ИНТЕГРИРОВАННОЕ СТРУКТУРИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАСШТАБАХ СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ ЯКУТИИ)
ИНТЕГРИРОВАННОЕ СТРУКТУРИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В МАСШТАБАХ СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ (НА ПРИМЕРЕ ЯКУТИИ)
Аннотация
Природно-территориальный комплекс (ПТК) Якутии в границах административно-территориального образования находится в тесной эколого-антропогенной взаимосвязи со всеми сопредельными регионами (Красноярский край, Иркутская область, Забайкальский край, Амурская область, Хабаровский край, Магаданская область, Чукотский автономный округ). Каждая территория, исходя из специфики промышленно-хозяйственного освоения природных ресурсов, характеризуется антропогенным риском, связанным с реальным уровнем экологической ёмкости, снижение которой создает угрозу жизненной среде обитания всех популяций биосферы региона – флоры, фауны, человека (Hs). В статье рассматриваются фундаментальные вопросы экологической и техносферной безопасности региона и его сопредельных территорий.
1. Введение
Для оценки экологических рисков в природно-технических геосистемах сопредельных территорий необходимо рассматривать возможные неблагоприятные последствия совокупного влияния антропогенных процессов на основные природообразующие компоненты – атмосферы, гидросферы, литосферы. В этом случае, рассматривая природно-территориальные комплексы Якутии в фокусе возможного интегрированного экологического риска, обозначим составляющие антропогенные риски со стороны сопредельных территорий:
1. Чукосткий автономный округ – P1 (A, G, L);
2. Магаданская область – P2 (A, G, L);
3. Амурская область – P3 (A, G, L);
4. Хабаровский край – P4 (A, G, L);
5. Забайкальский край – P5 (A, G, L);
6. Иркутская область – P6 (A, G, L);
7. Красноярский край – P7 (A, G, L).
2. Основные результаты
Опираясь на математический аппарат теории вероятностей, суммарный экологический риск природно-территориальных комплексов Якутии, как вероятность накопления критической массы антропогенных изменений, снижающих экологическую емкость в пределах (или за пределами) допустимых значений компонентов экотопа, характеризует полную группу равновозможных неблагоприятных событий в биосфере региона , . Считая, что такие события формируются антропогенными потоками по трем направлениям техногенных воздействий на компоненты – A, G, L, интегрированный показатель регионального экологического риска ПТК Якутии в масштабе конкретных сопредельных территорий может быть представлен функционалом:
Интегрированное структурирование антропогенных процессов по компонентам экотопа (A, G, L) реализуется в масштабах биосферы всех (включая Якутию) взаимосвязанных сопредельных территорий B (Fl, Fn, Hs) , , . С позиции алгебраической логики имеем экологически связанную импликацию:
Импликация (implication), как логическое следование, в общем случае экологически взаимосвязанных сопредельных территорий отражает причинно-следственную связь между функционалами I и II.
Вероятность антропогенных состояний и связанных с ними экологических (и социоприродных) рисков зависит от времени развития негативных процессов, т.е.:
На рис. 1 схематично представлено интегрированное структурирование антропогенно-трансформированных ареалов сопредельных территорий ПТК Якутии по векторным направлениям техногенных потоков.
Антропогенная трансформация биосферы Якутии рассматривается как зависимое от количественных и качественных характеристик ареалов, обусловленных техногенным влиянием на компоненты окружающей среды A, G, L. Поэтому вероятность, как количественная мера риска, может быть определена в качестве условной вероятности:
Рисунок 1 - Взаимосвязь антропогенных ареалов сопредельных территорий природно-территориального комплекса Якутии
Примечание: P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 – экологические риски техногенной опасности от сопредельных территорий; РС(Я)
– допустимый уровень трансформации биосферы (или ее отдельных популяций), определяющий величину экологического риска по биосфере региона (Pв(t);
– допустимый уровень техногенного фактора, измеряемый в единицах физических и биохимических величин, и определяющий антропогенный риск.
Учитывая многосвязность и взаимообусловленность антропогенных процессов сопредельных территорий, количественная оценка вероятности нарушения устойчивого экологического баланса любой из таких территорий в результате трансформации компонентов жизненной среды обитания (экотопа и биоценоза) может быть осуществлена на основе теоремы гипотез (по формуле Бейеса):
Используя теорему гипотез для конкретных расчетно-аналитических моделей количество сопредельных территорий (n) может составлять от 1 до 7, исходя из задачи исследования конкретных влияющих техногенных потоков сопредельных территорий Якутии.
В реальной ситуации, когда требуется оценивать долговременное влияние антропогенных процессов в границах сопредельных территорий, целесообразно использовать аппарат теорий случайных функций. Это связано с тем, что антропогенные процессы, обусловленные техногенными потоками (воздействиями), строго говоря, не могут быть сведены лишь к изучению отдельных (случайных) явлений – например, экологически экстремальных ситуаций, обусловленных авариями, чрезвычайными одномоментными событиями, катастрофами и т.д. поэтому на практике приходится иметь дело с устойчивыми антропогенными величинами (техногенными нагрузками и воздействиями) непрерывно изменяющимися в процессе промышленного освоения территории.
Такие изменяющиеся величины, как например, биогеохимические, электромагнитные, тепловые, радиационные, акустические и др., аппромиксируются случайными функциями на статистико-вероятностном множестве оценок. При этом случайные функции по конкретным антропогенным процессам, протекающим во времени со стороны сопредельных территорий, характеризуют мощность техногенного влияния (T) в функции определяющих техногенную нагрузку величин (температура, концентрацию вредных веществ в атмосфере, почве, воде; площадь антропогенно-трансформированного природного ландшафта, снижение биоразнообразия и т.д.).
Теоретически можно (с необходимой точностью и достоверностью) увеличивать количество подлежащих объективной количественной оценке аргументов (наблюдаемых компонентов), и получить при этом вес более подробную характеристику исследуемой случайной функции. Такая характеристика будет отражать объективную оценку влияния конкретной сопредельной территории на ПТК Якутии. Взаимосвязь и взаимообусловленность антропогенных процессов сопредельных территорий создает сложную эколого-интерференционную картину по направляющим векторам техногенных потоков, создающих устойчивое во времени их усиление в одних точках территориального пространства, и возможное ослабление в других.
Это обстоятельство имеет принципиальное значение для «экспортно-импортных» экологически негативных последствий смежных природно-территориальных образований, а именно – Якутии в окружении всех семи сопредельных территорий. При этом конкретный техногенный поток не поступает на вход природно-территориальных комплексов Якутии в нормативно устойчивом виде, поскольку он, как правило, трансформирован сопутствующими возмущениями. В результате на вход рассматриваемой территории фактически воздействует не заданная функция
, а некоторая случайная функция (трансформированного потока)
. Соответственно, природоохранная система Якутии вырабатывает в качестве своей защитной реакции структурную интегрированную функцию
, также отличающуюся от теоретической нормативно устойчивой (типичной для экологической защиты региона) реакции.
Решение задачи определения необходимой адекватной функции , обеспечивающей защиту региона (Якутии), опирается на аппарат теории случайных функций с использованием исходной информации, достаточной по количественному и качественному составу конкретных техногенных потоков.
3. Заключение
Таким образом, оценка долговременного влияния антропогенных процессов в границах конкретных сопредельных территорий опирается на аппарат теории случайных функций, характеризующих мощность техногенного влияния между конкретными сопредельными территориями.