Штучне регулювання (підтримання динамічної рівноваги) екологічних систем є потребою еволюції на стадії виникнення інтелекту і його втіленням в технологічній діяльності, що є особливо характерним для епохи науково-технічної революції.
Природні та антропогенно-природні екосистеми належать до класу динамічних систем, тобто систем, компоненти яких взаємодіють та змінюються. Для нормального функціонування таких систем необхідним є підтримання загального балансу (рівноваги) речовини та енергії в системі. В протилежному випадку відбувається більш чи менш швидка деградація системи до її повного розпаду. Стосовно антропогенно-природних екосистем це пов’язано із значними, якщо не катастрофічними, соціально-економічними наслідками.
В природних умовах підтримання динамічної рівноваги досягається завдяки гармонійному поєднанню компонентів екосистеми – популяцій живих організмів і біотопу (абіотичного середовища). Сумарна продуктивність екосистеми визначається продуктивністю її продуцентів – хлорофільних рослин, і в підсумку кількістю сонячної енергії, що споживається екосистемою. Досягнення динамічної рівноваги і стабілізація чисельності популяцій в цих умовах досягається за відносно невисокої загальної продуктивності і слабкі кліматичні флуктуації більш чи менш легко демпфіруються багатокомпонентною системою, не викликаючи катастрофічних наслідків.
В антропогенно-природних екосистемах досягнення динамічної рівноваги відбувається за широкого використання досягнень науково-технічного прогресу, що дозволяє отримати небачено високий раніше рівень продуктивності. Саме науково-технічний прогрес дозволяє біосфері прогодувати сьогодні сім мільярдів людей, в той час як на початку 20-го сторіччя населення планети становило не на багато більше одного мільярда.
Підтримання динамічної рівноваги в природних та антропогенно-природних екосистемах можна порівняти з двома велосипедами, що рухаються з різною швидкістю. Обидва велосипеди знаходяться в стані динамічної рівноваги, але сталість цієї рівноваги суттєво відрізняється. Якщо для велосипеда, що рухається з малою швидкістю можливі перешкоди (флуктуації), що трапляються на шляху, скоріш за все не призведуть до втрати рівноваги, а якщо і так, то це не закінчиться катастрофою – екосистема зможе змінивши структуру перейти в новий стабільний (квазістаціонарний) стан і продовжити своє існування. В той час, як для велосипеда, що рухається з високою швидкістю, будь-який дрібний камінчик, що потрапив під колесо, загрожує і втратою рівноваги і серйозними пошкодженнями.
Людство прагне до нових, більш високих життєвих стандартів. На цьому шляху воно вдається до штучного регулювання екосистем для підвищення їхньої продуктивності. Але, як було показано вище, між штучним і природним регулюванням рівноваги екосистемє суттєва різниця. Ймовірність виникнення катастроф при штучному регулюванні вище ніж при природньому.
Феномен катастроф має свої глибинні корні і підпорядковується космічним законом. Він є притаманнимяк для природніх, так і для антропогенно-природніх екосистем. Історія Землі нараховує багато катастроф планетарного рівня – зникнення цілих класів тварин, швидка зміна клімату від тропічного до арктичного, зникнення у водах океану континентів і таке інше. І всі ці катастрофи відбувались в рамках природніх екосистем, що ж до антропогенно-природніх, то не було ще жодної… Що ж, на це легко відповісти пославшись на час – біосфера існує 4,5 мільярди років, а активному втручанню людини в її функціонування близько сторіччя, але на обрії вже видно кліматичну, демографічну катастрофи, катастрофічне забруднення довкілля тощо.
Процеси в природі йдуть значно повільніше, ніж при штучному регулюванні і це робить картину природнього стану динамічної рівноваги іншою у порівнянні зі штучним, в наслідок чого змінюється і характер очікування катастроф – тобто якісних переходів від одного стану системи до іншого. Людина навчилася забезпечувати динамічну рівновагу екосистем при високій продуктивності. Але є межа підвищення продуктивності. Низька продуктивність природних екосистем рятує їх довгий час від катастрофи, забезпечуючи стійку динамічну рівновагу. При штучній регуляції динамічної рівноваги і високій продуктивності термін ламінарного функціонування скорочується і частота якісних переходів збільшується. Таким чином, штучне підвищення продуктивність, підвищує й ймовірність катастрофи.
Як попередити катастрофу глобальної екосистеми? При досягненні певної продуктивності й умов стабільної динамічної рівноваги треба шукати шляхи зміни якісних параметрів вихідного продукту системи, тобто намагатися на даному енергетичному рівні (маючи певні енергетичні потенції, ресурси) штучно, не чекаючи катастрофи, переходити на якісно новий рівень функціонування. Це шлях якого не знає природа.
Палагута В.М. ‒ кандидат технічних наук, доцент кафедри «Безпека життєдіяльності, екологія та хімія» Одеського національного морського університету.