CC BY
23
ЭКОЛОГИЯ
УДК 502.335;504.052
А. Г. Розенберг, Н. В. Костина, Г. С. Розенберг
ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ ЛЕСИСТОСТИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ СЦЕНАРИЕВ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ1
Аннотация.
Актуальность и цели. Сценарный анализ все чаще используется для целей планирования, оценки и реализации решений, касающихся вопросов окружающей среды и устойчивого развития. Цель настоящего исследования - прогноз изменения лесистости Самарской области при различных вариантах развития.
Материалы и методы. Информационную основу составили данные из открытых источников, результаты социологических опросов, в том числе полученные авторами. Исследование проводилось методом сценарного анализа с использованием функции Кобба - Дугласа экспоненциального типа.
Результаты. Проведенные исследования позволили рассмотреть четыре варианта развития системы «природа - общество» на основе проведенных социологических опросов. На примере Самарской области был дан прогноз изменения лесистости территории в рамках концепции устойчивого развития.
Выводы. Прогноз изменения лесистости Самарской области до 2100 г. по синтезированной модели с учетом результатов эколого-социологического анализа сценариев развития человечества показал, что в худшем варианте лесистость уменьшится до 0,5 % от площади области, при неизменных условиях -до 8 %. При реализации наиболее адекватного сценария лесистость увеличится до 18 %, а при самом «утопическом» сценарии вернется к уровню 1700 г.
Ключевые слова: сценарный анализ, устойчивое развитие, лесистость, Самарская область.
A. G. Rozenberg, N. V. Kostina, G. S. Rozenberg
FORECAST OF FOREST COVER CHANGES IN SAMARA REGION AT SUSTAINABLE DEVELOPMENT SCENARIOS
Abstract.
Background. The scenario analysis is being used more often now for planning, evaluation and implementation of decisions relating to environment and sustainable
1 Авторы выражают благодарность Российскому гуманитарному научному фонду «Волжские земли в истории и культуре России» (грант № 15-12-63006) и Российскому фонду фундаментальных исследований (грант РФФИ № 15_44_02160 р_поволжье_а), а также Программе фундаментальных исследований Президиума РАН «Биоразнообразие природных систем. Биологические ресурсы России: оценка состояния и фундаментальные основы мониторинга» за частичную финансовую поддержку данной работы.
development. The purpose of this study is to forecast changes in the forest cover of Samara region at various development ways.
Materials and methods. The research data was taken from open sources, results of opinion polls, including those conducted by the authors. The study was conducted by the method of scenario analysis using the Cobb - Douglas function of exponential type.
Results. The conducted research considered four development options of the "nature - society" system on the basis of opinion polls. There was given a forecast of forest cover changes in the framework of sustainable development by the example of Samara region.
Conclusions. The forecast of forest cover changes in Samara region until 2100 based on the synthetic model taking into account ecological and sociological analysis of human development scenarios showed that the percentage of forest cover in the worst case scenario would be reduced to 0,5 % of the region's area, but under unaltered conditions - to 8 %. At the most appropriate scenario the forest cover would be increased to 18 %, while the "utopian" scenario would bring it back to the level of the year 1700.
Key words: scenario analysis, sustainable development, forest cover, Samara region.
Введение
Сценарии - это истории о том, что могло бы быть [1]. Они все чаще используются для целей планирования, оценки и реализации решений, касающихся вопросов окружающей среды и устойчивого развития.
Четыре футуристических сценария устойчивого развития системы «природа - общество» предложил американский эко-энвайронменталист Р. Костанца [2]. За основу он взял сценарии Х. Босселя [3] и некоторые идеи из «Пределов роста» Д. Медоуз с соавторами [4]. Предлагаемые им футуристические сценарии (табл. 1) развиваются на протяжении 100 лет (с 2000 по 2100 г.), они включают желательные и нежеланные аспекты, надежды и опасения, устойчивые и неустойчивые состояния, что позволяет респонденту осуществить сознательный выбор среди заданных альтернатив.
Таблица 1
Сценарии развития системы «природа - общество» по Костанце [2] (авторский перевод)
Сценарий Описание
1 2
Star trek -Путь к звездам Описывается мир, в котором природные ресурсы практически иссякли, а численность населения продолжает стремительно увеличиваться. Парниковый эффект вызывает серьезные проблемы. К 2050 г. удается нивелировать проблему изменения климата и загрязнения воздуха благодаря использованию термоядерной энергии и водородного топлива. Из-за перенаселения планеты человечество отправляется колонизировать космос. К 2100 г. человеческая цивилизация насчитывает более 40 млрд чел., проживающих как на планете Земля, так и на иных планетах.
Окончание табл. 1
1 2
Mad Max -Безумный Макс В этом сценарии человечество исчерпало все мировые запасы ископаемого топлива. Парниковый эффект и глобальное загрязнение полностью нарушили все климатические и экологические системы Земли. Финансовые рынки рухнули. К 2020 г. население Земли насчитывало 10 млрд чел., а потом резко пошло на спад из-за голода, вспышек болезней и войн за воду и другие природные ресурсы. Национальные правительства более не имеют реальной власти. Миром в течение некоторого времени правят транснациональные корпорации в условиях жесткой конкуренции за исчезающие ресурсы. Распределение богатства становится все более и более асимметричным.
Big government - Большое правительство Этот сценарий описывает мир, в котором правительства и общественность имеют гораздо больше контроля над корпорациями. Высокие налоги на ископаемое топливо способствуют снижению выбросов СО2 и сдерживают парниковый эффект. Население Земли не превышает 8 млрд чел. Тем не менее правительства придерживаются политики медленного роста, или «нероста», предпочитая сконцентрироваться на обеспечении экологической устойчивости и более справедливого распределения богатства.
Ecotopia -Экотопия Этот сценарий описывает мир, в котором люди наконец нашли практические пути достижения устойчивого развития. Общественность резко выступает против потребительского образа жизни. Добыча природных ресурсов облагается колоссальными налогами, что поощряет использование альтернативных источников энергии. Люди живут небольшими поселениями. Снижается необходимость в платном труде из-за сокращения уровня потребления, что приводит к стиранию границ между богатыми и бедными слоями населения.
Результаты и их обсуждение
Р. Костанца провел оценку этих сценариев путем социологических опросов студентов США (316 чел.; университеты штатов Мэриленд и Айова) и Швеции (102 чел.; университеты в Упсале и Стокгольме). Всем им предлагалось оценить по шкале [-10, +10] «комфортность» их проживания в одном из описанных сценариев миров.
Мы провели аналогичные опросы среди, в основном, студентов вузов некоторых городов Самарской области (Самара, Тольятти; сравнение с результатами наших же аналогичных опросов в г. Нижневартовске обсуждалось ранее [5-7]); всего было охвачено 356 респондентов, и получены следующие результаты (табл. 2).
Таблица 2
Результаты опросов жителей США, Швеции и России
Сценарий США (n = 316) Швеция (n = 102) Всего (n = 418) Россия (n = 356)
«Путь к звездам» 2,38 (±5,03) 2,48 (±5,45) 2,48 (±5,13) 2,28 (±5,04)
«Безумный Макс» -7,78 (±3,41) -9,12 (±2,30) -8,12 (±3,23) -7,04 (±3,48)
«Большое правительство» 0,54 (±4,44) 2,32 (±3,48) 0,97 (±4,29) 1,12 (±3,63)
«Экотопия» 5,32 (±4,10) 7,33 (±3,11) 5,81 (±3,97) 3,94 (±3,01)
Эта таблица наглядна и не требует подробного комментария. Заметим только, что сценарий «Экотопия» стал лидером (правда, шведы оценили его почти в два раза выше, чем наши соотечественники); сценарий «Безумный Макс» всеми был воспринят хуже всего; «умеренные» в своих футуристических прогнозах сценарии «Большое правительство» и «Путь к звездам» оказались в центре предпочтений.
Эколого-экономическая система должна быть устойчивой, а для этого должен соблюдаться баланс между устойчивостью и эффективностью (для экосистем под эффективностью понимается биоразнообразие, для экономических систем - коэффициент полезного действия; повышение эффективности системы влечет уменьшение устойчивости, и наоборот, рост устойчивости означает уменьшение эффективности [8-9]). Как ни парадоксально, современная мировая экономика сегодня достаточно хрупка именно потому, что стала слишком эффективной [10]. Эту ситуацию иллюстрирует рис. 1, который выполнен нами по аналогии с [8, 10].
Рис. 1. Ранжирование сценариев устойчивого развития ([8], в нашей интерпретации)
Здесь «окно жизнеспособности» - это зона устойчивости, в пределах которой функционируют все природные экосистемы. Так, два близких сценария («Большое правительство» и «Путь к звездам») как раз и попадают в зону «окна жизнеспособности», что интерпретируется нами как состояние, которое наиболее близко к устойчивому развитию региона.
Проведенный нами анализ позволяет прийти к еще одному неоспоримому выводу: «при любом сценарии развития следует принимать "экологический императив" - всеми возможными способами сохранять и улучшать состояние природной среды» [11].
Результаты эколого-социологические опросов дают нам информацию для синтеза простых (эмпирико-статистических) моделей для прогнозирования изменений (в большей степени качественного - в каком направлении
пойдут изменения) стоимости некоторых экосистемных услуг (нечто похожее можно найти в работах [12-13]).
Устойчивое развитие представляет собой объединение социальной, экономической и экологической сфер жизни сообществ людей. И экономическая, и социальная составляющие устойчивого развития могут быть описаны с использованием функции Кобба - Дугласа [14] экспоненциального типа:
7
GWP = HKaSKaBKa3W"4ПNK+4 ;
7 ^ (1)
SSW = BKРС2 ПNK?'+2HKSKРп WР12M&3, i=1
где GWP - «отдача» производства (production of conventional economic goods and services; экономическая составляющая), SSW - показатель устойчивости социального обеспечения (sustainable social welfare; социальная составляющая); ai и рг- - положительные коэффициенты «эластичности» (если сумма коэффициентов эластичности равна единице, то функция Кобба - Дугласа является линейно однородной, т.е. она демонстрирует постоянную отдачу при изменении масштабов воздействий), HK - человеческий капитал (технологии и труд), SK - социальный капитал (социальные сети и институты), BK -созданный капитал (здания, дороги и др.), W - отходы, C - расход (помимо производства), NK - природный капитал (разбит на 11 экосистемных товаров и услуг, т.е. социальная составляющая включает и экологическую) и M -смертность [12]. Естественно, что отходы (W) и смертность (М) влияют на GWP и SSW отрицательно (в частности, в работе [12] смертность для разных сценариев входит в уравнения Кобба - Дугласа с отрицательным знаком [Р13 = -0,20]). Заметим, что статистика не по всем параметрам уравнения Кобба - Дугласа нам доступна при оценке экосистемных услуг по Самарской области, что приводит к необходимости редукции этих соотношений.
Допустим, что изменение параметра во времени происходит по экспоненциальному закону с параметрами a, b, c, которые определяются по регрессионным уравнениям, причем в дальнейшем b считается зависящим от сценария устойчивого развития (Si; прогноз делается на «глубину» 100 лет):
y = f(t) = a exp(b{Si}t) + с или ln(T) = ln(a) + b{Si}t, ^
b{Si} = b p i нормир. •
В нашем случае мы имеем четыре сценария возможного развития ситуации (см. табл. 1, 2). Если перевести результаты опроса в шкалу {0 ^ +2}, то получим оценки в последнем столбце табл. 3.
Таблица 3
Результаты опросов жителей России
Сценарий Россияне (n = 356) ßz нормир.
«Безумный Макс» -7,04 (±3,48) 1,4
«Большое правительство» 1,12 (±3,63) 1,0
«Путь к звездам» 2,28 (±5,04) 0,9
«Экотопия» 3,94 (±3,01) 0,8
Такая нормировка шкалы представляется удобной, так как один из сценариев («Большое правительство»), признанный «удовлетворительным» практически всеми категориями опрошенных, является как бы усредненным
и Рг нормир. = 1 а = Ь
Рассмотрим такой параметр, как «лесистость территории Самарской области»; его динамика представлена на рис. 2.
40 п
35 --
1696 1763 1868 1887 1914 1970 1988 2002 2010 2014
Рис. 2. Изменение лесистости Самарской области за последние 300 лет
Примечание. Лесистость за 1696-1914 гг. приведена по данным М. А. Цвет-кова, за 1970 г. - по данным «Атласа лесов СССР», за 1988-2014 гг. - по данным Госкомстата России [15].
Эта 300-летняя динамика описывается уравнением
у = 14000ехр(-0,0035?). (3)
В этом случае коэффициент Ь{8г] = -0,0035 Р, нормир Для различных
сценариев Р,нормир приведены в табл. 3.
Используя уравнение у = /(0 и подставляя различные значения
Р, нормир , получим прогнозы изменения лесистости Самарской области при
реализации сценария г (рис. 3).
Две крайние ситуации - оптимистическая («Экотопия») и пессимистическая («Безумный Макс») - дают весьма нереалистические прогнозы: в первом случае через 100 лет лесистость должна превысить лесистость начала 1700 г. и составить примерно 39 % (рост к современному состоянию на 300 %), во втором - уменьшиться до 0,5 %. Более адекватные оценки дают два других сценария: «Большое правительство» (все остается, как есть сегодня) ведет к уменьшению лесистости до 9 %, а «Путь к звездам» увеличивает лесистость до 18 % (уровень начала ХХ в.).
Мы отдаем себе отчет в том, что предложенная экспоненциальная модель весьма груба и требует дальнейшего совершенствования, но и она позволяет «ранжировать» сценарии устойчивого развития и удовлетворительно оценить (в большей степени качественно) ее прогностические способности.
50
40 -
0
1600
1700
1800
1000
2000
2100
1
2
-3
— 4
Рис. 3. Реальные значения (точки), аппроксимирующая кривая лесистости Самарской области за 300 лет и прогнозируемые изменения лесистости при реализации сценария /: 1 - «Безумный Макс»; 2 - «Большое правительство» и прогноз по исходному уравнению; 3 - «Путь к звездам»; 4 - «Экотопия»
Сценарный анализ с его качественными и количественными компонентами является полезным методом организации информации, видения и обсуждения альтернативных путей развития региона в будущем. Он также ценен для выявления масштабов проблем, которые еще предстоит решить. Сценарии поднимают фундаментальные вопросы о цели развития, а также намечают вероятные пути достижения желаемого устойчивого будущего.
Результаты эколого-социологического анализа сценариев развития человечества показали, что два близких сценария («Большое правительство» и «Путь к звездам») попадают в зону «окна жизнеспособности», что интерпретируется нами как состояние, которое наиболее близко к устойчивому развитию региона.
Прогноз изменения лесистости Самарской области на 2100 г. по синтезированной модели с учетом результатов эколого-социологического анализа сценариев развития человечества показал, что в худшем варианте (сценарий «Безумный Макс») лесистость уменьшится до 0,5 % от площади области, при неизменных условиях («Большое правительство») - до 8 %, при оптимистическом сценарии («Экотопия») - увеличится до уровня 1700 г. Сценарий «Путь к звездам» представляется наиболее адекватным сценарием общественного развития, при котором уровень лесистости увеличивается до 18 %.
1. Nemarundwe, N. Future Scenarios as an Instrument for Forest Management: Manual for Training Facilitators of Future Scenarios / N. Nemarundwe. - Bogor, Indonesia, 2003.
2. Costanza, R. Four visions of the century ahead: Will it be Star Trek, Ecotopia, Big Government or Mad Max? / R. Costanza // Futurist. - 1999. - Vol. 33, № 2. - P. 23-28.
Заключение
Список литературы
3. Bossel, H. Earth at a Crossroads: Paths to a Sustainable Future / H. Bossel. - Cambridge (UK) : Cambridge University Press, 1998. - 356 p.
4. Meadows, D. H. The Limits to Growth: A Report for the Club of Rome's Project on the Predicament of Mankind / D. H. Meadows, D. L. Meadows, J. Randers, W. W. Behrens. - New York : Universe Books, 1972. - 205 p.
5. Розенберг, Г. С. Эколого-социологический анализ сценариев устойчивого развития / Г. С. Розенберг, А. Г. Розенберг // Вестник Волжского университета им. В. Н. Татищева. - 2006. - № 6. - С. 103.
6. Розенберг, А. Г. Экотопия: к чему стремиться? (Сценарии устойчивого развития - сравнительные социологические опросы студентов, школьников и научных сотрудников-экологов) / А. Г. Розенберг, Н. Ф. Рянский, Г. С. Розенберг // Вестник Нижневартовского государственного университета. - 2009. - № 1. -С. 68-86.
7. Кудинова, Г. Э. Сценарии устойчивого развития / Г. Э. Кудинова, А. Г. Розенберг, В. С. Юрина, С. С. Зибарев, М. Н. Иванов // Современные исследования социальных проблем. - 2011. - Т. 8, № 4. - С. 74-83.
8. Goerner, S. J. Quantifying economic sustainability: implications for free-enterprise theory, policy and practice / S. J. Goerner, B. Lietaer, R. E. Ulanowicz // Ecol. Economics. - 2009. - Vol. 69. - P. 76-81.
9. Lydenberg, S. The Potential Use of Sustainability Scenarios as a Supplement to Stock Price in Equity Valuation by Long-term Investors / S. Lydenberg. - New York : Domini Social Investments LLC, 2014. - 52 p.
10. Ulanowicz, R. E. The Third Window: Natural Life Beyond Newton & Darwin / R. E. Ulanowicz. - West Conshohocken : Templeton Foundation Press, 2009. - 196 p.
11. Моисеев, Н. Н. «Устойчивое развитие» или «Стратегия переходного периода» / Н. Н. Моисеев // Заслон средневековью / Н. Н. Моисеев. - М. : Тайдекс Ко, 2003. -С. 281-299.
12. De Groot, R. S. A typology for the classification, description and valuation of ecosystem functions, goods and services / R. S. de Groot, M. A. Wilson, R. M. J. Boumans // Ecol. Econ. - 2002. - Vol. 41, № 3. - P. 393-408.
13. De Vries, B. J. M. Scenarios: guidance for an uncertain and complex world / B. J. M. de Vries // Sustainability or Collapse? An Integrated History and Future of People on Earth / ed. by R. Costanza, L. J. Graumlich, W. Steffen. - Cambridge (USA) : MIT Press, 2006. - P. 379-398.
14. Шараев, Ю. В. Теория экономического роста / Ю. В. Шараев. - М. : ГУ ВШЭ, 2006. - 254 с.
15. Розенберг, Г . С . Волжский бассейн: на пути к устойчивому развитию / Г. С. Розенберг. - Тольятти : ИЭВБ РАН ; Кассандра, 2009. - 477 с.
References
1. Nemarundwe N. Future Scenarios as an Instrument for Forest Management: Manual for Training Facilitators of Future Scenarios. Bogor, Indonesia, 2003.
2. Costanza R. Futurist. 1999, vol. 33, no. 2, pp. 23-28.
3. Bossel H. Earth at a Crossroads: Paths to a Sustainable Future. Cambridge (UK): Cambridge University Press, 1998, 356 p.
4. Meadows D. H., Meadows D. L., Randers J., Behrens W. W. The Limits to Growth: A Report for the Club of Rome's Project on the Predicament of Mankind. New York: Universe Books, 1972, 205 p.
5. Rozenberg G. S., Rozenberg A. G. Vestnik Volzhskogo universiteta im. V. N. Tatishche-va [Bulletin of Tatishchev Volga University]. 2006, no. 6, p. 103.
6. Rozenberg A. G., Ryanskiy N. F., Rozenberg G. S. Vestnik Nizhnevartovskogo gosu-darstvennogo universiteta [Bulletin of Nizhnevartovsk State University]. 2009, no. 1, pp. 68-86.
7. Kudinova G. E., Rozenberg A. G., Yurina V. S., Zibarev S. S., Ivanov M. N. Sovremen-nye issledovaniya sotsial'nykh problem [Modern research of social problems]. 2011, vol. 8, no. 4, pp. 74-83.
8. Goerner S. J., Lietaer B., Ulanowicz R. E. Ecol. Economics. 2009, vol. 69, pp. 76-81.
9. Lydenberg S. The Potential Use of Sustainability Scenarios as a Supplement to Stock Price in Equity Valuation by Long-term Investors. New York: Domini Social Investments LLC, 2014, 52 p.
10. Ulanowicz R. E. The Third Window: Natural Life Beyond Newton & Darwin. West Conshohocken: Templeton Foundation Press, 2009, 196 p.
11. Moiseev N. N. Zaslon srednevekov'yu [A screen from the Middle Ages]. Moscow: Tay-deks Ko, 2003, pp. 281-299.
12. De Groot R. S., Wilson M. A., Boumans R. M. J. Ecol. Econ. 2002, vol. 41, no. 3, pp. 393-408.
13. De Vries B. J. M. Sustainability or Collapse? An Integrated History and Future of People on Earth. Cambridge (USA): MIT Press, 2006, pp. 379-398.
14. Sharaev Yu. V. Teoriya ekonomicheskogo rosta [The territory of economic growth]. Moscow: GU VShE, 2006, 254 p.
15. Rozenberg G. S. Volzhskiy basseyn: naputi k ustoychivomu razvitiyu [The Volga basin: towards sustainable development]. Tolyatti: IEVB RAN; Kassandra, 2009, 477 p.
Розенберг Анастасия Геннадьевна
младший научный сотрудник, Институт экологии Волжского бассейна РАН (Россия, г. Тольятти, ул. Комзина, 10)
E-mail: chicadivina@yandex.ru
Костина Наталья Викторовна
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт экологии Волжского бассейна РАН (Россия, г. Тольятти, ул. Комзина, 10)
E-mail: knva2009@yandex.ru
Розенберг Геннадий Самуилович доктор биологических наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор, Институт экологии Волжского бассейна РАН
(Россия, г. Тольятти, ул. Комзина, 10) E-mail: genarozenberg@yandex.ru
Rozenberg Anastasia Gennadyevna Junior staff scientist, Institute of the Volga River Basin Ecology of RAS (10 Komzina street, Togliatti, Russia)
Kostina Natalia Viktorovna Candidate of biological sciences, senior staff scientist, Institute of the Volga River Basin Ecology of RAS (10 Komzina street, Togliatti, Russia)
Rozenberg Gennady Samuilovich Doctor of biological sciences, professor, corresponding member of RAS, director, Institute of the Volga River Basin Ecology of RAS
(10 Komzina street, Togliatti, Russia)
УДК 502.335;504.052 Розенберг, А. Г.
Прогноз изменения лесистости Самарской области при реализации сценариев устойчивого развития / А. Г. Розенберг, Н. В. Костина, Г. С. Розенберг // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2016. - № 1 (13). - С. 83-91.
