Модели ээс: структура и потоки

Сейчас известно много попыток моделирования ЭЭС. Как правило, в них анализируются связи, но нет подходов к количественному анализу. Пример такой модели приведен на рис. 2.1 [1].

 

 

Рис. 2.1. Модель региональной эколого-экономической системы

 

Ниже приводится упрощенная потоковая схема территориальной ЭЭС (рис. 2.2). В ней экономическая и экологическая системы выступают как части целого и обозначаются как подсистемы. Граница между ними условна, так как вся сфера биологического жизнеобеспечения и воспроизводства людей относится к обеим подсистемам.

 

 

Иммобилизация Экологическая подсистема Биогеохимический круговорот Экономическая подсистема Экологическая подсистема Иммобилизация

Рис. 2.2. Схема основных материальных потоков в эколого-экономической

системе

 

ЭЭС представляет собой сочетание совместно функционирующих экологической и экономической систем, обладающее эмерджентными свойствами. Напомним, что экосистема — это сообщество живых организмов, так взаимодействующих между собой и со средой обитания, что поток энергии создает устойчивую структуру и круговорот веществ между живой и неживой частями системы. В свою очередь экономическая система является организованной совокупностью производительных сил, которая преобразует входные материально-энергетические потоки природных и производственных ресурсов в выходные потоки предметов потребления и отходов производства. Таким образом, часть материальных элементов экологической системы, в том числе и элементов среды обитания человека, используется как ресурс экономической системы.

Общий вход производства — сумма производственных материальных ресурсов Rр — слагается из импортируемых в данную систему ресурсов R₁ (к ним отнесены и невозобновимые местные ресурсы) и из возобновимых местных ресурсов R_n. Причем к последним относится часть биопродукции экологической подсистемы, включая продукцию агроценозов и самого человека — и как ресурса, и как субъекта производства и потребления.

Итак, R_р=R₁ + R_n.

Потребление С слагается из части местной нетто-продукции производства Р_С, идущей на потребление (поток продукции, возвращающийся в цикл производства и цикл вторичной продукции на схеме не показаны), а также из части местных биоресурсов С_n и импортируемых продуктов С₁.

С = Р_с + С_n + С₁

Местные ресурсы производства и потребления в сумме образуют поток изъятия ресурсов из экологической подсистемы:

U_n = R_n + С_n.

Эффективность производства определяется отношением Р/R_р, где Р = P₁ + Р_с ,, а отходность производства — отношением (R_Р-Р)/R_р = Wр/R_р.

Отходы производства W_р и потребления W_с поступают в окружающую среду как сумма отходов экономической подсистемы:

W = W_р + W_с.

Часть из них W_a включается в биогеохимический круговорот экологической подсистемы, а другая часть — W_z — накапливается и рассеивается с частичным выносом за пределы системы.

Часть отходов потока W_a подвергается ассимиляции и биотической нейтрализации в процессе деструкции; другая часть после биологической и геохимической миграции присоединяется к фракциям W_z и вместе с ними подвергается иммобилизации, рассеянию и выносу.

Таким образом, часть отходов выступает как техногенные загрязнения М = К·W, где К — общий коэффициент агрессивности или вредности отходов для системы. В свою очередь вред, наносимый загрязнением среды объектам системы, можно представить как косвенное изъятие части ресурсов экологической подсистемы, аналогичное U_n. Тогда U_т= LМ, где L — интегральный коэффициент зависимости «загрязнение — ущерб». Сумма U = U_n + U_т представляет собой общий убыток экологической подсистемы, обусловленный ее взаимодействием с экономической подсистемой.

Соотношение между промежуточными и конечными потоками загрязнений и их совокупный вредный эффект зависят не только от их массы и химического состава, но и от видового состава, биомассы, плотности реципиентов, продуктивности и устойчивости экосистемы, в частности, по отношению к техногенным воздействиям. Эти качества в наибольшей мере зависят от входного потока обновления биогеохимического круговорота I₁, его продуктивной емкостии масштаба деструкции D.

Круговороты обеих подсистем ЭЭС образуют вместе своего рода технобиогеохимтеский круговорот, а всю ЭЭС можно обозначить как технобиогеоценоз. Потокам вещества в ЭЭС могут быть приписаны константы равновесия и скорости, что позволяет осуществить кинетический анализ системы и выявить условия ее уравновешивания и стабильности.

В сбалансированной эколого-экономической системе совокупная антропогенная нагрузка не должна превышать самовосстановительного потенциала природных систем.