реакции (отклика) и (или) ошибочная реакция на изменение параметров системы^[1][2].

Первое необходимое условие для «выхода за пределы» — это наличие быстрых поступательных (однонаправленных) изменений в самой системе. Особую тревогу вызывают те процессы, которые демонстрируют постоянный рост. «Больше ста лет многие физические показатели мировой системы быстро росли. Численность населения, производство продовольствия, промышленное производство, потребление ресурсов, загрязнение окружающей среды — все эти показатели растут, и часто все быстрее и быстрее. Такое увеличение описывается функцией, которую математики называют показательной, или экспоненциальной.

Экспоненциальный рост может происходить в двух случаях: если растущий объект воспроизводит сам себя или его рост обусловлен чем-то, что воспроизводит само себя"¹. Например, нелимитируемый (экспоненциальный) рост популяции живых организмов можно представить как систему с положительной обратной связью (рис. 14.1). Безусловно, такой рост возможен только в идеальных условиях — в реальности численность популяции ограничивают доступные ресурсы, хищники, паразиты и т. д., составляющие элементы контуров с отрицательной обратной связью.

Рис. 14.1. Контур обратной связи при росте популяции дрожжей²:

знак плюс (+) означает, что стрелки образуют положительный (усиливающий) контур обратной связи — увеличение приведет к еще большему увеличению, а уменьшение —.

к дальнейшему уменьшению.

«По экспоненте может расти и промышленный капитал. …Любая коммерческая деятельность направлена на получение прибыли, которая инвестируется в расширение коммерческой деятельности и увеличение прибыли. …В современном обществе численность населения и промышленный капитал играют роль генераторов экспоненциального роста. Другие факторы — например, производство продовольствия, использование ресурсов и выбросы загрязнений — имеют тенденцию к экспоненциальному росту не потому, что они сами себя воспроизводят, а вследствие того, что их к этому вынуждает рост населения и капитала. Они не участвуют в собственных контурах положительной обратной связи и не самовоспроизводятся: пестициды, попавшие в грунтовые воды, не создают другие пестициды, а залегающий под землей каменный уголь не производит еще больше каменного угля. …Таким образом, производство продовольствия и использование сырья и энергии растет экспоненциально вовсе не из-за их внутренней структуры, а только из-за того, что рост населения и эконо- ^{1 2[3][4]}

мики требует все больше продовольствия, сырья и энергии. Аналогичным образом… увеличиваются загрязнения и отходы…"¹

Подчеркнем и еще одну чрезвычайно опасную особенность систем, в которых доминируют контуры с положительной обратной связью: такие системы автоматически усиливают не только рост (увеличение) показателей, но и их уменьшение. Например, если ситуация изменится таким образом, что рост численности населения сменится уменьшением, а рост производства — спадом, то контуры положительной обратной связи будут автоматически усиливать снижение численности населения и спад производства, вплоть до катастрофических последствий. Сегодня большинство исследователей озабочены проблемой роста населения, хотя пора уже задуматься над тем, как быть, если численность населения Земли начнет стремительно снижаться.

Вторым необходимым условием для «выхода за пределы» выступает наличие самих пределов (ограничений). «Наши опасения по поводу грядущей катастрофы проистекают не из уверенности в том, что мир почти исчерпал запасы энергии и сырья на планете. Все сценарии, созданные моделью World3, показывают, что к 2100 г. мир все еще будет располагать значительной долей ресурсов, существовавших в 1990 г. При анализе результатов моделирования нашу озабоченность вызывает скорее растущая стоимость эксплуатации планетарных источников и стоков (рис. 14.2).

Рис. 14.2. Планетарные источники и стоки²

Данных на этот счет недостаточно, и в мире постоянно идут споры на эту тему. …Мы пришли к очевидному заключению, что сочетание усиления эксплуатации возобновляемых (возобновимых) источников, истощения невозобновляемых (невозобновимых) источников и переполнение стоков медленно, но верно приведет к увеличению энергии и капитала, необходимых для поддержания количества и качества материальных потоков, нужных для функционирования экономики. Дополнительные затраты появляются вследствие совмещения физических, экологических и социальных факторов. Постепенно эти затраты станут настолько большими, что дальнейший рост в промышленности поддерживать не удастся. Когда это произойдет, контур положительной обратной связи, раньше работавший на рост материальной экономики, получит противоположную направленность: начнется спад экономики"^{1 2[5][4][7].}

И наконец, третье условие — неэффективность управления. Для сложной саморегулирующейся системы сочетание быстрых изменений и допустимых пределов для этих изменений являются необходимым, но не достаточным условием для выхода за пределы устойчивости. Наличие контуров с отрицательной обратной связью и других механизмов регуляции (управления) зачастую позволяет системе эффективно контролировать происходящие изменения. Поэтому третье необходимое условие для «выхода за пределы» — отсутствие эффективного управления. Например, основные причины отсутствия адекватной ответной реакции (отклика) на негативные события в современном обществе могут быть следствием а) невнимательности; б) задержки информации; в) медленной ответной реакции; г) коррумпированности бюрократического аппарата; д) ложной теории; е) простой инерции¹.

В модели Worlds рассматриваются возможные варианты (типы) поведения системы, так или иначе связанные с эффективностью управления, при приближении к «пределам роста» (рис. 14.3). «Рост физического объекта по мере приближения к пределу замедлится, а затем остановится (5-образная, логистическая кривая) только в том случае, если объект получит точные и своевременные сигналы о своем местоположении по отношению к этим пределам и если его реакция на эти сигналы будет быстрой и точной (рис. 14.3, b). Если сигналы обратной связи запаздывают или искажаются, если им не верят или отрицают их существование, если в ответных действиях системы есть ошибка или система в состоянии ответить только после большого запаздывания, то она не сможет войти в допустимые пределы и прийти к равновесному состоянию (рис. 14.3, с, d)»^[8][7].

Мы рассмотрели представленные в модели World3 необходимые и достаточные эндогенные (самопорожденные) условия выхода любой саморегулирующейся системы за пределы устойчивости. Возникает закономерный вопрос, почему естественная (до появления цивилизации) глобальная экосистема Земли за миллиарды лет существования жизни не только не «выходила за пределы» устойчивости по эндогенным причинам, но и могла компенсировать негативные внешние воздействия, сохраняя стабильность, а с появлением и развитием цивилизации возникла и постоянно нарастает угроза самоуничтожения глобальной «социоприродной системы» и даже самой породившей эту систему биосферы? Какие внутренние причины постоянно подталкивают человечество к краю пропасти?

Авторы модели World3 в качестве одной из главных причин «выхода за пределы» указывают на природу роста численности популяции человека. Но у всех видов живых организмов существует потенциальная возможность экспоненциального роста, тем не менее это не приводит к краху природных экосистем^[10]. Причины выхода глобальной «соционриродной системы» за пределы устойчивости рассматривает В. Г. Горшков (1995), сравнивая скорость эволюции биосферы и скорость прогресса в человеческом обществе с позиций теории биотической регуляции биосферы.

Рис. 14.3. Структурные причины четырех возможных типов поведения

в модели Worlds^[11]

• [1] См.: Глазачев С. Я., Косоножкин В. И.

  Введение

  в экологию.

• [2] См.: Медоуз Д. X., Райдере Й., Медоуз Д. Л. Пределы роста. 30 лет спустя.
• [3] Медоуз Д. X., Рандерс Й., Медоуз Д. Л. Пределы роста. 30 лет спустя.
• [4] Приводится по: Там же.
• [5] Медоуз Д. XРандерс И., Медоуз Д. Л. Пределы роста. 30 лет спустя.
• [6] Приводится по: Там же.
• [7] Там же.
• [8] См.: Медоуз Д. X, Райдере И., Медоуз Д. Л. Пределы роста. 30 лет спустя.
• [9] Там же.
• [10] См.: Глазачев С. II., Косоиожкии В. И.

  Введение

  в экологию.

• [11] Приводится но: Медоуз Д. XРайдере Й., Медоуз Д. Л. Пределы роста. 30 лет спустя.