Пример описания состояния экосистемы

Допустим, что для характеристики экосистемы циклического типа в соответствии с поставленной исследователем целью важны: ее трофность, определяемая индексом трофии IT; качество воды, определяемое индексом сапробности S; устойчивость водной экосистемы U, определяемая по индексно-балльному методу; размер экосистемы, определяемый постоянным объемом V. Тогда состояние этой системы в момент времени будет описано неизменным параметром V и значениями показателей S^),.

[/(tj); в момент t₂ соответственно показателями V, IT (t₂), S (t₂)> U (t₂) и т. д. Состояние природной системы всегда можно описать вектором (или кортежем, если учитываются также величины, не имеющие численных значений) состояния системы. Такой вектор В. В. Дмитриев (2000) предложил назвать «портретом» природной системы. В вектор состояния экосистемы Г. Т. Фрумин (1998) предложил включать параметры, характеризующие биоту, абиогенные факторы и антропогенные воздействия на экосистему.

Поскольку любая система может иметь множество допустимых состояний, то говорят, что состояние системы в момент t — это вектор или точка в пространстве состояний системы. В момент, когда принимается какое-либо решение относительно системы, состояние данной системы образует исходные для решения условия (начальные условия или начальное состояние). Знание начального состояния позволяет в соответствии с принятым решением предсказать поведение системы в будущем. Конечное состояние системы может рассматриваться как цель принимаемого решения.

Единичные (прямые и косвенные), комплексные, многокритериальные и интегральные оценки. Единичные оценки (прямые и косвенные) представляют собой оценки по отдельным исходным характеристикам путем сопоставления с некоторыми уровнями и нормами. В качестве последних могут использоваться фоновые, предельно допустимые, критические и т. п. концентрации компонентного состава или экспериментально установленные в токсикологических экспериментах эффективные, летальные, критические концентрации веществ. Это, как правило, покомпонентные (попарные), частные оценки, определяющие положительную или отрицательную значимость компонентов химического состава на свойства системы на покомпонентном уровне. Такие оценки реализуются также в экспериментах с биологическими или экологическими мишенями по принципу «доза — эффект». В них отслеживаются критические концентрации (дозы), вызывающие триггерность (пусковой процесс, обеспечивающий резкий переход организма или системы из одного функционального состояния в другое, вспомните функцию Харрингтона), или ингибирующие (эффективные, критические) концентрации, определяющие снижение скорости процесса массообмена, принятого в качестве экологической мишени.

Комплексные оценки — это перспективные, но наименее унифицированные оценки, они многочисленны и разнообразны, но часто содержат оговорки и допущения, которые не позволяют с должной адекватностью воспринимать и далее использовать их в практической деятельности. К этим оценкам отнесем также балльные и балльноиндексные оценки, которые в публикациях авторы иногда называют интегральными. Комплексные оценки (в т. ч. на основе ГИС) в настоящее время представляют собой довольно разнородную систему методов оценивания различной степени формализации. Авторы ограничиваются в них покомпонентным анализом состава, качества окружающей среды и других свойств с помощью традиционных аддитивных, количественных показателей или качественных (балльных) критериев. Для этого используются данные натурных наблюдений организаций, сайт Росстата (www.gks.ru), данные геопорталов областей, регионов или других территориальных образований (см., например, геопортал «Невский край»), основу которых составляют тематические карты или т. н. «слои», отражающие экологические, социальные, экономические и других аспекты развития региона. Этот этап сопровождается разработкой методик количественной оценки состояния геосистем и их системных (интегративных, эмерджентных) свойств, характеризующихся возникновением новых функциональных единиц систем, в качестве которых рассматриваются показатели нескольких уровней обобщения информации и показатели (чаще всего в виде балльных оценок), характеризующие последний уровень обобщения. Такие показатели могут являться основой систематики сложных систем, позволяют сравнивать их состояние в пространстве и времени или выявлять эффекты взаимосвязи и взаимодействия, не аддитивные по отношению к локальным внутрисистемным эффектам, которые рассматриваются на покомпонентном уровне.

При классификации, а также оценке или ранжировании геосистем по неаддитивным признакам часто на первый план выдвигается тезис о невозможности использовать какие-либо прямые показатели, относящиеся именно к этому их свойству, в силу эмерджентности системы, что вынуждает авторов искать косвенные признаки и показатели. Следует отметить, что и в этом случает авторы, уходя от «прямых показателей», вводят собственную балльную систему оценки, суммируют баллы и используют полученную сумму в качестве новой функциональной единицы систем. Результаты такой оценки закладываются в основу методики составления карт и выполняют зонирование территорий. В других случаях дискуссия об эмерджентных свойствах природных систем переводится в плоскость анализа условий возникновения особых «эмерджентных пространственных эффектов».