CC BY
6ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ _ИНФОРМАЦИОННОЙ СРЕДЫ БИОСФЕРЫ
Милешко Леонид Петрович
доктор техн. наук, доцент, Южный Федеральный Университет г. Ростов-на-Дону
Бояркина Наталья Николаевна
магистрант, Южный Федеральный Университет г. Ростов-на-Дону
PHYSICO-CHEMICAL BASIS OF ECOLOGICAL SAFETY OF THE INFORMATION ENVIRONMENT IN THE BIOSPHERE
Mileshko Leonid, doctor of technical Sciences, associate Professor Southern Federal University, Rostov-on-Don Boyarkina Natalya, master student, Southern Federal UniversityRostov-on-Don АННОТАЦИЯ
Отмечено, что информационная среда (поле) биосферы, по существу, представляет собой систему подсистем информационных сред экологических систем, которые ее составляют.
Выдвинуто предположение о том, что экологическую безопасность информационной среды биосферы можно обеспечить за счет поддержки условий максимизации информации, входящих в нее биосистем, которое можно употребить для разработки фундаментальной теории устойчивости биосферы. ABSTRACT
It is noted that the information environment (field) in the biosphere, essentially, is a system of subsystems of information environments ecological systems that it includes.
The assumption that the ecological safety of the information environment in the biosphere can be achieved by supporting conditions for maximization of information, which included her biological systems that can be used to develop a fundamental theory of biosphere stability.
Ключевые слова: информационная среда, биосфера, экологическая безопасность Key words: information environment, the biosphere, ecological safety
ВВЕДЕНИЕ
Согласно закону сохранения жизни Ю.Н. Куражковс-кого: « Жизнь может существовать только в процессе движения через живое тело потоков вещества, энергии и информации». «Наличие таких потоков характерно и обязательно для существования материи» [1, с. 48].
В работе [2, с.356] «показана важная роль информации как неотъемлемой составляющей (наряду с веществом и энергией) характеристики систем, качественные и количественные показатели которой надо учитывать для полного познания и описания свойств материальных систем, особенно биосистем; разработано (единое для физических и биологических систем) понятие энерго-элементо-информационной функции состояния f (Е,Э,1) материи (нано^мега- уровень); установлены закономерности и открыта возможность моделирования Жизни, как естественного явления, которое организовано движущимся в пространстве и времени энерго-элементо-информационным триединством Вселенной».
В соответствии с Реймерсом Н.Ф. под информацией понимается «энергетически слабое воздействие, воспринимаемое организмом как закодированное сообщение о возможности многократно более мощных влияний на него со стороны других организмов или факторов среды и вызывающее его ответную реакцию» [3, с.214-215].
«Биосфера - самая крупная (глобальная) экосистема Земли - область системного взаимодействия живо-
го и косного вещества на планете»№ [3, с. 47].
По определению «экологическая система» - «пространственно определенная совокупность живых организмов разных видов и среды их обитания, объединенных вещественно-энергетическими и информационными взаимодействиями» [4, с.138].
Следовательно, под информационной средой (информационным полем) экосистем можно понимать информацию о живых организмах и среде их обитания. Краткий анализ содержания понятия «информация» в экологии дан в [5]. Отмечено, что информационные взаимодействия в экосистемах занимают центральное место с точки зрения возможности поддержания баланса в них для обеспечения экологической безопасности (ЭБ).
Закон максимизации энергии (ЗМЭ) [3, с. 147] Г. и Э. Одумов гласит — «в соперничестве с другими системами выживает (сохраняется) та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом. «С этой целью система: 1) создает накопители (хранилища) высококачественной энергии; 2) затрачивает (определенное количество) накопленной энергии на обеспечение поступления новой энергии; 3) обеспечивает кругооборот различных веществ; 4) создает механизмы регулирования, поддерживающие устойчивость системы и ее способность приспособления к изменяющимся условиям; 5) налаживает с другими системами обмен, необходимый для
обеспечения потребности в энергии специальных видов» (Одум Г., Одум Э. Энергетический базис человека и природы. М.. 1978. С. 72—73). Следует заметить, что ЗМЭ справедлив и в отношении информации, поэтому его можно рассматривать и как ЗМЭ информации: наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации. Максимальное поступление вещества как такового не гарантирует успеха системе в конкурентной группе других аналогичных систем».
Экосистемы «обладают развитыми информационными сетями, включающими потоки физических и химических сигналов, которые связывают все части экосистемы и управляют ею как единым целым» [6, с. 17].
Универсальный алгоритм обеспечения ЭБ [7] включает совокупность действий и правил поддержания баланса в вещественно-энергетических и информационных взаимодействиях в экологических системах всех уровней - от биогеоценозов (агро-, урбоценозов) до биосферы в целом [3, с.41, 42; 4, с.138].
Баланс - «соотношение взаимно связанных показателей процесса» [8, с. 40] . В данном случае - обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой в неравновесных условиях.
Средства хранения и передачи информации относятся к полю ЭБ. «Именно обеспечение корректной передачи и трансляции информации приводит систему в состояние ЭБ» [9, с.61] .
Цель настоящей работы заключается в разработке физико-химических основ поддержания баланса в информационных взаимодействиях в экологических системах всех уровней - от биогеоценозов (агро-, урбоценозов) до биосферы в целом для обеспечения их ЭБ.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Согласно Дедю И.И. [10, с.359] основная задача экологии - изучение взаимодействия энергии и материи в экологической системе; односторонний приток энергии и циркуляции химических элементов есть два фундаментальных закона общей экологии, потому что они одинаково применимы как к любой окружающей среде, так и к любому организму, включая человека.
В начале XX в. А. Эйнштейном и П.Н. Лебедевым был установлен закон взаимосвязи массы m и энергии E [11, с.7]:
E = mc2, (1)
где c - скорость света в вакууме.
В соответствии с этим законом если в теле (системе) происходит изменение энергии ДЕ, то в этом же теле (системе) возникает эквивалентное изменение массы [11, с.7]:
Дт=ДЕ/ с2. (2)
Очевидно, если в изолированной системе энергия остается постоянной, то и масса тоже должна быть постоянной при любых превращениях внутри системы: ^mi = const [11].
Акимовой Т.А. и Хаскиным В.В. [4, с.49] выдвинуты следующие положения:
«При условии, что для каждого элемента системы возможны два состояния (основное и возбужденное) и они равновероятны (в этом случае бит информации), отношение мо-жет служить в качестве информационного эквивалента энтропии: бит на одну энтропийную
единицу или бит на Дж/К . Такое значение получается как частное от деления коэффициента перевода логарифма по основанию 2 в натуральный логарифм на по-стоянную Больцмана. 1 энтропийная единица (1 э.е.) = 1 кал/град = 4,18 Дж/К.
Поскольку
ДS=ДQ/T (3)
где Q- количество теплоты (энергии);
Т -абсолютная температура, знание которой позволяет оценить ин-формационный эквивалент энергии:
1Т=1,045 1023 1/Т бит/Дж (4)
Это означает, что в энергетическом отношении структурная информация сама по себе чрезвычайно «дешева». Ее обратная зави-симость от температуры имеет скрытое универсальное значение и представляет самостоятельный интерес.
Сама по себе энтропия и тем самым неопределенность состоя-ния системы может только возрастать, т.е. информация сама по се-бе может только утрачиваться. Только в открытых системах (с на-качкой), отдающих энтропию, информация может приобретаться. Поэтому переработку информации можно рассматривать как некую частную разновидность самоорганизации».
Итак, указанная в названии статьи проблема является важной, существенной для достигнутого уровня развития общей теории обеспечения экологической безопасности и информационной экологии.
«Синергетические характеристики экосистемы проявляются при взаимодействии с факторами внешней среды, что является важным исходным параметром для дальнейшего развития теории проективной синергетики экологических процессов, в частотности для разработки экологически безопасных технологий» [12, с. 137].
Для оценивания экологически безопасного уровня взаимодействия человека с информационной средой экосистем и биосферы в целом, приведем основные сведения из информационной экологии по Еремину А. Л. [13].
«Информационная экология — это наука, изучающая закономерности влияния информации на формирование и функционирование человека, че-ловеческих сообществ и человечества в целом, на индивидуальные и обще-ственные взаимоотношения с окружающей информационной средой, а также межличностные и межгрупповые информационные взаимодействия» [13, с. 114].
Третья аксиома. «Организация заведомо качественно и количественно из-быточной системы субъектов, воспринимающих, анализирующих, со-храняющих информацию, и инфраструктуры связей между ними обе-спечивает оптимальное адресное поступление, хранение, востребование и производство информации» [13, с. 126] .
Закон 3.1. «Для оптимизации восприятия информации необходимо: до-стижение качественного и количественного соответствия между информа-цией и принимающими анализаторами, повышение ее актуальности (силы, мощности) или расширение границ, снижение барьера, порога восприятия» [13, с. 127].
Закон 3.2. «Для приема информации необходима работа в это время в конкретном месте специализированной «принимающей» структуры» [13, с. 127].
Закон 3. 3. Для оптимизации произвольного, целевого восприятия ин-формации необходима работа специализированных структур «внима-ния», характеризующихся функциями «наблюдения», «переключения» и «устойчивости внимания» [13, с. 129] .
Закон 3.4. «Для оптимизации восприятия поступающей информации необходимы не только настроенность на восприятие и ощущение по-ступающей информации, но и информационный опыт, образованность» [13, с. 129].
Подводя итоги вышесказанному, можно сформулировать следующее
положение, составляющее основу физико-химической теории экологической безопасности информационной среды биосферы: поддержание баланса в вещественно-энергетических и информационных взаимодействиях в экологических системах всех уровней - от биогеоценозов (агро-, урбоценозов) до биосферы в целом, следует осуществлять путем максимизации информации биосистем биосферы.
ВЫВОДЫ
Указано, что информационная среда (поле) биосферы, по существу, является системой подсистем информационных сред, составляющих ее экологических систем.
Предполагается, что экологическая безопасность информационной среды биосферы может быть обеспечена за счет поддержки условий максимизации информации биосистем, которые в нее входят и что это положение можно применить для разработки фундаментальной теории устойчивости биосферы.
Литература:
1. Белов С.В. Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность)». М.: Издательство Юрайт; ИД Юрайт. 2010. -671 с.
2. Bobukh L.V. Life. Motion of energy-element-informational unity of the matter // European researcher. 2012. № 4 (19). С. 348-357.
3. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник.- М.: Мысль, 1990.- 637 с.
4. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. Человек -Экономика - Биота - Среда.- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. 495 с.
5. Милешко Л.П., Котенко В.В., Нестюрина Е.Е. Экологическая безопасность информационной среды и роль информационных взаимодействий в экологических системах // Информационное противодействие угрозам терроризма. 2014. № 23 (23). С. 259-263
6. Кривошеин Д.А., Муравей Л.А., Роева Н.Н., Шо-рина О.С., Эриашвили Н.Д., Юровицкий Ю.Г., Яковлев В.А. Экология и безопасность жизнедеятельности / Под ред. Л.А. Муравья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.
7. Милешко Л.П. Методика преподавания экологической безопасности // Информационное противодействие угрозам терроризма, 2013. №20. - С.179-182.
8. Ожегов С.И. Словарь русского языка / Под ред.
H.Ю. Шведовой. - М.: Рус. Яз., 1990. 917 с.
9. Рейн Т.С. Информационная безопасность как инструмент экологического сознания при формировании экологической безопасности // Наука и Мир. 2014. Т.1, №10(14), с.60-65.
10. Экологический энциклопедический словарь / И.И. Дедю.- К.: Гл. ред. МСЭ, 1989. 408 с.
11. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Т. Курс химии / Под ред. А.Н. Харина. - 2-е изд., перераб. и доп.. - М.: Высш. школа, 1983. - 511 с.
12. Пляцук Л. Д., Черныш Е. Ю., Пляцук Д. Л. Синергетика: экосистемные процессы // Вюник КрНУ iменi Михайла Остроградського. Випуск 6/2014 (89). Частина
I. С.137-142.
13. Еремин А. Л. Ноогенез и теория интеллекта. Краснодар: «Советская Кубань», 2005. — 356 с.
