Безпека життєдіяльності - Цапко В.Г - 2.2.3. Елементи теорії, що становлять закони, принципи, аксіоми і правила

Сучасна безпека життєдіяльності як наука базується на сукупності законів, правил, принципів та аксіом. Цей посібник дає змогу уявити тільки основні фундаментальні узагальнення (у вигляді законів), які претендують на відтворення систематизуючих уявлень, що відображають найважливіші закономірності науки.

Рис. 2.8. Класифікація основних підрозділів логіки простору

2.2.3.1. Закони та їх зміст

Звичайно зміст законів викладається в скороченому вигляді аксіом-прислів'їв, що сформульовані Б. Коммонером (1974 р.). В табл. 2.1 показано зміст законів Б. Коммонера і відповідних до них законів, що прийняті за змістом широкої інтерпретації.

Закон внутрішньої динамічної рівноваги: речовина, енергія, інформація і динамічні якості окремих природних систем в їх ієрархії взаємопов'язані настільки, що будь-яка зміна одного з цих показників викликає супровідні функціонально-структурні якісні і кількісні зміни, які зберігають загальну суму матеріально-енергетичних, інформаційних і динамічних якостей системи, де відбуваються ці зміни, або в їх ієрархії.

Емпіричні наслідки дії закону внутрішньої рівноваги:

1. Будь-яка зміна середовища (речовини, енергії, інформації, динамічних якостей екосистем) неминуче приведе до розвитку природних реакцій, ланцюгових за формою, які розвиваються у напрямі нейтралізації виробничої зміни чи формування нових природничих систем, утворення яких при значних змінах середовища може набути незворотного характеру.

Рис. 2.9. Блок-схема взаємозв'язків між небезпечними подіями у процесі формування та виникнення небезпечних ситуацій [11]: НУ — небезпечна умова; НД — небезпечна дія;

НС — надзвичайна ситуація; А — аварія; Т — травма;

БН — аварії без наслідків і травм.

Таблиця 2.1. Співвідношення законів Б. Коммонера з відповідними законами, що прийняті за змістом широкої інтерпретації

2. Принцип Ле-Шательє: при зовнішньому впливі, що виводить систему зі стану стійкої рівноваги, ця рівновага порушується в напрямку, за якого ефект зовнішнього впливу зменшується. Розроблений спочатку для умов хімічної рівноваги цей принцип став використовуватися для опису поведінки будь-яких самопідтримуючих систем. На біологічному рівні він реалізується у вигляді здатності екологічних систем до авторегуляції.

3. Взаємодія матеріально-енергетичних екологічних компонентів (енергії, організмів, консументів і редуцентів), інформації і динамічних якостей природничих систем за кількістю — нелінійна, таким чином слабкий вплив чи зміни одного з показників можуть викликати значні відхилення в інших, а також у всій системі в цілому.

4. Зміни, що відбуваються у великих екосистемах мають незворотний характер. Переміщення по ієрархії відбувається в напрямку знизу вгору — від місця впливу до біосфери в цілому; вони змінюють глобальні процеси і тим самим переводять їх на новий еволюційний рівень.

5. Будь-яке перетворення природи викликає в глобальній сукупності біосфери і в її великих шарах відповідну реакцію, що приводить до відносної незмінності еколого-економічного потенціалу ("правило Тришкіного жупана"), збільшення якого можливе шляхом змінного підвищення енергетичних вкладень. Штучний підйом еколого-економічного потенціалу обмежений термодинамічною стійкістю природних систем.

Примітка. Закон внутрішньої динамічної рівноваги — одне з вузлових положень в природокористуванні. Доки зміни середовища слабкі і їх розташування обмежене відносно невеликою площею, то вони або локалізуються, або "згасають" в ланцюзі ієрархії екосистем. Але як тільки зміни досягають істотних значень для великих екосистем, наприклад, відбуваються в масштабах басейнів великих річок, чи в розмірах, обмежених правилами одного чи десяти відсотків, вони приводять до істотних зрушень у цих великих природних утвореннях, а через них, відповідно до наслідку 2 з вищезгаданого закону, і в усій біосфері. Будучи відносно незворотними (3-й наслідок), зміни в природі врешті-решт можуть бути нейтралізовані значними витратами з соціально-економічного погляду.

Зсув динамічної (квазістаціонарної) рівноваги стану природних систем за допомогою значних затрат енергії (наприклад, шляхом оранки та інших агротехнічних прийомів) порушує співвідношення екологічних компонентів, досягаючи збільшення корисної продукції (врожаю) чи стану середовища, сприятливого для життя і діяльності людини. Коли ці зсуви "згасають" в ієрархії природних систем і не викликають термодинамічного розладу у цій природній системі, то такий стан вважається нешкідливим. Однак, надмірна затрата енергії і матеріально-енергетичний розлад, що виникає як результат, призводять до зниження природно-ресурсного потенціалу аж до опустелювання території.

Закон константності (В.І. Вернадського). Кількість живої речовини біосфери (для певного геологічного періоду) є константа. Закон константності щільно пов'язаний із законом внутрішньої динамічної рівноваги, є його кількісним виразом для масштабів всієї біосфери. Відповідно до законів константи: будь-яка зміна кількості живої речовини в одному з регіонів біосфери неминуче тягне за собою таку ж за його розміром зміну в іншому будь-якому регіоні, але зі зворотним знаком. Полярні зміни можуть бути використані в процесах управління природою, однак слід ураховувати, що не завжди має місце адекватна заміна. Звичайно високорозвинені види і екосистеми витісняються іншими, що стоять на відносно низькому еволюційному (для екосистем сукцесійному) рівні, великі організми — меншими, а корисні для людини форми — менш корисними, нейтральними чи навіть негативними. Наслідком закону константи є правило обов'язкового заповнення екологічних ніш, а побічно і принцип винятку.

Закон мінімуму (Ю. Лібіха) — основний закон: витривалість організму визначається найслабшою ланкою в ланцюгу його екологічних потреб, таким чином життєві можливості лімітуються екологічними факторами, кількість і якість яких близькі до необхідного відносно організму чи екосистеми мінімуму. Подальше їх зниження веде до загибелі організму чи деструкції екосистеми.

Додаткове правило взаємодії факторів: організм у певній мірі здатний змінити дефіцитну речовину чи інший діючий фактор іншим, функційно ближчою речовиною чи фактором (наприклад, одну речовину — іншою, близькою за своєю функціональністю чи хімічним складом).

Примітки (до правила). Встановлення слабкої ланки ланцюга надзвичайно важливо в екологічному прогнозуванні, плануванні і експертизі проектів. Правило взаємодії факторів дає змогу раціонально замінити дефіцитні речовини і впливи на менш дефіцитні, що важливо в процесах експлуатації природних ресурсів.

Закон нерівномірності розвитку систем, чи закон різночасового розвитку (змін) підсистем у великих системах: системи одного рівня ієрархії (як правило, підсистеми — більш високого рівня організації) звичайно розвиваються не синхронно: в той час, як одні з них досягли більш високого рівня розвитку, інші ще залишаються в менш розвиненому стані. Наприклад, еволюційний рівень розвитку видів різний, екосистеми суші мають різну еволюційну та історичну давність формування, суспільно-економічний розвиток народів і держав у різних частинах планети нерівномірний та ін. Значення закону для природокористування полягає в тому, що він "забороняє" абсолютну одноманітність (як і закон необхідної різноманітності), створену людиною в просторі (наприклад, суцільна оранка, таким чином рівномірне граничне сукцесійне омолоджування екосистем на великому просторі), а в галузі управління виробництвом "потребує" нерівномірної уваги до його різних сторін, в тому числі нерівномірного капіталовкладення з метою підвищення ефективності роботи.

Закон розвитку природної системи за рахунок навколишнього середовища. Будь-яка природна система може розвиватися тільки за рахунок використання матеріально-енергетичних та інформаційних можливостей навколишнього середовища. Закон є наслідком основ термодинаміки. Він має надзвичайне теоретичне і практичне значення завдяки основним своїм наслідкам:

1) абсолютно безвідходного виробництва не може бути (бо це рівнозначно створенню вічного двигуна);

2) будь-яка більш високоорганізована біотична система (наприклад, вид живого), використовуючи і змінюючи середовище, створює потенціальну загрозу для більш низькоорганізованих систем (завдяки цьому в земній біосфері неможливе повторне відродження життя — воно буде знищене існуючими організмами);

3) біосфера землі як система розвивається за рахунок ресурсів планети, але опосередковано за рахунок і під управлінським впливом космічних систем (перш за все Сонця).

Примітки. Відповідно до першого наслідку ми можемо розраховувати тільки на маловідходне виробництво, тому першим етапом розвитку технології має бути їх мала ресурсомісткість (як на вході, так і на виході — економність і незначні відходи); другим етапом буде утворення циклічного виробництва (відходи одних виробництв можуть стати сировиною для інших); третім — організація розумного депонування (захоронення) неминучих залишків і нейтралізація не усунутих енергетичних відходів (всі три етапи можуть бути одночасними). Уявлення, що біосфера працює за принципами безвідходності, помилкове, тому що в ній завжди накопичуються речовини, які вибувають з екологічного обігу і формують осадові породи.

Відповідно до другого наслідку цього закону вплив людини на природу потребує заходів з нейтралізації цих впливів, тому що вони можуть стати руйнівними і, згідно з правилом співвідношення умов середовища і генетичної визначеності організму, загрожує і самій людині. У зв'язку з цим охорона природи — одна з обов'язкових складових соціально-економічного розвитку високорозвиненого суспільства.

Третій наслідок закону має особливе значення для довгострокового прогнозування. Його треба враховувати при розгляді всіх процесів, які відбуваються на Землі. Однак, необхідно усвідомити, що космічний вплив коригується земними процесами і встановлення прямих зв'язків має вірогідний характер. Наприклад, в роки високої сонячної активності не обов'язково проявляється весь аспект явищ, що спостерігався в попередній цикл тієї ж активності світила. Вони тільки можуть виникнути.

Закон зниження енергетичної активності природокористування: з розвитком історичного часу, під час вилучення з природних систем корисної продукції на її одиницю в середньому зростають енергетичні витрати. Збільшуються і енергетичні витрати на одну людину.

Закон обмеженості ресурсів ("на всіх не вистачить"). Цього формулювання немає в аксіомах-прислів'ях, що становлять закони В. Коммонера. Але цей закон відображає загальну системну закономірність.