МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Природоохоронний факультет
РЕФЕРАТ
на тему:
Методи екологічного прогнозування
Виконав студент 1 курсу групи Е-20
Спеціальність: 101 « Екологія»
Пелешок Юрій Михайлович
Одеса 2020
ЗМІСТ
ВСТУП…………………………………………………………………………….3
Основні поняття екологічного прогнозування……………………….5
Класифікація методів прогнозування…………………………………7
Геокологічне прогнозування та екологічна експертиза…………….12
Проблеми, породжені традиційно методологією екологічного прогнозування…………………………………………………………14
ВИСНОВКИ……………………………………………………………………..18
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………………............19
ВСТУП
Дослідження питання про екологічне прогнозування як функції управління у сфері природокористування та охорони навколишнього природного середовища має зацікавлення не тільки з наукової, але і практичної точки зору. Насамперед, це важливо для аналізу змісту екологічного прогнозування як відповідної управлінської функції, а також визначення критеріїв відокремлення цієї функції від інших функцій управління у сфері екології, а саме від екологічного планування, та екологічної експертизи, та деяких інших. Розгорнуте визначення функцій управління у сфері природокористування та охорони довкілля було зроблено в роботі «Державно-правове управління якістю навколишнього середовища». На думку авторів названої роботи, під функціями державного управління якістю навколишнього середовища варто розуміти сукупність динамічних структур (формалізованих, нормативно зафіксованих управлінських відносин) у механізмі державного управління, які відрізняються одне від одного за предметом, змістом, роллю і місцем в системі цього механізму, здійснення яких реалізує програму держави щодо збереження і поліпшення властивостей природного середовища.
Питання про різновиди функцій державного управління у сфері екології пройшло певну еволюцію свого становлення і розвитку. Зокрема, з точки зору І.Д. Джайлілова, функціями державного управління є: державний облік, планування, розподіл, контроль, нагляд і вирішення спорів.Найбільш обґрунтовано, на нашу думку, зроблено поділ на групи функцій управління у сфері природокористування і охорони довкілля в підручнику “Екологічне право України” за редакцією В.К. Попова та А.П. Гетьмана. Автори зазначеного підручника виділяють три групи функцій, а саме: організаційні (облік природних ресурсів, екологічне планування, екологічне прогнозування, просторово-територіальний устрій об’єктів природи); попереджувально-охоронні (моніторинг за використанням природних ресурсів та охороною довкілля, екологічний контроль, екологічна експертиза); інші (інформування про стан навколишнього природного середовища, стандартизація і нормування у сфері використання та охорони довкілля, вирішення екологічних спорів).
1.ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ЕКОЛОГІЧНОГО ПРОГНОЗУВАННЯ
На відміну від інших форм життя, людині підвладне усвідомлене відчуття плину часу, тому вона здатна не тільки пам'ятати про минулі події, але й планувати віддалені наслідки своєї діяльності, виходячи з поточного стану системи та на основі передбачення ходу подій у майбутньому. Зокрема, однією з головних задач екологічного моделювання є прогнозування розвитку того чи іншого екологічного процесу з метою оптимізації діяльності Людини щодо забезпечення мінімального ступеня її негативного впливу на екологічне середовище.
Прогнозування — це науково обґрунтоване передбачення перспектив розвитку тієї чи іншої системи, а також власне сам процес його отримання.
Екологічним прогнозування називають передбачення стійких змін у навколишньому середовищі, що відбуваються внаслідок складних ланцюгових реакцій, зв'язаних як з безпосереднім впливом людства на довкілля, так і з віддаленими опосередкованими наслідками цих впливів.
Результатом прогнозування є прогноз — сукупність науково передбачених даних щодо значень параметрів системи у певні майбутні моменти часу.
Можна навести такі приклади екологічних прогнозів:
—прогноз змін в екосистемі під впливом антропогенного фактора;
—прогноз зміни кругообігу речовин та енергії, кліматичних, ґрунтових та інших змін;
—прогноз рибальського, мисливського та інших промислів, тощо.
Класифікація прогнозів.
За метою та задачами передбачення у соціоекології вирізняють наступні узагальнені види прогнозів:
1) прогноз дії на середовище — науково обґрунтоване передбачення видів, шляхів і чинників антропогенного впливу на довкілля, що здійснюється внаслідок будівництва та введення в експлуатацію нових будівель, виробничих потужностей і технологій у регіоні;
2) прогноз реакції середовища — науково обґрунтоване передбачення стійких змін у природному середовищі, викликаних прямою або побічною дією зазначених вище чинників; зокрема, до таких змін слід включати і ті з них, які внаслідок значного їх запізнення або віддаленого зв'язку з антропогенним впливом помилково відносять на рахунок дії тих чи інших природних чинників;
3) прогноз зміни середовища — науково обґрунтоване передбачення інтегрованих змін у природному середовищі під дією всієї сукупності природно-антропогенних чинників.
Залежно від граничного терміну обґрунтованого прогнозування розрізняють:
—короткочасні, або оперативні прогнози (на 1-2 роки);
—прогнози середньої тривалості (на 5-10 років);
—довгострокові прогнози (на 15-25 років);
—наддовгострокові прогнози (на 50-100 років).
За масштабами передбачуваних явищ екологічні прогнози поділяють на:
—глобальні (фізико-географічні);
—регіональні (в межах кількох країн, одного материка, океану тощо);
—національні (в межах країни);
—локальні (для невеликих територій).
2. КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТОДІВ ПРОГНОЗУВАННЯ
Усі існуючі методи прогнозування стану природного середовища можна об'єднати у три основні групи:
—евристичні методи експертної оцінки;
—методи екстраполювання (статистичні методи);
—методи математичного моделювання.
1) Метод експертної оцінки (метод евристичного, або інтуїтивного прогнозування чи передбачення — так званий метод Делфі) базується на логічному моделюванні й полягає у вилученні прихованих у людини знань шляхом штучних навідних запитань. Сутність методу у спеціалізованій експертній оцінці та математичній обробці анкет. Метод слід використовувати тоді, коли об'єкти прогнозуван-
ня не підлягають повній або частковій формалізації. В основі методу лежить система отримання та обробки інформації шляхом цілеспрямованого індивідуального опитування експертів у вузькій галузі науки, техніки та виробництва. Метод можна застосовувати для підвищення надійності прогнозів, отриманих іншими методами.
2) Метод екстраполювання полягає у перенесенні даних, отриманих у певній галузі діяльності (у певному діапазоні), на більш або менш широкі аналогічні галузі (діапазони). Різновидами методу екстраполювання є статистичні методи оцінки наступного ряду значень деякої властивості, виходячи з попереднього характеру кривої (продовження відомого ряду, існуючої тенденції на майбутній відрізок часу чи на поки що невідомий, але передбачуваний аналогічний простір). Іноді до екстраполяції відносять також пошук проміжних значень деякої властивості між відомими її значеннями — інтерполяцію прямолінійну, експоненціальну або за іншими заздалегідь відомими кривими змін. Метод екстраполювання застосовують вибірково для короткострокових (оперативних) прогнозів, у тому разі, коли розвиток процесів протягом значного проміжку часу відбувається рівномірно, без значних стрибків.
До переваг статистичних методів прогнозу належить їхня відносна простота; до їх недоліків належать:
—низька точність та достовірність;
—імовірнісний характер;
—неможливість застосування в умовах мінливого середовища, при появі нових впливових факторів, тощо.
Наприклад, саме з цих причин статистичні методи побудови прогнозу погоди можуть дати досить точні значення середньорічної температури, середньорічної кількості опадів, тощо, але не можуть вказати їх точні значення для конкретного місця на конкретну годину у віддаленому майбутньому.
3) Метод математичного моделювання процесів полягає в детальному аналізі причин можливих змін у стані довкілля, побудові теорії часткових процесів і подальшому створенні спрощеної версії будови загального процесу — об'єднаної моделі реальної системи. Моделі відображають найсуттєвіші, найважливіші властивості та функції деякого складного процесу чи об'єкта. При прогнозуванні наслідків антропогенних впливів на природне середовище розрізняють геофізичні моделі (моделі процесів переносу або перетворення забруднюючих речовин у навколишньому середовищі) та екологічні моделі (наприклад, зміни стану екосистеми під впливом забруднення). Саме фізико-математична і хіміко-математична база дозволяє вирішити найбільш важку задачу всіх наук про Землю: розробити об'єктивні методи достовірного розрахунку майбутніх станів соціое-косистеми.
Основні методики екологічного прогнозу. Методи прогнозу в екології базуються на застосуванні таких спеціальних методик, як:
—методика аналізу структури причинно-наслідкового ланцюга, або проведення аналогій (передбачається, що майбутній процес буде аналогічним за будовою ланцюга "причина-наслідок" до вже відомих явищ, які відбувалися у подібних умовах);
—методика первинного поштовху (коли слабка, несуттєва на даний момент часу зміна, що спостерігається, розглядається як така, що може перетворитися на сильну та високозначиму);
—методика якісного стрибка (передбачення переходу слабкого зростання у суперекспоненціальне зростання — варіант методу екстраполяції).
Згідно з принципом неповноти інформації (принципу невизначеності), всі методи екологічного прогнозування є обмеженими. Суть цього принципу полягає в тому, що інформація, яка використовується при проведенні акцій з перетворення природи, завжди є недостатньою для апріорного судження про всі можливі наслідки здійснюваного заходу (особливо у віддаленій перспективі). Це пов'язане з винятковою складністю природних систем, їх індивідуальною унікальністю та неминучістю природних ланцюгових реакцій, направленість який часто важко передбачити. Для зменшення ступеня невизначеності моделювання необхідно доповнювати безпосередніми дослідженнями у природі, натурними експериментами і визначенням динаміки процесів. Принцип невизначеності є важливим обмеженням у використанні методу аналогій при екологічному прогнозуванні, оскільки аналогія є неповною через індивідуальність природних систем.
Особливості довгострокового прогнозування. Довгострокове прогнозування, як правило, відбувається на основі застосування статистичних методів. Ці методи дають більш-менш обґрунтовані результати в тому випадку, якщо прогнозування ведеться на досить тривалий період часу (більш як 20 років), а інтервал часу збору інформації значно перевищує граничний його термін.
Найбільш правильними вважаються регіональний і відомчий підходи до прогнозування зміни навколишнього середовища. Справа в тому, що центральні відомства (власники) рідко враховують особливості регіону при плануванні своєї діяльності. Тому особливості регіону й інтереси відомства (власника) найчастіше є такими факторами, що не залежать одне від одного за багатьма параметрами. У результаті шляхом координації цих двох підходів виробляється генеральний план заходів щодо охорони навколишнього середовища.
Особливості оперативного прогнозування. На відміну від довгострокового, оперативне (короткострокове) прогнозування ведуть на основі побудови динамічних формалізованих математичних моделей, що враховують внутрішню структуру і закони взаємодії компонентів системи. Такий прогноз виявляється ефективним, оскільки більшість природних і соціально-економічних факторів не встигають істотно змінитися за період, на який складається оперативний прогноз, а вплив неврахованих факторів не встигає істотно збільшити невизначеність прогнозу.
Наприклад, при розрахунку забруднення водного об'єкта в результаті скиду забруднюючих речовин будують модель, що враховує швидкості та напрямок водних течій, інтенсивність скиду, турбулентне перемішування води. За результатами моделювання розраховують коефіцієнти розведення стічних вод, коефіцієнти поперечної циркуляції в потоці, самоочищення води тощо.
Від прогнозування — до проектування соціоекосистеми
Через глобальне розростання ноосфери, поширення її на всю планету постає задача оптимізації умов існування людини на планеті, тобто задача гарантування майбутнього соціоекосистеми. Ця задача може бути вирішена тільки на основі комплексного моделювання процесів розвитку соціоекосистеми.
Для прикладу можна назвати проблему забруднення довкілля. ГДК хімічних речовин добре відомі, однак ГДК визначається за умови впливу на організм людини, тварини чи рослини лише однієї певної шкідливої речовини. Реально ж на організм діє одночасно ціла низка шкідливих речовин. Тому проблема забруднення навколишнього середовища набуває комплексного, широкомасштабного характеру. Необхідно враховувати викид шкідливих речовин на величезній території. З одного боку, при цьому перестає працювати принцип самоочищення середовища. З іншого боку, кожний регіон вирізняється певною мірою суто індивідуальним набором шкідливих чинників. Таким чином, розв'язання цієї проблеми вимагає створення комплексної програми з розміщення продуктивних сил за регіонами, яка здійснюється на основі побудови глобальних та регіональних оптимізаційних моделей розвитку соціоекосистеми і здійснення на їх основі відповідного прогнозування.
3. ГЕОКОЛОГІЧНЕ ПРОГНОЗУВАННЯ ТА ЕКОЛОГІЧНА ЕКСПЕРТИЗА
Геоекологічним прогнозуванням називають розробку уявлень про природні комплекси майбутнього та їхні перемінні стани, в тому числі зумовлені антропогенною діяльністю; це сукупність дій, що дають змогу міркувати про стан природних систем. Головним завданням геоекологічного прогнозування є оцінювання можливої реакції навколишнього середовища на безпосередній чи опосередкований вплив людини та попередження несприятливих процесів, спричинених впливами різних видів природокористування. Об'єкт геоекологічного прогнозування — природні системи та їх територіальні сполучення; предмет — їхні майбутні зміни, а також зміни чинників і джерел зовнішнього впливу. Основою такого прогнозування визначають ланцюг: вплив — зміна — наслідок. За обсягом території розрізняють глобальні, регіональні та локальні прогнози.
Геоекологічне прогнозування складається з трьох блоків, об'єднаних цільовим призначенням: природно-ландшафтного (структура і природний потенціал ландшафту), соціально-економічного (антропогенний вплив і навантаження) та блоку екологічних проблем і ситуацій.
Природно-ландшафтний блок прогнозування ґрунтується на структурно-динамічній концепції геосистем, сутність якої полягає в переході структури природних систем з однієї в іншу в результаті внутрішнього саморозвитку та під впливом природних й антропогенних факторів. Динамічні тенденції антропогенно перетворених геосистем, як і неперетворених, передбачають закономірну зміну станів у часі. Під час посилення антропогенного навантаження геосистема проходить через низку станів, поступово віддаляючись від початкового стану; при зменшенні навантаження також проходить через низку станів, але вже наближається до корінного. За значного перевищення антропогенних навантажень (наприклад, гірські виробітки, створення водосховищ, меліоративні заходи) геосистема повністю деградує, руйнується і переходить у новий, якісний стан.
Сутність соціально-економічного блоку геоекологічного прогнозування полягає в аналізі поточних і програмних завдань соціально-економічного розвитку території. При цьому види і ступінь антропогенного навантаження можуть бути нормативно встановленими або не передбаченими. Антропогенне навантаження на ландшафт оцінюють за видами використання земель і характером заселення території. Екологічне оцінювання передбачає визначення різних видів антропогенних дій, у тому числі в зонах впливу, тобто за межами ареалу їх безпосередньої дії.
Блок екологічних проблем і ситуацій включає насамперед прогноз соціально-економічних наслідків змін середовища. При цьому враховуються стан здоров'я населення, погіршення ефективності господарювання, економічні збитки, витрати на запобігання несприятливим змінам та їх ліквідацію, втрату чи виснаження природних ресурсів, міграцію населення тощо.
4.ПРОБЛЕМИ, ПОРОДЖЕНІ ТРАДИЦІЙНО МЕТОДОЛОГІЄЮ ЕКОЛОГІЧНОГО ПРОГНОЗУВАННЯ
В екології стала стандартною ситуація, коли вивчення системи й побудова прогнозів її стану здійснюється (або може здійснюватися) одночасно всіма парадигмами. При цьому кожна з них розробляє розробку досить великого числа найрізноманітніших моделей, що не стикуються між собою (предикторів).
Наприклад, прогнози стану планктонних співтовариств оз.Байкал можна одержати за допомогою трьох зовсім різних імітаційних моделей,декількох ескізних моделей, вербального предиктора.
Прогнози чисельності гризунів (полівки) можуть здійснюватися за допомогою імітаційного, функціонального, вербального предикторів.
Аналогічна ситуація має місце при вивченні динаміки біосфери за допомогою ескізних, імітаційних і численних функціональних предикторів.
Специфіка екологічного прогнозування на сучасному етапі полягає насамперед у баченні того самого феномена за допомогою безлічі різних і більш-менш рівноцінних моделей (прояв принципу множинності моделей). Традиційний підхід до прогнозування полягає у виборі єдиного, кращого в якому-небудь змісті предиктора і його експлуатації.
Принципи систематолої, що мають важливе значення для екологічного прогнозування, часто просто ігноруються. У процесі розробки прогнозів межпарадигмальна комплексація методів і алгоритмів відсутня. Що робити із прогнозами, отриманими за допомогою різних предикторів, неясно. Очевидно, існує цілий спектр "елементарних" механізмів функціонування екосистем, кожний з яких реалізується тільки при окремих умовах. Змішуючись один з одним, вони утворюють реальний механізм функціонування (генерації спостережуваних тимчасових рядів). Наприклад, для популяцій комах елементарними механізмами можуть служити вплив спеціалізованих хижаків і паразитів, епізоотії і, нарешті, внутрішньовидова конкуренція. В окремих предикторах відображаються, як правило, лише деякі з елементарних механізмів.
В.В.Налімов у якості одного з головних недоліків існуючої методології екологічного прогнозування відзначає потенційну можливість тих факторів, які не включені в модель внаслідок їхньої малої значимості в минулому. У зв'язку із цим він уважає властиво екологічне прогнозування фактично безглуздим, і в якості ослабленого варіанта пропонує спостереження за станом екосистем (так званий паттерн- аналіз). Однак змінні паттерна знову ж вибираються тільки з міркувань їх значимості в минулому або експертним шляхом, і тому проблема тим самим не знімається. Крім того, паттерн екосистеми суттєво залежить від кроку спостереження: середньосезонних і середньорічних значень можуть сильно різнитися. Як приклад укажемо на, що спостерігалися зовсім різні паттерни лугових рослин на Південному Уралі, як у різні роки, так і при різному впливі на них. Навіть для фіксованого кроку спостереження структура паттерна може різко мінятися в часі при нормальному функціонуванні систем.
Омніпотентність (універсальність) факторів проявляється в поведінці екосистеми - у цілому наша інтуїція виявляється поганим помічником при розробці екологічних прогнозів. Омніпотентність факторів - об'єктивно існуюче явище, і тому його обов'язково потрібно брати до уваги. Однак у традиційній методології екологічного прогнозування приймань боротьби з омніпотентністю, по суті, немає.
Таким чином, для ефективного функціонування системи екологічного прогнозування необхідно таке алгоритмічне й програмне забезпечення, яке б дозволяло:
· використовувати приймання боротьби з омніпотентністю факторів;
· ураховувати неформальне знання й бачення того самого феномена за допомогою цілої безлічі різних і більш-менш рівноцінних моделей, відсутність уніфікованої й загальновизнаної методики оцінки їх якості;
· бути гнучким стосовно нової інформації.
Отже можна зробити об’єктивну оцінку,що прогнозування стану довкілля — це урегульована екологічним законодавством діяльність спеціально уповноважених суб'єктів права, спрямована на підготовку та проведення екологічних прогнозів у галузі використання та відтворення природних ресурсів та забезпечення сприятливого стану навколишнього природного середовища й екологічної безпеки.
Прогнози науковців щодо майбутнього стану довкілля
Цікавим є підхід російського філософа М.Ф.Федорова, який створив «філософію спільної справи», де в контексті космічної тематики розробляв глобально-екологічні проблеми в виразах «гігієнічне питання», «санітарно-харчове питання», «метеорологічне управління». Мислитель підкреслював, що ми не обманюємося уявними успіхами, тим, що зараз називається торжеством над природою, і не ці уявні успіхи заставляють нас приписувати науці ту важливу роль, яку їй належить здійснити. «Перемоги» над природою обертаються для людства новими проблемами. Винищення палива (без його відновлення), необхідне при вже вказаному торжестві над природою, теж можна зарахувати до перемог. Питання долі Землі приводить нас до переконання, що людська діяльність не повинна обмежуватись земною планетою. Приділяючи велику увагу розвиткові науки та техніки, обґрунтуванню ідеї про людину як фактор розвитку в космічних масштабах, М.Ф.Федоров, тим не менш, основний засіб вирішення екологічних проблем вбачає в моральному вдосконаленні людини, у формуванні нової свідомості та культури, системи життєвих пріоритетів.
Оригінальну наукову концепцію майбутнього у взаємовідносинах суспільства та природи було розроблено визначним українським вченим В.І.Вернадським. Теорія ноосфери лежить в основі ідей багатьох вчених сучасності, які намагаються передбачити майбутнє глобальної соціоекосистеми та розробити стратегії екологічно сумісного розвитку цивілізації. Детально вчення В.І. Вернадського про ноосферу було розглянуто нами в попередніх темах.
У колишньому Радянському Союзі та в країнах соціалістичного табору тривалий час проблема взаємовідносин суспільства та природи в майбутньому розглядалась в рамках марксистської доктрини при певному її спрощенні. Після появи перших доповідей Римського клубу та поширення тривоги за екологічне майбутнє серед широких мас населення індустріально розвинутих країн радянська наука трактувала екологічну кризу як ще одне свідчення «хижацької природи капіталізму» та обмеженості його можливостей. Щодо системи «реального соціалізму», увага зверталась на величезні природні багатства цих країн, а питання ліквідації суперечностей між людиною та природою пов'язувались з побудовою комуністичного суспільства. Стратегії розвитку з урахуванням екологічного компоненту, що розроблялись вченими західних країн, піддавались критиці за їх «нездатність та апологію буржуазного способу життя». Лише з початком перебудови почали з'являтися друком роботи, що намагались звільнитись від ідеологічного тиску.
ВИСНОВКИ
Актуальність теми «прогнозування стану навколишнього середовища під впливом негативних факторів необхідне при вирішенні екологічних задач, пов’язаних з пошуком оптимальних форм управління екологічною безпекою. Найбільш характерними з таких задач є наступні:
екологічний моніторинг;
нормування природокористування;
оцінка впливу на навколишнє середовище.
Отже можна зробити об’єктивну оцінку,що прогнозування стану довкілля — це урегульована екологічним законодавством діяльність спеціально уповноважених суб'єктів права, спрямована на підготовку та проведення екологічних прогнозів у галузі використання та відтворення природних ресурсів та забезпечення сприятливого стану навколишнього природного середовища й екологічної безпеки.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Сергій Сухарев, Степан Чундак, Оксана Сухарева. Основи екології та охорони довкілля: Навчальний посібник. Мін-во освіти і науки України, Ужгородський нац. ун-т. — К. : Центр навчальної літератури, 2006. — 391 с.
Погребняк В.Г., Ярошева О.І., Погребняк Л.О. Основи екології. – Донецьк:Дон ДУЕТ, 2001р. – 211с.
Білявський Г. О., Падун М. М., Фурдуй Р. С. Основи загальної екології. — К.: «Либідь», 1995 р. — 368 с.
Джигерей В. С., Сторожук В. М., Яцюк Р. А. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища (Екологія та охорона природи). Навчальний посібник. — Вид. 2-ге, доп. — Львів, Афіша, 2000 — 272 с.
Джигерей В. С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища. — К.: «Знання», 2002.-203 с.
Ганна Васюкова, Олександра Грошева. Екологія: підручник для студентів вищих навчальних закладів. — К. : Кондор, 2009. — 524 с.
В. Грицик, Ю. Канарський, Я. Бедрій. Екологія довкілля. Охорона природи: навчальний посібник для студентів вузів — К. : Кондор, 2009. — 290 с.
Микола Клименко, Алла Прищепа, Наталія Вознюк. Моніторинг довкілля: Підручник — К. : Академ. Видав., 2006. — 359 с. : табл. — (Сер. «Альма-матер»).
Екологія // Словник – довідник з екології : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В.С., 2013. — С. 81.
Зверев А. Т. Основные законы экологии. — М.: Изд. дом Паганель, 2009. — 171 с.