БИОЭКОЛОГИЯ

В. П. Маслов

94

Академик В. П. МАСЛОВ

Нельзя рассматривать экологические вопросы в отрыве от современной математики. Поясню это на примерах. Почкоед уничтожает лес. Этот процесс имеет фронт распространения. Ситуация здесь очень похожа на тление. Но трудно себе представить, чтобы такие явления, как тление или горение, изучались без математики. Процесс поедания леса насекомыми описывается той же системой уравнений. Приведу другой пример. Когда рассматривается количество особей какого-либо вида в процессе взаимодействия (один вид поедает другой), то это аналогично изменению концентрации в химических реакциях. Для химических же процессов такого рода выписываются сложные системы уравнений диффузии. И здесь тоже применяются мощные методы математической физики.

Рассмотрим ситуацию, когда распространяется сигнал тревоги среди животных, в частности обезьян. В простейшей модели сигнал передается от соседа к соседу и по взаимодействию ближайших соседей определяется фронт распространения тревоги. Задача в этом случае сходна с задачей распространения фронта вычислений в матричном процессоре Кунга с большим числом маленьких процессоров, когда каждый из них включается только после того, как включается его верхний левый сосед. Распространение фронта вычислений может быть подробно описано.

Все подобные экологические задачи должны решаться на том же математическом уровне, что и соответствующие задачи физики, химии и т. д. Может быть решена и задача распространения возмущения среди животных, вызванного внешней деятельностью человека или какой-нибудь экологической катастрофой. Можно решать и обратную задачу, например, по датчикам пульса животных определить примерно за час землетрясение. В Японии для подобной цели используется специальная порода рыб.

Мы ставили с академиком В. Е. Соколовым аналогичные эксперименты на косулях, но изучали только их перемещение. Это, конечно, примитивные эксперименты для апробации сложных математических расчетов. Но полезность такого единения математических концепций и экологических экспериментов не вызывает сомнений, особенно сейчас, в связи с катастрофой в Армении, при которой люди не были заранее оповещены. К сожалению, такой армии квалифицированных математиков, какая существует при исследованиях соответствующих физических, химических, компьютерных и других процессов, в экологии нет.

Другого типа экологические проблемы связаны не с поведением животных, а с физико-химическими процессами, которые происходят в природе при вмешательстве человека, такими, как процессы насыщения солями воды из-за рассоления почвы. Здесь неправильное решение проблемы без привлечения серьезной математики может вообще привести к экологической катастрофе, однако их подчас решают на уровне студентов второго курса и даже с ошибками. Так, ошибки при строительстве канала Дунай — Днепр привели к потере 20 тыс. га украинских черноземов. Здесь при расчетах не учитывались дополнительные факторы испарения, перемешивания пресной и соленой воды, солености грунтовых вод. Аналогичная ошибка в результате неучета испарения и перемешивания соленых и грунтовых вод допущена при проектировании канала Волга — Чограй. Во всяком случае в ассоциацию «Экология и мир», членом бюро которой я состою, уже сейчас поступили сведения о солености воды в канале — 75 граммов на литр, это уже рассол!

Более серьезные математические модели рассматривались при расче-

Общее собрание АН СССР

95

тах мелиорации Средней Азии и Заволжья для расчета уровня грунтовых вод. Однако там рассматривались одномерные модели, и поэтому были неправильно поставлены краевые условия. В результате решения оказались ошибочными, и, как следствие, в этом году был списан 1 млн. га орошаемых земель.

Еще один пример — исследование поведения аварийного блока Чернобыльской АЭС после взрыва. Первоначально при грубых расчетах физики получили, что опасность представляют раскаленные обломки твэлов, которые могут расплавить нижележащие вещества и под действием силы тяжести двигаться вниз, как горячий утюг проходит через лед. Горячие обломки твэлов могут достигнуть грунтовых вод. А это еще одна экологическая катастрофа. В результате было принято решение о строительстве толстой бетонной подушки под реактором. Однако строгий математический анализ с учетом фильтрационного охлаждения и других факторов показал, что вероятность прожигания равна нулю. Но строительство уже было начато и стоило больших затрат. Еще один аспект той же проблемы: при слишком интенсивной засыпке, как выяснилось из расчетов, происходит нечто похожее на тепловой взрыв с выбросом вещества из завала. Я ни в какой мере не хочу критиковать организацию работ по ликвидации аварии. Она была безупречной. Необходимые эксперименты ставились быстро, наши рекомендации учитывались, но они были запоздалыми, поскольку мы проводили моделирование в процессе ликвидации последствий аварии. Окончательный вывод о ненужности подушки мог быть сделан и был сделан лишь после всестороннего изучения. Такие расчеты необходимо делать заранее, а не по пословице «пока гром не грянет, мужик не перекрестится».

Допустим, мы решили вопрос о привлечении квалифицированных ма-тематических кадров к изучению экологических проблем. Боюсь, что все равно, пока гром не грянет, их выводы не повлияют на позицию вышестоящих инстанций, потому что у нас на практике не применяются разработанная наукой теория принятия решений и теория экспертных оценок, а укоренилось со времен застоя совсем другое: «пробил», «вышел на такого-то». То есть, такая система, при которой мнение специалистов может просто не дойти до инстанций, принимающих решения. Однако надо сделать все от нас зависящее и всемерно стимулировать привлечение квалифицированных математиков к решению экологических проблем.

Академик А. Ю. ИШЛИНСКИЙ

В вопросах экологии необходим научный анализ того, что происходит в части загрязнения окружающей среды и вредного влияния этого загрязнения на человека. Но этого недостаточно. Важно знать не только что и как делать, но и на самом деле осуществлять мероприятия, которые ведут к улучшению экологии. Здесь вместе с учеными должны работать инженеры.

В этом отношении очень велика роль союза ученых и инженеров, потому что это 13 миллионов ученых, инженеров, экономистов, зоотехников и вообще всех тех, кто создает материальные ценности. Проведение ими совместных мероприятий играет очень большую роль, и эта роль дальше будет все увеличиваться.

Положение с экологией в стране очень серьезное. По-видимому, нам нужна своеобразная Чрезвычайная комиссия, составленная из Академии

С. П. Залыгин

9(5

наук   СССР,   научных   обществ,   которая   бы   решала,   что   надо   делать, и принимала решения.

У нас есть Красная книга. Нужна Зеленая книга или книга какого-то другого цвета, где бы точно фиксировались те недостатки, которые у нас есть, и то, что нужно сделать. А недостатков у нас много. Это Байкал и Одесса, это Ленинград и Балтика, БАМ и Каракумы, Каспий и Днепр, это Юрмала и окрестности Риги. Наши мероприятия по экологии должны носить комплексный характер. Эта комплексность может быть обеспечена только в содружестве с научно-техническими обществами. У нас таких обществ около 30, в том числе и экономических. Необходимо обратить внимание на Госплан, который и раньше работал не блестяще, а сейчас стал работать еще хуже. У нас очень плохо с транспортом, из-за чего гниют овощи, мы теряем пшеницу. А транспорт работает плохо потому, что запасных частей не хватает. И вообще, вопросам транспорта не уделяется то внимание, которого он требует. А ведь все это должен уметь предвидеть Госплан. Все сказанное относится и к Минфину, которое экономит на мелочах, а теряет в большом.