Системный анализ – методологическая основа лесокультурного дела

Общенаучной методологией исследований, позволяющей выявить все связи и закономерности развития составных частей сложного явления или объекта, является теория системного анализа (Алексеев, Панин, 2012; Назаров 2012; Философский словарь, 2012). Она служит методологической основой оценки большого количества информации различной природы. Ксложным системам относятся: растительное сообщество, лес, лесонасаждение, древостой, дерево, корни, ствол, крона, лист, клетка и т.д. Системный подход допускает вариативность его применения в конкретных науках, давая лишь общую ориентацию.

Особенности применения системного анализа рассмотрены на примере методических положений лесокультурных исследований, отвечающих потребностям лесокультурного производства. С окончанием второго столетия лесокультурного производства совпадает по времени завершение периода научных исследований, основывавшихся на традиционной для лесного хозяйства методологии наблюдения и эксперимента. Эти исследования позволили, с одной стороны, разрешить в целом проблему совершенствования технологий лесокультурного производства, а с другой – дали массу противоречивого эмпирического материала, не позволяющей делать по многим вопросам однозначные выводы и оценки. Исправить положение можно разработкой унифицированных методик лесокультурных исследований с использованием положений теории системного анализа.

Разработка теории системного анализа, в том числе с конца 1960-х годов в нашей стране, позволила определить сферы ее применения, включая научные исследования. Системный анализ это основа методики, позволяющей не упустить из рассмотрения важные стороны и связи изучаемого объекта, процесса, явления (Багинский, 1997).

Системный анализ служит методологической основой оценки большого количества информации различной природы. К таким объектам и процессам исследования, несущим широкий спектр информации, относится лесокультурное дело, охватывающее многообразные явления природного и антропогенного происхождения. К таковым относятся: природные и лесорастительные условия, биология леса, организационные особенности ведения лесного хозяйства, лесоводственные, технологические приемы и экономические факторы, определяющие эффективность лесокультурного дела.

В связи с многообразием сторон лесокультурного дела и процесса его исполнения, включающего заготовку семян, выращивание посадочного материала, создание и выращивание лесных культур, важно безошибочно установить структуру системы с расчленением ее на группы элементов, многообразные связи между ними в системе и их соподчиненность – иерархию системы. Лесокультурное дело относится к большим сложным системам, в связи с чем, разработка структурно-иерархических построений представляется достаточно сложной задачей.

В системном анализе лесокультурного дела как сложной динамической системы важное значение имеет модульное построение. Выделение структурных и функциональных модулей, таких как лесная селекция, лесное семеноводство, выращивание посадочного материала, создание и выращивание лесных культур, организация лесопользования в искусственных насаждениях, их расчленение на менее крупные модули (разработка системы модулей) позволят упростить задачу анализа.

Принципы иерархии и модульного строения являются основополагающими в анализе сложных систем. В сочетании с иными принципами: функциональности – совместного рассмотрения структуры и функций с приоритетом функции над структурой, развитости – учетом изменяемости системы, ее способности к развитию, расширению, замене частей, накоплению информации (Багинский, 1997) они будут способствовать достижению конечной цели системного анализа лесокультурного дела – разработке путей его совершенствования.

Составление иерархических построений сложных систем начинается с выделения подсистем и модулей верхнего уровня. Система «Лесовосстановление и лесоразведение» состоит из подсистем (систем более низкого уровня):

1) естественное возобновление леса;

2) искусственное возобновление леса (лесокультурное дело);

3) лесоразведение.

Система «Искусственное возобновление леса» может быть представлена подсистемами (системами более низкого уровня) или сравнительно обособленными модулями, такими как биология древесных пород, лесная селекция, лесное семеноводство, выращивание посадочного материала, создание и выращивание лесных культур. В свою очередь модуль-система «Создание и выращивание лесных культур» состоит из подсистем различной природы – систем более низкого уровня, структурно и функционально связанных между собой.

В системе «Биология древесных пород» важное значение в лесокультурном деле имеют:

1) биологические и экологические особенности древесных пород (способы размножения, особенности роста, использования солнечной радиации и почвенных факторов, теневыносливость, способность противостоять задернению почвы и др);

2) особенности аллелопатического взаимодействия культивируемых пород;

3) особенности формирования искусственных ценозов различной породной, возрастной и пространственной структуры.

В системе «Создание и выращивание лесных культур» важнейшее значение имеет лесоводственная и лесокультурная характеристика лесокультурной площади. Важное значение имеют также лесокультурные свойства посадочного места и посадочного материала (их виды и качественные характеристики). Структура системы «Лесокультурная площадь» определяется взаимодействием факторов природного, антропогенного и стихиогенного происхождения. Комплекс природных факторов оценивается понятием «тип лесорастительных условий»; к факторам антропогенного (хозяйственного) происхождения относятся: время и способ рубки древостоя, густота и размеры пней, характер повреждений при лесозаготовках почвенного покрова, оставленные недорубы и отдельные деревья, сохранившиеся подрост и подлесок, уровень рекреационных нагрузок и промышленных эмиссий; к стихиогенным – лесные пожары, ветровалы, буреломы.

Интегральной оценкой лесоводственных и лесокультурных свойств лесокультурной площади являются вид и категория лесокультурной площади. Вид лесокультурной площади – это совокупность лесокультурных площадей, однородных по происхождению, а категория – по происхождению и состоянию. Лесокультурная площадь может рассматриваться как система, состоящая из двух подсистем, определяемых комплексом лесоводственных (рельеф, почва, гидрология, компоненты растительного покрова, естественное возобновление) и технологических (наличие и размеры недорубов, пней, камней, рельеф местности и др.) факторов. Каждый из перечисленных элементов системы может рассматриваться как система более низкого уровня; отдельные элементы могут быть сведены в модули. Компоненты биогеоценоза, например, могут быть объединены в модуль «Тип лесорастительных условий» и т.д.

Процесс создания лесных культур рассматривается как функциональная система, которая включает подсистемы: составление проекта, проведение подготовительных работ, закладка лесных культур, выращивание лесных культур. В свою очередь система «Закладка лесных культур» включает системы более низкого уровня – обработки почвы, посадки (посева) леса. Обработка почвы и посадка (посев) леса могут рассматриваться как модули системы «Закладка лесных культур». Система «Выращивание лесных культур» включает подсистемы дополнения культур, агротехнических и лесоводственных уходов, являющиеся системами более низкого уровня.

Приведенные выше в качестве примеров структурно-иерархические построения и функциональные изменения системы в совокупности с ее развитием и использованием моделирования, включая построение системы операционных моделей для решения как узких, так и более широких задач, служат основой для разработки системы управления лесокультурным производством – системы целенаправленного вмешательства в его совершенствование. Разработка системы локальных целей (иерархии целей) и алгоритмов их достижения (направлений работ, действий, процедур, заключений) служит осуществлению глобальной цели системного анализа лесокультурного дела – совершенствованию управления лесокультурным производством для повышения продуктивности лесов, улучшения их природоохранных и социальных функций. Важное значение при этом имеет декомпозиция (согласование) локальных целей, позволяющая оптимальным образом осуществить достижение глобальной цели.

Достигнутый к настоящему времени уровень развития теории системного анализа, статистического анализа взаимодействия стохастических величин и компьютерного обеспечения являются залогом достижения заявленной цели – разработки специалистами унифицированной методики лесокультурных исследований, которая позволит значительно повысить их эффективность.