Системный анализ

Лекция 10

Применение методов системного анализа для решения проблем

регионального управления (на примере Московского региона)

1. Формулировка проблемы. Предварительная форму­ лировка цели и возможностей ее решения. Начиная с 1999 г., подмосковные леса страдают от нашествия жука-типографа. Сильнее всего пострадали ельники в Наро-Фоминском, Воло­ коламском, Можайском, Дмитровском, Талдомском, Истрин­ ском, Клинском, Солнечногорском и других районах.

Уже к 2000 г. им было заражено около одного миллиона кубометров деревьев в ельниках Наро-Фоминского, Волоко­ ламского, Можайского, Дмитровского, Талдомского и других районов распространения южно^гаежных и хвойно-широко- лиственных лесов [11].

Экстраполяция данной тенденции в будущее позволяет предположить, что в течение ближайших 5 лет суммарная площадь лесов, пораженных (а в итоге практически уничто­ женных) типографом, начиная с 1999 г., составит 10-15% лесопокрытой площади. А это весьма значительные потери для лесного хозяйства и экологии столичного региона в целом.

192

Применение методов системного анализа

Лекция 10

Чтобы решить эту проблему, необходимо для начала опре­ делить причины, ее породившие. Короед-типограф — обыч­ ное насекомое для наших лесов. В стандартной ситуации он не приносит заметного вреда, поселяясь только на мертвых или явно умирающих деревьях.

Однако время от времени численность короедов (как и многих других насекомых) подскакивает в сотни раз с соот­ ветствующими последствиями для лесов.

Такая активность типографа отчасти является следствием массового распада лесных сообществ. Но, с другой стороны, сама способствует этому распаду. Таким образом, процесс мо­ жет принять автокаталитический характер. Этот путь тем бо­ лее вероятен, чем чаще будут проявляться климатические ано­ малии (засушливые летние периоды и сильные ветра) и чем больше леса предрасположено к повреждению ветровалами. Причем по причинам, не обязательно связанным с деятельно­ стью короедов.

Можно утверждать, что первый фактор, как минимум в ближайшие 10-20 лет, будет усиливаться вследствие пере­ стройки глобального климата [28].

Проанализируем динамику второго фактора.

Известно, что ветровалы и другие процессы массово­ го падения деревьев в лесу и образование полян или так называемых «окон» являются естественным процессом. Это утверждение является краеугольным камнем современной док­ трины эволюции леса [11]. Однако в естественно сформиро­ вавшихся лесах размеры таких «окон» не превышают 3-5 % от площади леса.

Между тем в искусственно сформированных, моновоз­ растных и монопородных лесах в процессе их старения спон­ танное образование «окон» может охватить десятки процен­ тов площади лесов.

193

Системный анализ

Курс лекций

При этом данный процесс происходит разом, и большая часть территории становится единым «окном». Это так назы­ ваемый распад леса.

Имеются данные [11], что подобный массовый распад лесных сообществ вследствие ветровалов и размножения ксилобионтов непосредственно угрожает не менее чем 20 % тер­ ритории лесов Московской области. И еще 30 % этой тер­ ритории может оказаться под угрозой, если процесс примет автокаталитический характер.

Исходя из вышесказанного, можно утверждать, что леса Московского региона находятся под угрозой настоящей эколо­ гической катастрофы. Но «спусковым крючком» реализации этой катастрофы будет нашествие типографа.

Таким образом, рассматриваемая цель состоит в недо­ пущении подобной катастрофы.

Предварительный анализ [11] показывает, что существует только один путь ее решения — немедленная вырубка. Это основной и практически единственный кардинальный способ борьбы с типографом — благо этот жук, губя дерево, не ухудша­ ет товарных качеств древесины. Однако проблема не только в том, чтобы срубить, — надо еще и вывезти, причем быстро, иначе поваленные деревья превратятся в питомник вредите­ лей. Кроме того, необходимо обеспечить полное сжигание порубочных остатков.

Но проведение подобных мероприятий означает:

а) либо выведение соответствующих площадей из лесного фонда и передачу их другим пользователям земли, прежде всего сельскохозяйственным предприятиям;

б) либо использование этих земель под лесопосадки.

Последнее, тем не менее, означает, что в течение несколь­ ких лет леса, даже молодого, на этих землях практически не будет.

194

Применение методов системного анализа

Лекция 10

Такое масштабное уменьшение лесов в Московской обла­ сти резко ухудшит экологическую обстановку в регионе. И без того довольно напряженную.

В итоге пока можно говорить о двух вариантах (альтерна­ тивах) решения проблемы. Которые, тем не менее, согласно предварительному рассмотрению, не представляются доста­ точно приемлемыми.

2.Выделение систем, к которым относится данная про­ блема. В данном случае, очевидно, что проблема затрагивает динамику всего природно-территориального комплекса Мос­ ковской области, или экосистемы регионального уровня.

В хозяйственном и административном отношении про­ блема касается лесного хозяйства, сельского хозяйства, при­ родоохранных структур и системы территориального управ­ ления в целом.

3.Уточнение ситуации. В рамках этого этапа исследова­ ний будет целесообразно рассмотреть ситуацию в сельском хозяйстве Московского региона.

Агропромышленный комплекс Московской области изна­ чально формировался как один из основных поставщиков сельскохозяйственной продукции для столичного региона. В период своего наибольшего развития область производи­ ла более 1 млн тонн молока, свыше 200 тыс. тонн мяса, более 3 млрд яиц и около 800 тыс. тонн картофеля и овощей и, в значительной степени, удовлетворяла потребности столицы и области в этой продукции.

Но за годы экономических и политических реформ объемы производства в области и, соответственно, реализации сельско­ хозяйственной продукции снизились более чем в 2 раза.

195

Системный анализ

Курс лекций

го рогатого скота — в 2 раза (в том числе коров — в 2,2 раза), поголовье свиней — в 1,3 раза, поголовье птицы — в 1,6 раза.

У большинства хозяйств нет средств на приобретение тех­ ники, удобрений, с большими задержками выплачивается не­ высокая заработная плата. Количество тракторов и комбайнов за последние 5 лет снизилось в 1,5 раза, большинство остав­ шихся выработали нормативные сроки и требуют замены.

За годы проведения земельной реформы значительно сни­ зилось плодородие почв, содержание гумуса, питательных ве­ ществ, повысилась кислотность. Объемы известкования и фосфорирования кислых почв снизились более чем в 10 раз.

Хозяйства испытывают огромные трудности с реализаци­ ей своей продукции, несмотря на резкое снижение объемов ее производства. Это связано с низкой покупательной спо­ собностью населения и ввозом в больших объемах низкокаче­ ственных, но более дешевых импортных продуктов питания,

атакже более дешевой продукции из других регионов России.

Витоге большинство сельскохозяйственных предприятий области имеют уровень рентабельности менее 15 %, а треть из них — вообще убыточны. Только у 10 % хозяйств уровень рентабельности более 40 %, что позволяет вести расширенное воспроизводство.

Впоследние годы ситуация несколько стабилизировалась, но не более того.

Витоге можно сделать вывод, что у части сельскохо­ зяйственных предприятий (нерентабельных) можно изъять некоторую долю земель без ущерба для экономики региона.

Вто же время стоит рассмотреть, какие экологические по­ следствия может иметь резкая интенсификация сельскохозяй­ ственного производства в случае наличия соответствующих возможностей, средств и политической воли. И не будут ли негативные процессы в этой ситуации сравнимыми с пози­ тивными.

196

Применение методов системного анализа

Лекция 10

4. Выработка и формулировка альтернатив. Итак, в рас­ сматриваемой ситуации возможны следующие альтернативы.

1.Продолжение текущих тенденций.

2.Выведение *из лесного фонда части лесных угодий. При этом имеются две возможности:

2.1.Выведение угодий, непосредственно зараженных ти­ пографом и наиболее предрасположенных к подоб­ ному заражению.

2.2.Выведение из лесного фонда всех, или большинства, перестойных лесов.

Предложенные варианты во второй альтернативе могут быть уточнены. Выведенные из лесного фонда земли могут быть:

а) отданы для сельскохозяйственного производства; б) через несколько лет вновь засажены лесом;

в) отведены под другой тип использования, не связанный ни с лесным, ни с сельским хозяйством.

В то же время не исключена возможность сокращения сельхозземель, передача их в лесной фонд для компенсации потерь лесного фонда от вывода из него части земель в рамках второго варианта.

Формально говоря, в данном случае второй вариант раз­ ветвляется на двенадцать возможных альтернатив. Рассматри­ вать последовательно все их неразумно.

5. Планирование аналитического исследования. Для выработки правильного решения достаточно разбить иссле­ дование на четыре этапа.

Первый этап. С помощью модельных расчетов рассматри­ вается приемлемость сохранения нынешнего статус кво. В случае подтверждения модельными расчетами выводов

197

Системный анализ

Курс лекций

предмодельного анализа о неприемлемости нынешнего положения, рассматривается альтернатива выведения ча­ сти земель из лесного фонда.

Второй этап. Рассматриваются последствия резкого умень­ шения доли земель лесного фонда. Если это неприемлемо, соответствующие подобному развитию событий альтерна­ тивы не рассматриваются.

Третий этап. Исследуется вопрос о возможности увеличения доли сельхозземель. Если этот вариант неприемлем, соот­ ветствующие альтернативы не рассматриваются.

Четвертый этап. С помощью соответствующих моделей и экспертных заключений исследуются все оставшиеся альтернативы.

При рассмотрении этих вопросов мы не ограничиваемся только модельными исследованиями. Как уже видно, в самой постановке данных проблем и формировании последователь­ ности этапов их рассмотрения мы опираемся на некие апри­ орные соображения, многие из которых очевидным образом вытекают из имеющихся материалов, легших в основу иссле­ дования проблемы [11].

Так, например, из материалов данной лекции достаточно очевидно, что нынешнее положение лесов Московской об­ ласти можно назвать критическим. Менее очевидно, но тем не менее достаточно понятно, что увеличение сельхозземель — явление скорее нежелательное по экологическим и экономи­ ческим, как было показано выше, причинам.

Завершая предварительный обзор проблем, заметим, что в своем исследовании мы ограничимся ближним Подмоско­ вьем (в радиусе 50 км от Москвы). Ибо эта территория наи­ более интересна с точки зрения проявления, актуальности и остроты всех затронутых проблем.

198

Применение методов системного анализа

Лекция 10

6. Аналитическое исследование альтернатив. Очевид­ но, что комплексное исследование всех описанных сценариев возможно только путем использования методик компьютерно­ го моделирования, которые созданы именно для построения прогнозов различных вариантов развития геоэкосистем [27].

Наиболее сложным в плане модельного исследования яв­ ляется вопрос о возможности сохранения нынешней ситуа­ ции. Для его исследования должна быть применена иерар­ хическая система моделей, содержащая различные модели геоэкосистем разного уровня [11].

Согласно целям нашего изложения нецелесообразно даль­ нейшее уточнение инструментария аналитического исследо­ вания. Достаточно сказать, что используемые компьютерные методики по большей части созданы согласно методологии уже упоминаемого интегрального моделирования.

Итак, последствия сохранение нынешней ситуации пока­ заны на рис. 10.1.

199

Системный анализ

Курс лекций

Как видим из этого рисунка, площадь здоровых лесои сокращается на 21 % за 10 лет. Потом наступает некая ста­ билизация, связанная с пространственными ограничениями распространения типографа из очагов ветровалов.

Эта оценка, на первый взгляд, должна достаточно сильно зависеть от того, какие годы за этот период будут аномаль­ ными. Мы просчитывали различные варианты развития со­ бытий, задавая климатические аномалии с помощью соответ­ ствующих вероятностных моделей, упомянутых в работе [27]. На рис. 10.1 дан осредненный график.

Однако в целом все просчитанные варианты принципи­ ально не отличаются. За 10 лет в итоге площадь здоровых лесов сокращалась на 19-23%.

Заметим, что распространение ветровальников на пора­ женных типографом территориях по сути является автока­ талитическим процессом и их рост должен иметь экспонен­ циальный характер. Однако пространственные ограничения блокируют такое развитие ситуации. И график на рис. 10.1 в итоге имеет вид логистической кривой.

Теперь рассмотрим экологические последствия такого развития событий. На рис. 10.2 даны графики увеличения загрязненности воды и воздуха в случае такого уменьшения лесных земель в ближнем Подмосковье.

Для удобства показаны относительные показатели. За еди­ ницу взят уровень 2000 г.

Как видно из рисунка, загрязненность воздуха и, особен­ но, воды при таком сокращении леса заметно растет. Учитывая то, что суммарное загрязнение поверхностных вод в ближ­ нем Подмосковье довольно близко к предельно допустимому (Официальный сайт правительства Московской области), та­ кое увеличение загрязненности среды вследствие сокращения лесов не может считаться приемлемым.

200

Применение методов системного анализа

Лекция 10

Годы

[—о— Вода —о— Воздух |

Рис. 10.2. Рост загрязненности воды и воздуха в случае с о к р а щ е н и я лесов

Комментируя данный график, следует отметить причины подобного явления. Оно обусловлено ростом эрозии почв, а также уменьшением самоочистки среды вследствие сокра­ щения лесов.

Еще большую интенсивность приобретают эти процессы, если освободившиеся земли передаются для сельскохозяй­ ственных нужд. На рис 10.3 показано увеличение загрязненно­ сти поверхностных вод в случае передачи данных земель для сельскохозяйственного использования.

Как видно из рисунка, процесс приобретает прямо-таки катастрофический характер, если при этом растет интенсив­ ность сельскохозяйственного производства и внесение удоб­ рений достигает научно обоснованных норм.

Однако по экономическим показателям, как видно из вы­ шеприведенного обзора состояния агропромышленного про­ изводства в Московской области, только имея в виду обяза-

201