Актуальность темы
В современном мире вопросы экологии стоят очень остро. Понимание ценности и ограниченности природных ресурсов России — это не просто вопрос информированности, но и глубокая личная и коллективная ответственность российского народа. Любой человек в нашей стране должен осознавать, что окружающая нас природа, природные ресурсы — то достояние, которое требует осмысления и бережного отношения. И здесь на помощь приходит не только экологическое сознание, но и мощный инструмент познания — алгебра.
Цель
Встатье мы рассмотрим, как использование алгебры помогает решению конкретных экологических проблем.
Понимание своих ресурсов увеличивает ответственность за природу через формирование экологического сознания, внедрение рационального природопользования, использование зеленых технологий и экологического образования. Эти факторы помогают:
— осознать необходимость охраны природы и последствия нерационального использования ресурсов;
— принять решения, которые способствуют сохранению окружающей среды, например использовать возобновляемые источники энергии, перерабатывать отходы, восстанавливать нарушенные ресурсы.
Экологическое сознание
Экологическое сознание — это форма человеческого сознания, которая включает комплекс идей, мотиваций, теорий и взглядов, раскрывающих экологическую составляющую человеческой жизни. Оно влияет на ответственность за природу, так как:
— формирует представление о единстве природы и человека, их взаимозависимости;
— учит принимать ответственные решения и делать выбор, который способствует сохранению окружающей среды.
Потребление природных ресурсов — это использование обществом ресурсов экосферы: минерального сырья, продуктов жизнедеятельности биосферы, воды, воздуха и т. д. Потребление направлено на удовлетворение материальных и, косвенно, некоторых духовных потребностей. Потребление — инерционный фактор, его невозможно изменить в одночасье.
Некоторые факты о потреблении ресурсов:
— рост потребления опережает рост населения: если рост численности населения изменяется в арифметической прогрессии, то соответствующий рост потребления — в геометрической;
— индикатором потребления ресурсов может служить объем промышленного производства, так как все добытое в природе не съедается и не выпивается, а в основном используется для производства промышленной продукции.
Выделяют два подхода к использованию природных ресурсов:
- Рациональное использование, обеспечивающее восстановление возобновляемых ресурсов и экономное использование невозобновляемых (например, внедрение ресурсосберегающих технологий, использование вторичного сырья, создание замкнутых производственных циклов).
- Нерациональное использование, приводящее к истощению природных ресурсов и деградации экосистем (например, истребление растений и животных, вырубка лесов, загрязнение водных объектов, атмосферы, истощение почв).
Статистика
По некоторым данным, человечество использует природные ресурсы в 1,7 раза быстрее, чем Земля может восстановить. В частности, следует отметить:
— 1 августа 2024 года человечество исчерпало все ресурсы, которые планета может воспроизвести за год;
— развитые страны (16 % населения мира) потребляют 34 % мировых ресурсов;
— США — лидер по потреблению природных ресурсов: 4,3 % населения планеты потребляют 25 % всех мировых ресурсов.
Последствия
Чрезмерное потребление природных ресурсов может привести к истощению ресурсов и исчезновению видов, в том числе:
— истощаются месторождения полезных ископаемых;
— в лесах исчезают лекарственные растения;
— снижается плодородие почв.
Нельзя точно сказать, сколько людей в мире следит за окружающей средой или понимает свою ответственность за нее. Однако есть некоторые результаты исследований, которые проводились в разных странах.
По результатам исследования Всероссийского центра изучения общественного мнения (ВЦИОМ), на август 2025 года среди россиян в возрасте от 18 до 35 лет 84 % опрошенных интересуются экологической ситуацией в стране, регионе или населенном пункте. При этом 49 % респондентов чувствуют личную ответственность за экологическую обстановку в стране (рис. 1).
Рис. 1. Результаты опроса, проводимого ВЦИОМ, об отношении к экологической ситуации
Эта гистограмма показывает, что экологически сознательных людей больше, но это только в России. К сожалению, мировая статистика неизвестна или представлена с большими погрешностями. Однако известна экологическая ситуация Пакистана, Чада, Монголии, Демократической Республики Конго, Бангладеш, Индии, Китая, Афганистана, Ганы, Ирака и некоторых стран Ближнего Востока. Худшая экологическая ситуация наблюдается именно в этих странах.
Исследования международной команды ученых, связанные с экологическими проблемами, опубликованы в журнале The Lancet Planetary Health. Была проведена оценка вклада разных стран в избыточное расходование природных ресурсов в период с 1970 по 2017 год.
Некоторые выводы исследования:
— за указанный период человечество ежегодно извлекало и потребляло более 90 миллиардов тонн различных материалов;
— из общего количества 1,1 триллиона тонн было использовано сверх того, что способны воспроизводить естественные природные процессы;
— 74 % избыточного потребления пришлось на развитые страны, хотя их совокупное население составляло лишь 16 % от общемирового;
— верхние строчки «рейтинга сверхпотребления» занимали США (27 %) и страны Евросоюза (25 %), а также другие наиболее развитые государства, такие как Великобритания, Япония и Канада;
— на Китай пришлось 15 % избыточного потребления, на Россию — менее 0,8 %;
— страны Глобального Юга, включая Африку, Ближний Восток, Индию, Центральную и Юго-Восточную Азию и Латинскую Америку, были ответственны лишь за 8 % израсходованных ресурсов.
Авторы исследования отметили, что страны с высоким доходом выступают главными драйверами экологических проблем, и призвали сократить потребление ими ресурсов до справедливого и воспроизводимого уровня.
Рассмотрим, как с помощью алгебры можно оптимизировать экологические ресурсы и помочь экологии:
— моделирование распространения загрязнений: математические модели позволяют прогнозировать концентрацию загрязняющих веществ в реках и озерах, что необходимо для разработки мер по их очистке;
— оценка последствий изменения климата: климатические модели, основанные на сложных математических уравнениях, описывают взаимодействие атмосферы, океана и суши;
— анализ экологических данных: статистические методы позволяют устанавливать связи между экологическими факторами;
— регрессионный анализ: используется для установления связей между различными экологическими закономерностями, например между уровнем загрязнения воздуха и заболеваемостью населения, позволяет оценивать достоверность результатов и строить прогнозы;
— выделение групп объектов со схожими характеристиками: кластерный анализ позволяет выделять группы объектов со схожими характеристиками, например типы растительности на основе данных дистанционного зондирования;
— определение количества выделяемого углекислого газа: с помощью математических расчетов можно определить, сколько углекислого газа выделяет транспорт и сколько его поглощают насаждения;
— планирование природоохранных мероприятий: алгебра помогает решать широкий круг задач — от оптимизации использования природных ресурсов до планирования природоохранных мероприятий.
Модели устойчивого использования ресурсов (модели устойчивого развития) направлены на удовлетворение потребностей человека при сохранении окружающей среды, при этом эти потребности могут быть удовлетворены не только для настоящего, но и для будущих поколений.
Такие модели могут быть экономическими, экологическими или социальными.
Экологические модели
— рациональное природопользование, например снижение материало- и энергоемкости производства, количества отходов, оборота вредных веществ, при этом увеличение использования возобновляемых ресурсов;
— сохранение биологического разнообразия: создание особо охраняемых природных территорий, свободных от хозяйственной деятельности, например заповедников или заказников;
— устойчивое сельское хозяйство: увеличение продуктивности сельскохозяйственных культур, улучшение питательных свойств продуктов.
По данным индекса экологической эффективности (EPI) на 2025 год, в топ-10 стран с наиболее благоприятной экологической ситуацией входят следующие страны (рис. 2).
Рис. 2. Топ-10 стран, имеющих наиболее благоприятную экологическую ситуацию
Рейтинг основан на таких факторах, как качество воздуха и воды, управление отходами, климатическая политика и жизнеспособность экосистем.
По данным различных источников, Россия занимает 112-е место из 180 в данном рейтинге (рис. 3).
Однако в 2022 году член федерального штаба проекта «Чистая Арктика» Андрей Нагибин высказывал мнение, что у России есть возможность стать одной из самых экологичных стран мира, но на это нужно время.
В то же время в 2021 году правительство РФ предлагало интенсивный сценарий, по которому к 2050 году выбросы должны сократиться на 60 %, а к балансу между выбросами и их поглощением страна должна прийти не позднее 2060 года.
Для решения экологических проблем в России, в частности, предлагают внедрять зеленые технологии, то есть переходить на экономику замкнутого цикла, сокращать производство отходов.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что использование алгебры не просто эффективно, но и необходимо для решения экологических проблем как в России, так и во всем мире.
Литература:
- Арустамов, Э. А. Экологические основы природопользования : учеб. пособие / Э. А. Арустамов, И. В. Левакова, Н. В. Баркалова. — М. : Дашков и К, 2001. — 235 с.
- В судьбе природы — наша судьба : писатели об экологических проблемах. — М. : Худож. лит., 1990. — 462 с.
- Вальков, В. Ф. Главное богатство нашей природы : рассказ о земле и ее плодородии / В. Ф. Вальков, Г. Г. Клименко. — Ростов н/Д : Кн. изд-во, 1984. — 128 с. : ил. — (Потомкам — цветущую землю).
- Васинский, А. Пейзаж будущего: человек в мире природы / А. Васинский. — М. : Политиздат, 1985. — 206 с.
- Владимиров, В. А. Катастрофы и экология / В. А. Владимиров, В. И. Измалков. — М. : Контакт-культура, 2000. — 382 с.
