Принципы инженерной экологии

При решении задач инженерной экологии используются различные методологические принципы, выполнение которых на практике помогает повысить эффективность инженерно-экологических исследований. К основным из них относят следующие.

Принцип комплексности. Использование этого принципа связано с необходимостью развития междисциплинарных связей инженерной экологии, взаимодействия ее с другими науками о человеке, технике и окружающей природной среде. Этот принцип опирается на данные информационного воздействия всех компонентов системы и тщательное изучение и применение других функциональных особенностей систем, в частности, антропометрических, экологических, физиологических, гигиенических, психологических, технических, биологических и т.п. Основой для практической реализации этого принципа является системный подход.

Принцип гуманизации труда. Этот принцип исходит из требований, предъявляемых человеком к технике и организации труда, и учитывает такие важнейшие практические стороны процессов труда, как повышение производительности, качества и эффективности труда, а также творческую роль человека в процессе труда.

Принцип экологичности техники. Согласно этому принципу выполнение инженерно-экологических требований не должно представлять одноразовое мероприятие по созданию проекта экологически совершенного (чистого) технического средства, а должно быть обеспечено на всех этапах существования данной системы: проектирования, производства и эксплуатации. Это позволяет разработать и внедрить единое инженерно-экологическое обеспечение системы ЧТС на всех этапах ее создания и эксплуатации.

Принцип конструкции технического средства. Традиционно комплекс принципов конструкции включает принципы оптимального нагружения, оптимального материала, стабильности, оптимальных соотношений взаимосвязанных величин. Но на современном этапе техносферы этого недостаточно. Принцип конструкции относится к существенным свойствам и особенностям технического средства. Одним из главенствующих особенностей конструкции должно быть обеспечение, с одной стороны, безопасности жизнедеятельности человека, с другой - полное соответствие современным нормам и требованиям экологичности изделия. Любая конструкция в какой-то мере - следствие знаний конструктора и его отношения к реальной действительности. Человек создает все то, что мы называем техносферой. Однако слишком часто нам приходится удивляться тому, что возникло при нашем же участии. Отсюда вытекает еще одно существенное свойство принципа конструкции – необходимость исследовательского подхода к конструкции технических средств, входящих в эргатическую систему. Такой подход дает ключ к своевременному устранению всякой случайности в процессе создания новой техники.

Принцип ответственности за новое техническое средство. Техническое средство осуществляет всевозможные воздействия на техносферу и биосферу на основе энергии, информации. В том случае, когда разработчик не учитывает возможные последствия существования создаваемого им технического средства, его воздействия на окружающую среду, возникает угроза дляу биосферы. Примером такой деятельности может служить частное предпринимательство, ускользающее из-под госконтроля. Обеспечение высоких знаний, профессионального опыта, кругозора, высокой ответственности и добросовестности отражают суть требований принципа ответственности за новое техническое средство, имеющее социальное значение. Этот принцип отражает главные качества инженера-эколога.

^ Принцип эмерджентности. Содержание современной экологии можно определить, исходя из концепции уровней организации, составляющих биологический спектр: сообщество, популяция, организм, орган, клетка и ген, представляющие основные уровни организации жизни. Эти уровни располагаются ступенчатым рядом – иерархией, каждая ступень которой характеризуется своей функциональной системой, возникающей в результате взаимодействия той или иной ступени с окружающей физической средой. Поскольку каждый уровень в спектре биосистемы интегрирован, т.е. взаимосвязан со смежными или другими уровнями, постольку здесь не может быть строгих границ, разделяющих эти уровни или ступени. Например, сообщество теряет свою жизнеспособность и прекращает существование, если отсутствует круговорот веществ и энергия не поступает в это сообщество. Организм не проживет долго, будучи изолирован от популяции, точно так же, как отдельный орган не может жить без своего организма.

Характерной особенностью иерархической организации является то, что объединение различных составляющих биологических уровней в новые функциональные единицы приводит к возникновению у этих единиц качественно новых, эмерджентных, свойств. Новые единицы, возникшие при объединении разных составляющих, проявляют свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Эмерджентные свойства можно выразить через понятие о несводимых свойствах, смысл которого заключается в том, что свойства целого не могут быть представлены в виде суммы свойств его частей. Этот принцип несводимости свойств целого к сумме свойств его частей – принцип эмерджентности - служит одной из основных заповедей специалиста, инженера-эколога.

Приведем примеры принципа эмерджентности. Соединение водорода и кислорода в определенной пропорции образует воду, жидкость, обладающую совершенно новыми свойствами, непохожими на свойства составляющих газов. Эмерджентные свойства воды характерны только для этой жидкости – вещества нового уровня. Другой пример – некоторые водоросли и кишечнополостные животные в процессе совместной эволюции образуют систему кораллового рифа. Появляется рациональный механизм круговорота элементов питания, позволяющий этой новой системе поддерживать высокую продуктивность в водоемах с низким содержанием этих элементов. Эти эмерджентные свойства принадлежат только лишь уровню рифового сообщества.

Каждый из уровней биосистемы отличается свойствами, присущими только ему, и еще обладает суммой свойств, входящих в него составляющих. Иллюстрируя на примерах принцип эмерджентности и известное в биологии понятие о несводимости свойств целого к сумме свойств его частей, следует подчеркнуть, что знание этого принципа обязательно для инженера-эколога.

Современная техника позволяет на высоком уровне изучать большие сложные системы, включая экосистемы. Совершенными инструментами для этого сегодня служат автоматический мониторинг, математическое моделирование, компьютерная техника, новые физико-химические методы, такие, как спектрометрия, колориметрия, хроматография. Первостепенной задачей инженера-эколога является использование техники в качестве средства изучения гармонического взаимодействия человека и природы, недопускания использования знаний и самой техники как средства противопоставления общества и природной среды, ведущего, в конечном счете, к уничтожению цивилизации.