Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

УСТОЙЧИВОСТЬ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ

Авторы:
Город:
Москва
ВУЗ:
Дата:
11 марта 2016г.

Понятие «устойчивость» тесно переплетается с понятием «устойчивое развитие» (sustainable development) [3,5,6,12,13,14,21,29]. Проблемы экологические, экономические, социальные и политические [2,4,7,8,9,10,11,16,30,31,32] включены в понятие «устойчивое развитие».

Модельные исследования устойчивого  развития природных систем  всех трех уровней рассматривают разные подходы [19,20]. Один из подходов состоит в построении моделей природных экосистем с использованием дифференциальных уравнений и изучение устойчивости таких модельных систем к различным возмущениям [17,25,28]. Другой подход связан с нахождением в системе характеристики, которая ответственна за устойчивое развитие. Индексы и индикаторы – представители данного подхода.

Исследование проблемы устойчивого развития на региональном уровне проведено на примере развития Кировско – Апатитского района Мурманской области. Была предложена модель, построены графики, предложен критерий оценки устойчивого развития [15,22,27]. Для ответа на вопрос о возможности нахождения интегрального, агрегированного индикатора, на основе которого можно судить о степени устойчивого регионального развития, была проведена экспертная оценка по методу Делфи для анализа проблем устойчивого развития Кировско – Апатитского региона. Эксперты пришли к выводу, что уменьшение численности населения на 20% и более соответствует неустойчивому развитию региона. Данный вывод был взят за основу оценки устойчивого развития региона. На основе полученного дополнительного статистического материала промоделирована  кривая,  описывающая  изменение  во  времени  численности  населения  КАР.  Сильное уменьшение численности населения за последние годы потребовало введения в модель дополнительных гипотез для объяснения хода кривой. Были проанализированы полученные по модели графики изменения численности населения. Был сделан вывод, что на интервале 1960 – 1987 гг. было устойчивое развитие региона, а на интервале 1987 – 2000 гг. отмечена  стойкая тенденция – стремление к состоянию неустойчивого развития региона и достижение состояния неустойчивого развития в 2000 году.

Понятие устойчивого развития тесно связано с порядком и «динамическим хаосом» в природных системах [23,26]. Динамические процессы в этих системах описываются детерминистскими дифференциальными уравнениями. В этой области даже малые возмущения в системе могут привести к большим последствиям. Режимы, чувствительные к начальным условиям, называют странными аттракторами.

В экологических исследованиях часто используют уравнение Ферхюльста.

при начальных условиях: t = t0  =0, N = N0 .

Хотя данное уравнение нелинейное, но оно интегрируется в квадратурах. Уравнение Ферхюльста – это наиболее простая форма описания динамических кривых, тем не менее, идеи построения логистической кривой лежат в основе моделей всех уровней: локального, регионального и глобального.

Представленное выше уравнение Ферхюльста с постоянными коэффициентами, рассмотренное с точки зрения порядка и хаоса, является репрезентативным представителем порядка в природных системах.

В реальности, экологические параметры, входящие в уравнение Ферхюльста, не являются постоянными величинами, а меняются во времени.

Учет изменения параметров уравнения Ферхюльста приводит к далеко идущим последствиям, более точно отражающим реальную ситуацию. Были исследованы два случая логистического уравнения. В первом случае составляется математическая модель функционирования экосистемы в виде дифференциальных уравнений и исследуется влияние возмущений на динамику развития данной системы. Вместо учета варьирования параметров системы считается, что система в целом подвержена воздействию малых (по абсолютному значению), но постоянно действующих возмущений Данный подход реализован для случая изучения влияния малых случайных возмущений на устойчивость состояний природных экосистем. В работах [18,28,33] показано, что устойчивость состояния системы, описываемой кривой Ферхюльста, к возмущениям типа «белого шума» тем выше, чем больше значение  . В этих работах показано, как малые, но постоянно действующие возмущения могут «раскачать» и даже привести к гибели очень устойчивую (когда возмущения отсутствуют) систему.

Уравнение Ферхюльста, являясь нелинейным дифференциальным уравнением, имеет аналитическое решение. В подавляющем же большинстве решение нелинейных дифференциальных уравнений находят с помощью численных методов. С помощью численных методов было исследовано дискретное уравнение Ферхюльста. Парадокс результата исследования состоит в том, что аналитическое решение имеет всегда предельное значение, равное  что соответствует «порядку» в системе, а при дискретном изменении времени при определенных значениях коэффициентов логистического уравнения возможны различные сценарии развития, в том числе сценарии, при которых происходит превышение предельного значения, равного ,что соответствует появлению «хаоса» в системе.

Матричный подход исследования динамики природных систем с учетом воздействий был использован в работе [24]. На основе теории матриц рассмотрено распределение природных экосистем по площадям в зависимости от факторов: скорости и степени изменения элементов матрицы, скорости сходимости и длительности процесса. К другой группе относятся попытки найти в природной экосистеме некую характеристику [34], отвечающую за устойчивость всей системы в целом. Предполагается, что такая характеристика является функцией некоторых переменных величин, которые можно сравнительно легко измерять. Меняя характеристики для различных природных экосистем, получают конкретные числа, сравнивая которые, можно говорить об относительной устойчивости природных экосистем. Достоинство данного метода - простота расчета характеристики.

В определенных случаях оценка устойчивости природных систем проводится с использованием метода Монте-Карло[1].

Выводы

В настоящее время существует множество подходов модельного исследования устойчивого развития природных систем. Однозначного подхода для выработки критерия устойчивого развития не существует и, видимо, не будет найдено. Исследователи используют различный математический аппарат для получения критериев и применяют его для определения устойчивого развития.

Работа выполнена при поддержке РГНФ и БРФФИ (проект № 15-22-01008)

 

 

Список литературы

1.     Алексеев В.В., Светлосанов В.А. Оценка времени жизни системы хищник -жертва при условии случайной миграции жертв. М.: Журнал: Экология.1974. № 1. с.91-95

2.     Андреев Ю.Б., Божинский А.Н. О законах распределения параметров природных процессов в условиях ограниченной информации. Журнал: Вестник Моск. Ун-та. сер. 5. География. 1993. № 3, с.35-38

3.     Ващалова Т.В. "Устойчивое развитие человечества". 2013. М.-Ухта Изд-во УНЦ-ДО. -170 с.

4.     Ващалова Т.В. "Концепция рационального природопользования и ее развитие на современном этапе". Вестник Российского университета дружбы народов. Серия экология и безопасность жизнедеятельности. 2014. № 1. с.37-47

5.     Ващалова Т.В. От инженерной географии к географии устойчивого развития. Природные риски: анализ, оценка, картографирование. М.: Изд-во Моск. ун-та. 2013. с.41-47

6.     Кирста Ю.Б. Устойчивое развитие этноэкосистемы России - стратегическая задача экологического образования в Сибири. Экологическое образование для устойчивого развития: Сб. науч. тр. ЮНЕСКО. – Барнаул. 1997. с. 57-65.

7.     Кирста Ю.Б., Ловцкая О.В. Информационно-иерархическая организация биосферы и проблемы ее устойчивого развития. Известия Алтайского гос. ун-та. – 2001. № 3. с. 56-63.

8.     Кирста Ю.Б. Имитационное моделирование динамики и прогноз климата России до 2020 года. Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов: Мат-лы III Всерос. конф. с междунар. участием, Барнаул, 24 – 28 авг. 2010 г. – Барнаул: Изд-во АРТ,. 2010. с. 387-390

9.     Кирста Ю.Б, Кирста Б.Ю. Информационно-физический закон построения эволюционных систем. Системно-аналитическое моделирование экосистем: монография. Изд-е второе, испр. и доп. – Барнаул: Изд-во Алт. ун-та. 2014. – 283 с.

10. Коломыц Э.Г. Локальные механизмы глобальных изменений природных экосистем (монография). Глава 12: Механизмы устойчивости экосистем. М.: Наука, 2008. с. 315 – 329

11. Коломыц Э.Г. Полисистемное экологическое пространство и устойчивость высокогорных лугов. В книге: Залиханов М.Ч., Коломыц Э.Г., Шарая Л.С., Цепкова Н.Л., Сурова Н.А. «Высокогорная геоэкология в моделях». М.: Наука, 2010. с. 161– 190

12. Коломыц Э.Г., Шарая Л.С. Методы исчисления и картографирования устойчивости лесных экосистем // Известия Ран. Сер. географич. 2013, № 6. с. 133 – 143

13. Коломыц Э.Г., Сурова Н.А. Экологическое пространство и устойчивость высокогорных лугов  (Опыт эмпирико-статистического моделирования) // География и природные ресурсы. 2014, № 4. с. 120–131

14. Коломыц Э.Г., Шарая Л.С. Устойчивость лесных экосистем, методы ее исчисления и картографирования // Известия СНЦ РАН. 2014. Т. 16, № 1. с. 93–107

15. Куликов А.Н., Светлосанов В.А. Методика построения математической модели социально-экономического развития Кировско -Апатитского района Мурманской области с учетом экологических последствий. Журнал: Экологические системы и приборы. 2005. №5. с.41-43

16. Петрова Е.Г. Природно-техногенный риск как проблема регионального развития // Региональные исследования, 2014, № 1 (43), с. 62-68

17. Светлосанов В.А. О стабильности экосистем. Журнал: Вестник Московского университета. Серия 5. География. 1976. № 4. с. 83-94

18. Светлосанов В.А. Расчет меры устойчивости систем к случайным возмущениям. Журнал: Известия Российской академии наук. Серия географ. 1977. №5. с. 118-121

19. Светлосанов В.А. Устойчивость и стабильность природных экосистем. ВИНИТИ. Итоги науки и техники. Серия «Теоретические и общие вопросы географии». 1990. -200 с.

20. Светлосанов В.А. Основы методологии моделирования природных систем (учебное пособие). Москва. 2010 (Изд.2-е, исп.). Издательство УНЦ ДО. -118 с.

21. Светлосанов В.А., Кудин В.Н., Куликов А.Н. О понятиях «устойчивость» и «устойчивое развитие». Журнал: Экологические системы и приборы, 2006. №7. с.11-15

22. Светлосанов В.А., Кудин В.Н., Куликов А.Н. О критериях оценки устойчивого развития региона. Журнал: Юг России: Экология, развитие. 2008. № 1. с.6-14

23. Светлосанов В.А., Кудин В.Н. Системный анализ, риск, порядок и хаос в стратегии устойчивого развития. Журнал: Экологические системы и приборы. 2012. № 11. с.58-64

24. Светлосанов  В.А.,  Кудин  В.Н.  Матричный  подход  при  анализе  динамики  экосистем.  Журнал: Экологические системы и приборы, 2012. № 12. с. 30-33

25. Светлосанов В.А., Куликов А.Н. Некоторые количественные подходы к оценке устойчивого развития природных систем. Журнал: проблемы региональной экологии.2004. № 3. с.13-19

26. Светлосанов В.А., Куликов А.Н., Кудин В.Н. Логистическая кривая — порядок и хаос в природных системах. Журнал: Экологические системы и приборы, 2009, №7. с.42-46

27. Светлосанов В.А., Мыслев И.Б. Математическая модель социально-экономического развития Кировско- Апатитского района (компьютерные эксперименты). Журнал: Вестник МГУ. 1991.№ 4. с. 72-76

28. Фрейдлин М.И., Светлосанов В.А. О влиянии малых случайных возмущений на устойчивость состояний экосистем. Журнал: Общая биология. 1976. № 5. с. 715-721

29. Kirsta Yu.B. Information-hierarchical organization of biosphere and problems of its sustainable development. Ecological Modelling. – 2001. – v. 145. № 1. p. 49-59.

30. Petrova E.G. Natural factors of technological accidents: the case of Russia // Natural Hazards and Earth System Science. 2011. Vol. 11. № 8. p. 2227-2234

31. Petrova E. Natural hazards and technological risk in Russia: the relation assessment // Natural Hazards and Earth System Science, 2005, Vol. 5. № 4. p. 459-464

32. Petrova E.  Critical infrastructure in Russia: geographical analysis of accidents triggered by natural hazards // Environmental Engineering and Management Journal. 2011. Vol. 10. № 1. p. 53-58

33. Svetlosanov V.A. The problem of ecosystem stability and some application of one of stochastic methods in investigation of this problem. Ecological Modeling. The Netherlands. 1985. ( 28). p. 311-322

34. Svetlosanov V.A. The notions of the indexes and criteria for a measurement of ecosystem stability. Ecologia (CSSR). v.4 № 4. p. 427-433