_{تالیف: دکتر سلطانی نژاد}

"بنام خداوند بزرگ"

سیستمها در محیط زیست

 

یک سیستم محیط زیستی مجموعه ای از قستمها است که به ذخائر(storages) و جریانها(flows) معروفند.

 

 

"بنام خداوند بزرگ"

سیستمها در محیط زیست

 

یک سیستم محیط زیستی مجموعه ای از قستمها است که به ذخائر(storages) و جریانها(flows) معروفند.

 

این دو مجموعه بصورت پیوسته بر هم دیگر اثر گذاشته و الگوهای قابل پیش بینی و منظمی تولید می نمایند، به بیان دیگر رفتار سیستمها از واکنش بین ذخائر و جریانات آنها قابل تشخیص است.

پس یک انباره (مخزن) بخشی از یک سیستم است که انرژی و ماده در یک دوره طولانی در آن انبار و ذخیره می گردد.

بعنوان مثال: ابرها، انباره های آب در یک سیستم اقلیمی، محسوب می شوند و یا چربیها انبار ذخیره انرژی در موجودات زنده هستند. در عوض جریانها ،حرکات انرژی و مواد در بین انبارها می باشند.

بعنوان مثال: باران جریانی است که آب را از ابرها (انباره) به خاک(مواد) منتقل می کند. یا شکار کردن، عملی است که یک حیوان ، جانور دیگری را می خورد، لذا جریان انرژی از شکار به شکار چی  ساری و جاری میگردد.

رفتار قابل پیش بینی سیستم ها در محیط زیست:

سیستمها، جریانها و انباره هائی دارند که در طول زمان و مکان بصورت بسیار منظم و برنامه ریزی شده  ئی تغییر می کنند.

نظم، یک مفهوم نسبی است که می توان  آن را در برابر، بی نظمی تعریف کرده و درک نمود. بی نظمی مترادف و معادل کلمه اتفاقی و تصادفی است، در واقع نبود یک الگوی معنی دار و منظم به معنای بی نظمی است.

تسلسلهای تصادفی هیج گونه اطلاعاتی را ارائه نمی دهند و لذا نمی توانند در پیش بینی ها و پیش گوئیهای آینده مورد استفاده قرار گیرند.

برای مثال: نتیجه پرتاب یک سکه 100 تومانی کاملاً تصادفی است و از الگوی منظمی پیروی نمی کند، در واقع پنجاه درصد شانس اینکه سکه خط باشد وجود دارد و پنجاه درصد شانس اینکه شاه چراغ باشد، متصور است.

اگر این توالی تکرار گردد مشخص می شود که شاه چراغ  یا خط بودن سکه های ناشی از پرتاب ، از الگوی منظمی پیروی نمی کنند.

با توجه به اینکه بدون پیروی کردن از یک الگوی منظم، امکان و پیش بینی قضایا و پدیده ها وجود ندارد، لذا اتفاقات و تصادفات، در نبود سیستمها با  بی نظمی همراه بوده و معمولا  از الگوهای مشخصی پیروی نمی کنند.

در عوض پدیده ها در حضور سیستمها ،از الگوهای منظم و غیر اتفاقی تبعیت می کنند.

برای مثال: سیستم اقلیم از یک الگوی منظم درجه حرارت و نزولات جوی در طول زمان و مکان پیروی می کند.

لذا می بینیم که نزولات جوی فراوانی در نزدیک خط استوا و بارش های بسیار کمتری در عرضهای جغرافیای 30 درجه شمالی و 30 درجه جنوبی خط استوا پدیدار می گردد.

الگوهای منظم رفتار گذشته یک سیستم به ما این اجازه را می دهد که در خصوص نتایج آینده آن حدس علمی بزنیم.

این رفتار علمی و آگاهانه بدین معنی است که به پیش بینی های ما در خصوص حوادث آینده صحیح تر از حدس های تصادفی  کمک خواهد بود.

آیا سیستمها دارای هدف هستند؟:

با توجه به توضیحات فوق و تعاریف مربوط به نظم پذیری و قابلیت پیش بینی و پیش گوئی سیستمها، می توان نتیجه گرفت که مسلماً هر سیستم  منظمی دارای اهداف مشخص نیز   می باشد. به عنوان مثال نزولات جوی و الگوهای مربوط به نوسانات درجه حرارت در اقلیم های مختلف، حاکی از آن است که مناطق، با توجه به خصوصیات و ویژیگیهای خود باید با این درجه حرارت یا این نزولات جوی به زندگی ادامه دهند و این تغییرات در واقع نشانه کنترل هوشمندانه سیستم های محیط زیستی است.

هدف از تغییرات احتمالی در پارامترهای جوی متعادل کردن سیستم برای حیات پایدار است.

سایر رفتارهای منظم و قابل پیش بینی توسط اصول عینی نیز قابل حصول است.

چارلز داروین(Charles Darwin) اولین دانشمندی بود که یک روش معمولی از ارزیابی رفتارهای سیستمهای بیولوژیکی  را بدرستی تشریح نمود.

بر اساس تحقیقات داروین، رفتار سیستمهای بیولوژیکی در محیط زیست، در واقع در تعداد فرزندانی است که آنها برای نسل های آینده از خود بجای می گذارند.او این پدیده را انتخاب احسن  نام نهاد.

رفتار سیستم در انتخاب احسن فوق العاده موثر است و سازگاری موجودات زنده مانده را برای تولید مثل بیشتر، افزایش داده و شانس زنده ماندن را برای فرزند آوری بالا می برد.

لذا یکی از اهداف مهم سیستم ها  در حفاظت از محیط زیست، تطابق دادن پدیده در انتخاب نوع فعالیت بخش هائی از محیط زیست با واقعیت های محیطی است، بدین معنی که رفتار سیستم های مستقر در محیط زیست، در واقع سامان دادن سیستمهای استفاده صحیح از منابع طبیعی، اصلاح و ترمیم سیستمهای اقتصادی است، بنحویکه رفتار آنها مطابق اصول عملیاتی پایداری در سیستمها امکان پذیر گردد.

رفتار سیستمهای محیط زیستی چگونه ایجاد می گردد؟

در بحث قبلی توضیح دادم که در محیط زیست، همواره نظم و پیش بینی وجود دارد و سیستم نامنظم از اصالت لازم برخوردار نمی باشد لذا، سئوال مهم دیگری مطرح می شود که آیا این نظم و سازمان یافتگی موجود در محیط زیست با قوانین ترومودنیامیک و اصول انرژی در تضاد است؟

جواب منفی است، برای اینکه در محیط زیست و طبیعت، انباره ها و جریانها به گونه ای عمل می کنند که همواره با قوانین ترمودینامیک و اصول آنتروپی سازگارهای داشته باشند.

استفاده از انرژی برای تولید نظم و سازمان یافتگی:

راستی چرا ذخار و جریانهای موجود در سیستمها، بطور منظم رشد یافته و در طول زمان و مکان تغییر می کنند؟

جواب این مهم در قانون دوم ترمودینامیک نهفته است.

(Second Law of Thermodynamic)

قانون دوم ترمودینامیک به ما می گوید که انرژی و ماده بصورت طبیعی از آنتروپی پائین (highly ordered) به آنتروپی بالا ( highly disorganized) جریان دارند.

این گونه تفاوتها در آنتروپی(Entropy)، گرادیانgradient(شیب) انتروپی نام دارند. یعنی اینکه دامنه تغییرات مربوط به انرژی  و ماده از نظم به بی نظمی و از کیفیت بالا به کیفیت پائین در نوسان است.

بعنوان مثال: تفاوت در غلظت یونهای سدیم، گردیانی را تشکیل می دهد که باعث جریان خود به خودی (spontaneous)یونها از مناطق غلظت بالا به مناطق با غلظت پائین میگردد. گردیان یا شیب بصورت خلق الساعه ایجاد نمی گردد و انرژی مسئول ایجاد ان است، یعنی برای تولید گرادیان نیازمند انرژی هستیم.

برای اینکه این مفهوم را بدرستی توضیح دهم به مثال زیر توجه کنید:

سلولهای عصبی علائم و سیگنالها را از مغز گرفته و به سایر اندامهای بدن می رسانند و نیز پالسها را از اندامها به مغز هدایت می کنند.

این سلولها برای نیرومند ساختن و حرکت دادن پمپای سدیم(Sodium Pumps) از انرژی استفاده کرده و یونهای سدیم را از یک منطقه با غلظت پائین(دورن سلول) به منطقه ای با غلظت بالاتر(بیرون از سلول) منتقل می کنند.

سیستم ها نیز دارای جریانهای طبیعی بوده و با قوانین ترمودینامیک سازگاری دارند.

در چنین فرآیندی نیاز آنچنانی به انرژی نیست و هنگامیکه یک سلول عصبی تحریک   می گردد، (fires) مجراها را باز کرده و اجازه می دهد یونهای سدیم بصورت خود به خودی از یک منطقه با غلظت بالا به منطقه ای با غلظت پائین جریان یابند.

این جریان طبیعی و خلق الساعه در سیستم ها، اطلاعات را از مغز و به مغز، بصورتی بسیار سریع منتقل می نماید.

بدین ترتیب الگوهای تولید شده توسط جریانهای طبیعی و غیر طبیعی مواد و انرژی نهایتاً بستگی به منابع جدید انرژی دارند و در صورت نبود انرژی لازم سیستمها از الگوهای معتبر و منظم پیروی نخواهند نمود.

این موضوع بدلیل آنست که انرژی در چنین حالتی غیر قابل بازیافت است و لذا سیستمها برای زنده ماندن و کار کردن، به منابع جدید انرژی نیاز دارند. بدون تغذیه مداوم انرژی، پرکاری سیستم متوقف خواهد شد و الگوی نظم نیز از بین می رود.

هوموستاز(Homeostasis) و نقش آن در تصحیح ناهنجاریها و برقراری نظم:

محیط زیست سیاره زمین که از سیستمهای زیادی تشکیل یافته است بصورت مداوم تغییر می کند.

بعنوان مثال: باران می آید و زمانی هم نمی آید، درجه حرارت  دچار افزایش و کاهش میشود. منابع طبیعی تجدید حیات یافته و کم شدن آنها نیز متحمل است، هر کدام از تغییرات فوق قادرند در سیستمها ناهنجاریهائی ایجاد کرده و با تغییر الگوی ذخائر و جریانها، سیستم ها را از درجه نظم خارج کنند.

درک درست اینکه بدانیم یک سیستم چگونه در مقابل ناهنجاریها از خود عکس العمل نشان می دهد، مستلزم این است که از کارکرد سیستم  بخوبی مطلع باشیم.

بعضی از سیستم ها در مواجه با ناملایمات قادرند رفتار خود را حفظ کرده و بصورت معمول کار کنند، این قدرت و توانمندی سیستم، هوموستاز نام دارد.

هوموستاز توسط توانمندی سیستم برای حفظ ذخائر و جریانات قابل اندازه گیری است، که در شکل درجه تنظیم مقبولیت یافته است.

بعنوان مثال: نقطه تنظیم (Set Point) درجه حرارت بدن 37 درجه سانتیگراد است و این میزان درجه حرارت برای نوع انسان، معمول و نرمال تلقی گشته است.

برای تشخیص قدرت هومستاز یک سیستم راههای زیادی وجود دارد، ثبات و استحکام پدیده ایست که توانمندیهای سیستم را برای برگشت به نقطه تعادل و تنظیم خودگردان محقق می سازد.

درعوض یک سیستم ناپایدار در مواجه با ناملایمات، نمی تواند از خود دفاع کرده و به نقطه تعادل و تنظیم خودبخودی نیز باز نمی گردد. توانمندی یک سیستم دربرابر چنین ناهنجاریهائی  مقاومت محیط زیستی نام دارد.

یک سیستم مقاوم هنگامیکه با یک تغییر کوچک مواجه شود، قادر است از خود دفاع کرده و به حالت اولیه برگردد.

سیستمهای زنده معمولاً در برابر تغییرات بسیار وسیع، نمی توانند مقاومت کرده و نهایتاً از بین می روند و در چنین حالتی هوموستاز کارائی لازم را از دست داده و بدلیل فشارهای ناشی از ناملایمات وسیع، قادر به برگرداندن سیسم بحالت اولیه نیست، چنین وضعیتی زمانی پیش می آید که حجم گسترده ای از ناهنجاریها سیستم های زنده را

درگیر ناملایمات میکند.

بعنوان مثال: درجه حرارت بدن انسان توسط سیستم هوموستاز هموراه در 37 درجه سانتی گراد، در تعادل است ، در صورتیکه ناهنجاریها بر بدن انسان غلبه کنند و آنرا به زیر 31 درجه یا بالای 42 درجه سانتی گراد برسانند، در چنیم حالتی مکانیزم هومستاز، بخوبی عمل نکرده و انسان احتمالاً به واسطه کمبود حرارت و  یا حرارت بیش از حد از بین خواهد رفت.

بدین ترتیب، سیستم های  خود گردان در محیط زیست در برابر ناملایمات جزئی، مقاومند و قادرند بخوبی از خود دفاع کرده و به حالت تعادل اولیه دست یابند و در صورتیکه ناهنجاریها بسیار وسیع باشند وخارج از  توان هوموستاز قرار گیرند، در چنین حالتی سیستمهای زنده با اختلالات جدی همراه گشته و نهایتاً از بین می روند.

تولید رفتارهای متعادل و خود تنظیم در محیط زیست:

در بحث قبلی توضیح دادم که هوموستاز، قدرت و توانمندی یک سیستم در مواجه با ناهنجاریها است و در چنین حالتی سیستم های زنده قادرند در برابر ناملایمات خود را حفظ کرده و در نقطه تعادل قرار گیرند.

برای درک اینکه چگونه بعضی از سیستمهای زنده می توانند تولید هوموستاز(تعادل) کنند، یعنی رفتار متعادل داشته باشند، لازم است ارتباط بین قسمت های سیستم را طبقه بندی کرده و این ارتباطات را ردگیری نمائیم.

قسمت های یک سیستم می توانند توسط دو گونه ارتباط، یعنی ارتباط مثبت و منفی با هم دیگر پیوند بخورند.

یک ارتباط مثبت بدین معنی است که یک افزایش در یک بخش از سیستم باعث افزایش در قسمت دیگر آن می شود و به همین ترتیب در ارتباط منفی کاهش در یک قسمت در سیستم باعث کاهش در قسمت دیگر سیستم می گردد.

بعنوان مثال: سقوط تمدنهای باستانی را به واسطه تخریب محیط زیست در نظر بگیرید، ارتباط مثبت بین جمعیت انسانی و در نتیجه به زیر کشت رفتن زمین های کشاورزی بیشتر، بدین معنی است که با جمعیت بیشتر، غذای بیشتری نیز مورد نیاز است، و برای غذای بیشتر کشاورزی بیشتری باید مدنظر قرار می گرفت.

ارتباط بین جمعیت با کشاورزی توسط یک فرمول ریاضی قابل تبین است، بگونه ایکه یک متغیر را با دیگری مرتبط می سازد.

در تمدنهای باستانی در حدود 0.8 هکتار زمین کشاورزی برای غذادادن هر نفر زیر کشت می رفت، بدین معنی که جمعیت یک متغیر غیر مستقل بود که باعث تغییر در متغیر مستقل زمین کشاورزی می گردید.

آنها برای غذا دادن مردم از الگوی ذیل پیروی میکردند:

تعداد جمعیت X 0.8    =  زمین کشاورزی

بعنوان مثال، در تمدن های باستانی مایاها برای غذا دادن 500 نفر به میزان 400 هکتار زمین کشاورزی برای تولید غذا  مورد نیاز بود.

بدین ترتیب ارتباط مثبت بین جمعیت و زمین کشاورزی مورد کشت برای غذا دادن مردم وجود دارد. ارتباط بین متغیر غیر مستقل(جمعیت) و زمین کشاورزی بعنوان متغیر مستقل یک ارتباط خطی است، یعنی با افزایش جمعیت به تعداد 500 نفر، زمین کشاورزی زیر کشت برای غذا دادن تعداد جمعیت فوق به متراژ 400 هکتار افزایش می یابد.

از طرف دیگر، یک ارتباط منفی بدین معنی است که با تغییر در یک قسمت از سیستم، باعث می شود که قسمت دیگر سیستم که به این قسمت مرتبط است، به جهت مخالف حرکت کند.

یعنی اگر دو قسمت از یک سیستم یک ارتباط منفی داشته باشند، در چنین حالتی افزایش در یک بخش از سیستم باعث کاهش در بخش دیگر سیستم می گردد. وعکس این موضوع نیز صادق است.

در سقوط تمدنهای باستانی به واسطه تخریب محیط زیست ، ارتباطی منفی بین جمعیت آنها و نحوه استفاده از جنگل وجود داشته است، بدین معنی که با افزایش جمعیت، میزان برداشت از جنگل نیز افزایش یافته که این موضوع به نوبه خود باعث کاهش قابل ملاحظه جنگل گردیده است.

بدین ترتیب، ارتباط منفی بین جمعیت انسانی تمدنها باستانی و میزان برداشت از جنگل های موجود آنزمان ، یک ارتباط  غیر خطی(nonlinear) بوده است.

یعنی با افزایش 500 نفر به یک جمعیت 5000 نفری به میزان 2400 هکتار از جنگل کاهش می یابد، ولی با افزایش 500 نفر به یک جمعیت 8000 نفری به میزان در حدود 4700 هکتار از جنگل کاهش می یابد.

لذا ارتباطات مثبت و منفی بین قسمت های یک سیستم باعث می گردد که سیستمها بنحو متفاوتی عملکرد داشته باشند، ارتباطی که باعث افزایش قسمتهائی از سیستم شود و بعبارتی از روند خطی پیروی کند، باعث افزایش مصرف منابع، تولید آلودگی و در نهایت تخریب گسترده محیط زیست میگردد و ارتباطاتی که درمرحله اول افزایش و سپس کاهش منابع طبیعی  را همراه داشته باشند، ارتباطاتی غیر خطی بوده و غالباً سیستم را مخصوصاً در محیط زیست بنحو ویرانگری کنترل کرده و مانع بروز ناهنجاریهای دراز مدت می گردند.

این ارتباطات منفی و غیر خطی ، از ابزارهای بنیادین حفاظت محیط زیست هستند و غالباً سیستمها را بصورت خودکار بحالت تعدیل در می آورند.

در محیط  زیست همواره با دو بازخورد بنامهای حلقه بازخورد مثبت و بازخورد منفی روبرو هستیم.

طبق تعریف، حلقه بازخورد مثبت اثر ناملایمات را بعد از کامل شدن ان، بر محیط تغییر نمی دهد، بعنوان مثال، افزایش جمعیت باعث افزایش زیر کشت بردن زمین های کشاورزی و در نتیجه باعث افزایش غذائی جهانی می گردد و افزایش غذا، مجدداً باعث افزایش جمعیت جهان می شود.  مکانیزم های بازخورد مثبت از نظر حفاظت محیط زیست، غالباً ناپایدار بوده و سیستمهای محیط زیستی را از حالت تعادل خارج میگردانند، این چنین حلقه هائی اثرات ناهنجاری ها را چند برابر کرده و سیستمهای محیط زیستی را بیشتر و بیشتر بسوی ناهنجاری سوق می دهند.

البته در محیط زیست و سیستمهای طبیعی حلقه های بازخورد مثبت بسیار نادرند و مکانیزمهای بازخورد منفی، جلوی حلقه های بازخورد مثبت  را به صورت خودکار سد می کنند و در صورتیکه ناهنجاری به نقطه حاد خود برسد، حلقه های بازخورد منفی، با نقش ویرانگر خود، مجدداً سیستم ها را به حالت تعادل و نقطه پایدار بر می گردانند.

بطور کلی حلقه های بازخورد منفی قادرند سیستمهای محیط زیستی را به حالت هومستاز درآورده و به نقطه تعادل برسانند.

این حلقه ها در محیط زیست، ناملایمات و ناهنجاریها را خنثی کرده و سیستم را به نقطه تنظیم می رسانند.

بعنوان مثال: اگر مجدداً به تمدنهای باستانی و نحوه سقوط و ظهور آنها توجه کنید، این موضوع بخوبی قابل درک خواهد بود.

مردم تمدنهای باستانی به واسطه استفاده بیش از حد از  سرزمین های کشاورزی و تولید مجسمه های سنگین مجبور بودند، جمعیت خود را زیاد کرده تا بتوانند به تولید خواسته های حاکمان پرداخته و غذای بزرگان را نیز فراهم کنند، لذا آنها به واسطه این عملکرد ناشایست محیط زیستی، کشاورزی زیاد،و بیش از حد توان زمین های حاصل خیز از یک طرف و کشتار بی رحمانه حیوانات برای بدست آوردن پروتئین از طرف دیگر و مهمتر از همه اجازه ندادن به مکانیزم طبیعی تجدید حیات منابع تجدید شونده، همگی باعث گردید که درمواجه با حلقه بازخورد مثبت، مجموعه ای از برداشت های افزایشی از مواد و انرژی صورت گیرد و تعاقب این افزایش ها، نهایتاً منابع طبیعی به کاهش گرائید و در یک برگشت طبیعی، حلقه بازخورد منفی در شکلی ویرانگر و غم انگیز، سیستم های حیات را تعدیل کرد. یعنی جمعیت با قحطی رو به کاهش گذاشت و در نتیجه کاهش جمعیت، ساخت مجسمه ها متوقف گردید و نهایتاً منابع تجدید پذیر، مخصوصاً جنگل ها و سرزمین های کشاورزی مجدداً  فرصت تجدید حیات  یافتند. و بدین ترتیب پس از سقوط تمدنهای باستانی، تمدنهای در حال رشد دیگری پا به عرصه حیات گذاشت، با توضیح فوق مشخص می گردد که مکانیزمهای بازخورد منفی همواره در طبیعت در مرحله اول بنحو ویرانگری سیستمها را  در هم کوبیده  و در یک فراز و فرود مثبت و منفی  انها را تعدیل می نمایند و مجموعه ناهنجاریهای محیط زیستی اولیه و ثانویه را به حالت تعادل اولیه و پایدار (Set Point) بر می گردانند.

 

 

نقش انتخاب طبیعی در محیط زیست:

ناگفته نماند که بازخورد های مثبت و منفی نیز قادرند تولید

انتخاب طبیعی (natural selection)داشته باشند.

انتخاب طبیعی فرآیندی است که توسط آن نیازهای ارثی موجودات زنده و توانمندی آنها  تا  حدود بسیار زیادی به موجودی منابع طبیعی در محیط زیست  بستگی دارد.

بدین معنی، موجوداتی که شانس بهتری برای زنده ماندن و تولید مثل دارند، در محیط زیست باقی می مانند  و این انتخاب در واقع انتخاب احسن محیط زیست است.

انتخاب طبیعی از حقیقتی استفاده می کند که فرزندان موجودات زنده از نظر رفتار و شناخت دقیقاً همانند والدینشان نیستند و در اکثر موارد مثل والدین عمل نمی کنند و اساساً این تمایزات و متغیرات مواد خام(raw material) انتخاب طبیعی را شکل   می دهد.

بر این اساس، میزان تغییرات موجود در نسل های جدید موجودات زنده تا حدود زیادی بستگی به چگونگی تولید مثل موجودات دارد.

لذا موجوداتی که تولید مثل غیر جنسی (asexually) دارند، نسبتاً از تغییرات کمتری برخوردارند، در عوض موجوداتی که بصورت جنسی (Sexually) تولید مثل می کنند، تغییرات گسترده ای در فرزندان آنها ایجاد می گردد، این موضوع بخاطر آن است که فرزندان نصف مواد ژنیتکی خود را از مادر و نصف دیگر را از پدر دریافت می کنند.

لذا انتخاب طبیعی بر تفاوتهائی متمرکز است که برای حیات و زنده ماندن موجودات بسیار حیاتی و اساسی است.

توانمندیهائی از قبیل دستیابی به غذا و فرار از شکارچیان از جمله خصوصیات موجوداتی است که بر اساس انتخاب طبیعی زنده مانده اند.

البته اینکه خصوصیات یک موجود به او کمک می کند که غذا بدست آورد یا از شکار فرار کند، همگی به محیطی بستگی دارد که موجود زنده در آن زندگی می کند، اگر محیط از ساختار فیزیکی و شیمیائی مناسبی برخوردار باشد و گونه های دیگر هم در آن زندگی کنند رقابت ها بنحو بی امانی تداوم می یابد.

بدین ترتیب هر اندازه که محیط زیست غنی از منابع طبیعی باشد و شرایط اقلیمی مناسب حیات موجودات زنده گردد، در چنین شرایطی  اگر  تغییرات ناگهانی محیط زیستی بوجود آید، تنها موجوداتی می توانند به حیات خود ادامه دهند که بتوانند بر شرایط سخت محیط فائق آمده و از تطابق پذیری بالائی برخوردار باشند، و انتخاب طبیعی این شرایط را برای موجودات تطابق پذیر بعنوان انتخاب احسن فراهم می نماید.

چرا مدیریت و اداره سیستمها فوق العاده مشکل است؟

درک درست اینکه سیستم چیست و رفتار آن چگونه است، مسئله ای است بسیار مهم که در توسعه عادتهای زندگی پایدار کاربرد فراوانی دارد.

همه می دانیم که فعالیتهای اقتصادی به طرق متعددی بر محیط زیست اثر می گذارند و در چنین حالتی منابع طبیعی و خدمات محیط زیستی سریع از آنکه تجدید حیات یابند، مورد استفاده قرار گرفته و با کاهش قابل ملاحظه روبرو می گردند.

پس طبیعی است سئوال کنیم، چرا جوامع انسانی در ارتباط  با حفاظت منابع و حمایت از محیط زیست رفتاری دوگانه و بشدت ناپایدار دارند؟

غیر متنظره ها و عدم پیش بینی ها در محیط زیست:

سیستمها معمولاً رفتارهائی منظم، قابل پیش بینی و هدفمند از خود نشان می دهند.

ولی این رفتارها همیشه منجر به نتایج از پیش تعیین شده نمی گردد. ما دقیقاً نمی دانیم  کدام سیستمها رفتارهای درستی از خود نشان می دهند. بعنوان مثال در مورد ظهور و سقوط تمدنهای باستانی  دقیقا  نمی دانیم  آنها چه مقدار غذا می توانستند تهیه کنند و این موضوع به خاطر آن است که الگوهای جوی متفاوتی وجود داشته است.

مثلاً میزان نزولات جوی سال به سال متفاوت بوده است. لذا عدم پیش بینی کامل بدین معنی است که رفتار سیستم در برگیرنده عناصری از عدم قطعیت است.

لذا دانشمندان علوم محیط زیست و سایر متخصصین علوم آماری، این عدم قطعیت را رفتار اتفاقی و تصادفی نام گذاری کرده اند.

بدین ترتیب می توانیم نتیجه بگیریم که در تمدنهای باستانی، در هر سال میزان واقعی نزولات جوی معادل میانگین نزولات باضافه و منهای عنصر رفتار اجتماعی و تصادفی نزولات جوی بوده است.

اهمیت عنصر اتفاقی و تصادفی با مقایسه اوزان مشاهده شده نسبت به میانگین، قابل ارزیابی است.

مثلاً آیا مشاهدات بصورت خوشه ای نزدیک میانگین هستند یا بطور گسترده ای در اطراف میانگین پراکنده گشته اند؟

در چنین حالتی انحراف و پراکنش درجه پراکندگی را مشخص می نماید. لذا اگر مشاهدات خیلی نزدیک به میانگین خوشه شده باشند، در چنین حالتی انحراف از معیار بسیار کم خواهد بود و بر عکس، اگر مشاهدات بطرز گسترده ای در اطراف میانگین پراکنده شده باشد، در چنین صورتی انحراف از معیار بسیار بزرگتر است.

لذا یک واریانس  یا انحراف بزرگ بدین معنی است که ارزش و اندازه یک پدیده از یک سال برای سال بعد نسبتا غیر قابل پیش بینی است، و حوادث شدید نسبی معمول خواهد بود.

مثلاً اگر نزولات جوی در یک سال از واریانس و انحراف بزرگ برخوردار باشد، در چنین حالتی نزولات جوی در سالهای زیادی بسیار کمتر از میانگین خواهد بود و احتمال خشکسالی قوت می گیرد.

اگر نزولات جوی بیشتر از حد میانگین گردد، در چنین وضعیتی طوفانهای سهمگین غالب می گردد.

غیر قابل پیش بینی بودن(unpredictability) و حوادث حاد، مدیریت بر سیستمهای محیط زیستی را بسیار مشکل می کند.

بدلیل تغییرات سال به سال محیط زیستی مناطق مختلف در سیاره زمین و همچنین غیر قابل پیش بینی  بودن حوادث جوی از قبیل درجه حرارت و نزولات جوی، عده ای معتقدند که تغییرات طبیعی باعث افزایش در درجه حرارت زمین می گردد و نه فعالیتهای انسانی، البته این موضوع خالی از اشکال نیست و آنچه مسلم است، فعالیت های ناهنجار انسانی باعث بوجود آمدن مجموعه ای از ناملایمات در بخش های مختلف محیط زیست می گردد.

 

 

 

پیچیدگی در محیط زیست:

پیچیدگی در واقع مربوط به تعداد انبارها(storages)، جریانها، تعداد و استحکام سیستمهای محیط زیستی اطلاق می شود و با افزایش هر کدام از مواد فوق، پیچیدگی نیز افزایش می یابد.

پیچیدگی، درک اینکه چگونه یک سیستم در مقابل ناملایمات عکس العمل نشان می دهد را مشکل می کند.

این مسئله یکی از مسائل و مشکلات مهم مربوط به ناهنجاریهای محیط زیستی تلقی می گردد.

بعنوان مثال: در تمدنهای باستانی، به دلایل مختلف فرهنگی و عدم توان تشخیص به هنگام مشکلات محیط زیستی از یک طرف و پیچیدگی مجموعه سیستمهای فعال محیط زیستی از طرف دیگر باعث گردید که آنها نتوانند به موقع مشکلات و ناهنجاریها را شناسائی کنند و اینگونه بود که  تمدن  انان به زوال و نیستی گرائید.

البته پیچیدگی در محیط زیست تا حدود زیادی بستگی به ظهور و استحکام حلقه های بازخورد مثبت و منفی دارد.

اثر ناهنجاری نیز بستگی به این دارد که کدام حلقه بازخورد، قوی تر است. مثلاً در یک حلقه بازخورد مثبت افزایش جمعیت، افزایش زمین زیر کشت و نهایتاً افزایش غذا که همگی منجر به افزایش همدیگر می گردند را بدنبال دارد.

از طرفی با افزایش جمعیت میزان بهره مندی از جنگل ها نیز افزایش یافته و در نتیجه متراژ جنگل کاهش می یابد که این حلقه در واقع بازخورد منفی است، و با توجه بر اینکه در یک سیستم کلان محیط زیستی، پیچیدگی های زیادی وجود دارد و حلقه های بازخورد مثبت و منفی فراوانی فعال هستند.

لذا حل معضلات محیط زیستی بسیار مشکل خواهد بود، در چنین شرایطی بهتر آنست که مجموعه رخدادهای محیط زیستی از نظر آماری، تجزیه و تحلیل گشته و بر اساس انحرافات معیاری، در جهت بهبود سیستم های بیمار محیط زیستی اقدامات لازم اتخاذ گردد.

 

ارتباطات خطی و غیر خطی در محیط زیست:

باید بدانیم که اجزاء یک سیستم توسط توابع خطی و غیر خطی با هم دیگر مرتبط می شوند.

توابع خطی با خطوط مستقیم سرو کار دارند، بعنوان مثال: ارتباط بین جمعیت و استفاده از زمین کشاورزی از تابعی خطی پیروی می کند.

بدین معنی که با افزایش جمعیت، زمین زیر کشت کشاورزی نیز افزایش می یابد. فرض کنید که هر هکتار از زمین های کشاورزی بصورت مساوی بهره ور باشند، در چنین حالتی میزان زمین کشاورزی مورد نیاز برای هر فرد اضافی نیز افزایش می یابد.

لذا هر تعداد افزایش در جمعیت حاصل گردد ،متراژ بیشتری از زمین های کشاورزی زیر کشت میرود.  بعنوان مثال اگر برای یک جمعیت 8000 نفری 6400 هکتار زمین کشاورزی مورد نیاز باشد،در صورتیکه به این جمعیت 500 نفر اضافه شود ،زمین کشاورزی مورد نیاز برای تعداد فوق 6800 هکتار خواهد بود. و این افزایش خطی است.

از طرف دیگر این ثبات و افزایش در ارتباطات  غیر خطی وجود ندارد و خبری از خط مستقیم نیست، بلکه چیزی غیر از خط راست نمایان می گردد و آن ارتباطی غیر خطی است. ارتباط بین جمعیت بشری و استفاده از جنگل ها، ارتباطی غیر خطی است.

بعنوان مثال: اگر سطح جمعیتی منطقه ای پائین باشد، مثلاً 5000 نفر، با افزایش 500 نفربه جمعیت فوق، به میزان 2400 هکتار اراضی جنگلی مورد استفاده قرار میگیرد

این افزایش اثر نسبتاً کمی بر مناطق جنگلی دارد و جنگل های قطع شده با رشد مجدداً  قابلیت تجدید حیات را دارند، ولی اگر سطح جمعیتی منطقه 8000 نفر باشد با افزایش 500 نفر به جمعیت فوق میزان برداشت از جنگل به 4700 هکتار خواهد رسید.

یعنی با افزایش جمعیت جنگل های بیشتری باید مورد استفاده قرار گیرد و این ارتباط غیر خطی و فوق العاده مخرب محیط زیست است.

مدیریت بر ارتباطات غیر خطی در محیط زیست بسیار مشکل است و اغلب انسانها عادت کرده اند که جهان را از طریق عینک های خطی خود نظاره کنند این مسئله مخرب محیط زیست و ویران کننده حیات است..

ارتباطات غیر خطی به ما می فهمانند که یک معضل محیط زیستی، قادر است بصورت ناگهانی افزایش یابد( حتی اگر علت مشکل بصورت تدریجی افزایش یابد).

بعنوان مثال: اگر ما اثر کاهش جنگل را در یک منطقه نادیده بگیریم و به تناسب  رشد جمعیت، به اثرات مخرب قطع درختان توجه نکنیم، در چنین حالتی زمانی متوجه می شویم که دیگر برای جبران درختان قطع شده، فرصت کافی در اختیار نداریم و بدین ترتیب مشکل عمده محیط زیستی دامن گیر همه بخش های محیط زیستی وابسته به جنگل خواهد شد.

 

لذا برای درک مشکلات محیط زیستی، هیچ چاره ای نداریم، مگر اینکه بخوبی بر سیستمهای محیط زیستی مدیریت داشته باشیم، این مدیریت بر پایه  اصول عملیاتی پایداری استوار گردد و با اتخاذ سیاستهای مناسب، راه جلوگیری از تخریب محیط زیست هموار شود.