Биоразнообразие и биоресурсная емкость морской среды в адаптивной модели эколого-экономической системы берег – море

И. Е. Тимченко✉, Е. М. Игумнова

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: timchenko.syst.analysis@mhi-ras.ru

Аннотация

Построена адаптивная модель управления процессами потребления морских биоресурсов береговой экономической подсистемой, являющейся частью эколого-экономической системы берег – море. Морская часть модели представлена адаптивным вариантом модели планктонной динамики и круговорота азота, в которой усваиваются наблюдения концентрации хлорофилла а. Управление объемом потребляемых биоресурсов основано на слежении за отклонениями индекса биоразнообразия морской среды от своего среднего (невозмущенного) значения, которое представлено как оценка стационарной величины биоресурсной емкости среды. Предложена интегральная модель биоресурсной емкости, контролирующая баланс скоростей потребления и воспроизводства морских биоресурсов. Уравнения модели построены методом адаптивного баланса влияний с коэффициентами влияний, выраженными через нормированные отношения средних значений переменных. Чтобы сохранить биоразнообразие морской среды, правые части уравнений содержат агенты управления сценариями эколого-экономических процессов. Эти агенты обеспечивают наложение на береговую экономическую подсистему штрафных санкций за загрязнение моря. Приведены результаты вычислительных экспериментов, подтверждающие экономическую целесообразность перевода береговой подсистемы на новые технологии, которые способствуют повышению рентабельности потребления биоресурсов и сохраняют биоресурсную емкость морской среды. Показано, что биоресурсная емкость морской среды представляет собой интегральную величину индекса биоразнообразия, определяемую на некотором интервале времени. Таким образом, для рационального использования биоресурсов прибрежной зоны моря необходимо контролировать как биоразнообразие, так и биоресурсную емкость морской среды. Эти два показателя экологического состояния прибрежной зоны моря служили критериями управления интегральной эколого-экономической системой берег – море, использованными для получения экономической выгоды от потребления морских биоресурсов при условии сохранения качества морской среды.

Ключевые слова

адаптивная модель, морская экосистема, биоразнообразие и биоресурсная емкость морской среды, штрафы за загрязнение, агенты управления, сценарии эколого-экономических процессов

Благодарности

Работа выполнена по теме 0827-2018-0004 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей» (шифр «Прибрежные исследования»).

Для цитирования

Тимченко И. Е., Игумнова Е. М. Биоразнообразие и биоресурсная емкость морской среды в адаптивной модели эколого-экономической системы берег – море // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 3. С. 223–236. EDN YNHCTR. doi:10.22449/0233-7584-2018-3-223-236

Timchenko, I.E. and Igumnova, E.M., 2018. Biodiversity and bio-resource capacity of marine environment in the adaptive model of the ecological-economic system coast-sea. Physical Oceanography, 25(3), pp. 207-219. doi: 10.22449/1573-160X-2018-3-207-219

DOI

10.22449/0233-7584-2018-3-223-236

Список литературы

  1. Daly H., Farley J. Ecological Economics: Principles and Applications. Washington, DC : Island Press. 2010. 544 р.
  2. Voinov A. Systems science and modeling for ecological economics. New York : Academic Press, 2008. 430 p.
  3. Shogren J. F., Parkhurst G. M., Settle C. Integrating economics and ecology to protect nature on private lands: models, methods, and mindsets // Environ. Sci. Policy. 2003. Vol. 6, iss. 3. P. 233–242. https://doi.org/10.1016/S1462-9011(03)00041-8
  4. Crépin A.-S., Norberg J., Mäler K.-G. Coupled economic-ecological systems with slow and fast dynamics – modelling and analysis method // Ecol. Economics. 2011. Vol. 70, iss. 8. P. 1448–1458. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2011.02.004
  5. Pearce D., Moran D. The economic value of biodiversity. London : Earthscan, 1994. 172 p. URL: https://is.gd/S3Wb9Y (дата обращения: 30.04.2018).
  6. Timchenko I. E., Igumnova E. M., Timchenko I. I. Adaptive balance models for environmental-economic systems. CreateSpace Independent Publishing Platform, 2016. 486 p.
  7. Научное обоснование экологического нормирования антропогенного воздействия на морскую экосистему (на примере Балтийского моря) / Ю. А. Израэль [и др.] // Океанология. 1988. Т. 28, вып. 2. C. 293–299.
  8. Ivanov V. A., Igumnova E. M., Timchenko I. E. Coastal zone resources management. K. : Academperiodika. 2012. 304 pp.
  9. Ofiara D. D., Seneca J. J. Economic losses from marine pollution: A handbook for assessment. Washington, DC : Island Press, 2001. 320 p.
  10. Integrated ecological economic modeling of the Patuxent River watershed, Maryland / R. Costanza [et al.] // Ecological Monographs. 2002. Vol. 72, iss. 2. P. 203–231. https://doi.org/10.1890/0012-9615(2002)072[0203:IEEMOT]2.0.CO;2
  11. Samhouri J. F., Levin P. S. Linking land- and sea-based activities to risk in coastal ecosystems // Biol. Conserv. 2012. Vol. 145, iss. 1. P. 118–129. https://doi.org/10.1016/j.biocon.2011.10.021
  12. A global map of human impact on marine ecosystems / B. S. Halpern [et al.] // Science. 2008. Vol. 319, iss. 5865. P. 948–952. doi:10.1126/science.1149345
  13. Elofsson K., Folmer H., Grey I.-M. Management of eutrophicated coastal ecosystems: a synopsis of the literature with emphasis on theory and methodology // Ecological Economics. 2003. Vol 47, iss. 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1016/j.ecolecon.2003.09.001
  14. McCay B. J., Jones P. J. S. Marine protected areas and the governance of marineecosystems and fisheries // Conserv. Biol. 2011. Vol. 25, iss. 6. P. 1130–1133. https://doi.org/10.1111/j.1523-1739.2011.01771.x
  15. Incorporating ecosystem services in marine planning: The role of valuation / T. Börger [et al.] // Mar. Policy. 2014. Vol. 46. P. 161–170. https://doi.org/10.1016/j.marpol.2014.01.019
  16. Murray J. D. Mathematical biology II: Spatial models and biomedical applications. N.-Y. : Springer, 2008. 736 p.
  17. Sharov A. A. The Life-system approach: a system paradigm in population ecology // Oikos. 1992. Vol. 63, no. 3. P. 485–494. doi:10.2307/3544976
  18. Тимченко И. Е., Иващенко И. К., Игумнова Е. М. Управление эколого-экономическими процессами накопления и ассимиляции загрязнений в прибрежной морской среде // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 1. C. 72–88. doi:10.22449/0233-7584-2017-1-72-88
  19. Fasham M. J. R., Ducklow H. W., McKelvie S. M. A nitrogen-based model of plankton dynamics in the oceanic mixed layer // J. Mar. Res. 1990. Vol. 48, no. 3. P. 591–639. https://doi.org/10.1357/002224090784984678
  20. Тимченко И. Е., Игумнова Е. М., Тимченко И. И. Системный менеджмент и АВС-техно-логии устойчивого развития. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2000. 225 с.
  21. Самарский А. А., Гулин А. В. Численные методы. М. : Наука, 1989. 429 с. URL: http://bookre.org/reader?file=445121 (дата обращения: 30.04.2018).

Скачать статью в PDF-формате