Сайт для специалистов, занимающихся практическим решением проблем в области прикладной экологии, а также магистров, бакалавров и студентов, обучающихся по специальностям: инженерная экология, техногенная безопасность, геоэкология, природообустройство, водное хозяйство.

На нашем сайте размещены материалы, описывающие различные аспекты возникновения и функционирования природно-технических систем. Большинство страниц сайта посвящено отдельным темам, входящим в сферу рассматриваемой проблемы. Для получения дополнительной информации по данным вопросам на каждой из этих страниц приводятся ссылки для бесплатного скачивания научных публикаций по соответствующей тематике.

Определение термина «природно-техническая система»

Термин «природно-техническая система» широко употребляется в научно-технической литературе и ряде нормативных документов (см. СП 11-102-97 «Инженерно-экологические изыскания для строительства»). Вместе с тем, его официальное определение в настоящее время отсутствует. На нашем сайте принято следующее определение данного термина: Природно-техническая система (ПТС) – это совокупность природных, природно-техногенных и техногенных объектов, условия существования которых взаимосвязаны и взаимозависимы. Состояние этой системы определяется комплексом природных и техногенных факторов.

Механизм образования природно-технических систем

Существует два основных механизма образования ПТС. Во-первых, они формируются в результате преобразования человеком природной среды, в ходе различных видов технической деятельности. В совокупности эти процессы и явления обозначаются термином «техногенез». Формы техногенеза не менее разнообразны, чем обусловливающие его виды человеческой деятельности. Но, как бы ни была велика степень техногенной трансформации, практически всегда какая-то часть компонентов природной среды продолжает существовать и в новых условиях. Более того, человек, изменяя окружающую среду, по мере возможности сохраняет ее пригодной и для своего собственного существования. Не уничтоженные техногенезом компоненты природной среды, в т.ч. живые организмы, вступают во взаимодействие с внедренными в нее новыми техническими элементами. Формируются образования смешанного происхождения (природно-техногенные объекты). В результате на участке ранее существовавшей естественной экосистемы возникает новая система – природно-техническая.

Возможен и иной механизм образования ПТС. Адаптационный потенциал живых организмов настолько велик, что позволяет им проникать и развиваться в различных видах оборудования и сооружениях, создаваемых человеком. Некоторые из этих организмов, в массовом количестве поселяясь в технических узлах и конструкциях, затрудняют их эксплуатацию и становятся причиной значительных материальных ущербов. Эти явления получили название «биологические помехи» или «биопомехи».

Природно-техническая система – структурно-функциональная единица биотехносферы

В ходе освоения человеком ресурсов нашей планеты все больше естественных экосистем превращается в ПТС. Развитие глобальных техногенных процессов уже привело к тому, что биосфера Земли трансформируется в биотехносферу. Иными словами, вся биосфера в целом превращается в ПТС планетарного масштаба, состояние которой уже во многом зависит от последствий производственной деятельности человека, например, от «парникового эффекта». Таким образом, масштабы и структура ПТС весьма разнообразны. Выделяют несколько иерархических уровней ПТС: объектный (элементарный), локальный, ландшафтный, региональный (национальный) и глобальный.

Виды природно-технических систем

Несмотря на бесконечное разнообразие ПТС, среди них можно выделить три основных вида: стихийные, регулируемые и управляемые. Примером стихийной ПТС может являться водно-болотный массив, образовавшийся у выхода городской ливневой канализации (рис. 1). В большинстве случаев развитие таких ПТС идет путем деградации окружающей среды.

Стихийная ПТС

Регулируемая ПТС

Управляемая ПТС

Состояние регулируемых ПТС контролируется с помощью специальных инженерно-технических систем. К ним можно отнести пополняемые из системы городского водопровода благоустроенные городские водные объекты вместе с комплексом функционирующих на них гидротехнических сооружений (рис. 2).

Управляемая ПТС – это система, состоянием которой можно манипулировать, создавая в ней условия благоприятные для жизни человека. К подобным ПТС можно отнести системы, формирующиеся на основе крупных гидроэлектростанций (рис. 3), которые в результате экологической оптимизации превращаются в регуляторы условий окружающей среды регионального масштаба. Они способны поддерживать экологически оптимальные параметры стока реки и уровня грунтовых вод, защищают прилегающие территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (наводнений, засух, аварийных разливов токсичных загрязнителей).

Наука о природно-технических системах

Изучение ПТС находится на начальном этапе. Большинство опубликованных ранее работ носит описательный характер, фиксирующий лишь наличие данного феномена. Целенаправленное изучение процесса формирования ПТС, возможности их оптимизации и практического использования для управления состоянием окружающей среды почти не проводилось.

До сих пор не существует и специальной отрасли знаний, предметом которой являлось бы исследование ПТС и разработка методов управления ими. Вместе с тем необходимость этой науки уже назрела и можно сформулировать ее базовые принципы, каковыми являются: системность, междисциплинарность и синкретичность.

Системность подразумевает выделение элементов ПТС и установление связей между ними, что позволяет рассматривать их совокупность как единое целое, обладающее эмержентностью (иными свойствами).

Новое научное направление должно формироваться как междисциплинарное, включающее помимо экологических исследований элементы различных областей знания, исследующих различные аспекты процессов и явлений, обусловливающих техногенез окружающей среды. Его можно обозначить как «системную техноэкологию» – науку, создающую методологические основы управления техногенезом окружающей среды, гармонично сочетающую комплексное решение экологических, социальных, технических и экономических проблем.

Становление нового научного направления также требует выработки синкретического взгляда на основы осуществляемой деятельности. Синкретичность, в данном понимании, – это отказ от противопоставления техническим задачам – целей и путей решения природоохранных проблем. Изменение в этом вопросе сначала научного, а впоследствии и массового сознания является необходимым условием реализации провозглашенного ООН принципа «устойчивого развития».

Материалы нашего сайта нашли отражение в учебном пособии,
с которым на следующей странице можно ознакомиться, а также бесплатно и без регистрации скачать

Суздалева А.Л. Управляемые природно-технические системы энергетических и иных объектов как основа обеспечения техногенной безопасности и охраны окружающей среды (темы магистерских диссертаций): учебное пособие. М.: Изд-во ИД ЭНЕРГИЯ, 2015. – 160 с.