авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
-- [ Страница 1 ] --

Природно-техногенные комплексы и

технология рационального природопользования

Лекция 1. Компоненты природной среды как объекты

природопользования.

Природопользование — это удовлетворение различных потребностей

человеческого общества путем использования природных ресурсов и природных

условий. Природопользование определяется также как система непосредственных взаимоотношений человека с природой, возникающих в процессе трудовой деятельности людей, включающая мероприятия по освоению, охране и восстановлению свойств окружающей среды.

Основные задачи природопользования:

- разработка принципов рационального расширения отраслей производства и соотношения между ними, - методы учета, контроля и целесообразности использования тех или иных природных ресурсов, - пути рационального преобразования природы, - поддержания физиологически обоснованного состояния качества природной среды.

К основным компонентам природопользования относятся природная среда и природные ресурсы.

Природная среда как объект природопользования представляет собой область взаимопроникновения и взаимодействия геосфер: литосферы, атмосферы, гидросферы, педосферы, фитосферы и зоосферы, которые тесно связаны между собой в процессе обмена веществом и энергией. Только в ней существует жизнь, возникло и развивается человеческое общество. Это сложная пространственная структура, состоящая из множества иерархически соподчиненных природных комплексов более низких рангов — геосистем и экосистем.

Геосистемы (природные территориальные комплексы, ландшафты) — закономерные сочетания взаимосвязанных биотических и абиотических компонентов.

Экосистемами называют совокупности живых организмов и среды их обитания, которые, взаимодействуя, образуют единое целое.

Эти понятия имеют как черты сходства, так и черты различия.

Сходство между геосистемами и экосистемами выражается в общем наборе компонентов природы, близких по своим свойствам и механизмам функционирования. Они представляют собой открытые природные системы, изменяющиеся в пространстве и во времени. В их состав входят биотические и абиотические компоненты, которые тесно взаимосвязаны между собой потоками вещества и энергии. Среди этих компонентов особое место занимают воздух, вода и биота. Они определяют многие процессы, происходящие в природе (в частности, воспроизводство биологических ресурсов), наиболее мобильны и одновременно самые уязвимые (в отношении антропогенного воздействия) составные части природных систем.

Различие между геосистемами и экосистемами состоит в направленности изучаемых связей и характере выделения пространственных границ. Экосистемы — это биоцентрические системы, поэтому в них выделяют связи, направленные от факторов среды к главному компоненту — биоте, особое внимание уделяя трофическим (пищевым) цепям.

Геосистемы полицентричны, в связи с чем при их изучении все компоненты природы рассматриваются как равнозначные, при этом одинаковое внимание уделяется прямым и обратным связям, т.е. охватывается более широкий круг связей и отношений.

В процессе пространственной дифференциации географической оболочки (биосферы) формируются природные системы, различающиеся по размерам и сложности. Обычно выделяют три уровня размерности этих систем:

а) планетарный (глобальный) — географическая оболочка (биосфера) в целом и ее самые крупные части (материки, океаны, климатические пояса);

б) региональный — крупные регионы, обособление которых связано с действием геодинамических и макроклиматических факторов (физико-географические страны, природные зоны, или зоноэкосистемы, ландшафтные области, или мегаэкосистемы, и др.);

в) локальный — небольшие территории, обособленные влиянием мезорельефа и гидроклиматическими различиями (местности, урочища, фации, или биогеоценозы). В сфере хозяйственной деятельности человека оказываются системы регионального и локального уровней, испытывающие наиболее сильные антропогенные нагрузки и связанные с ними изменения природной среды.

С позиций природопользования, природные системы выполняют две главные функции:

а) жизненную — как среда для жизни и деятельности человека;

б) хозяйственную — как источник природных ресурсов и пространственная основа для экономической активности людей.

Структура и свойства природных систем Природные системы — это сложные пространственно-временные образования. Они включают природные компоненты, характеризующиеся тесными взаимосвязями между компонентами и комплексами системы.

Основные свойства природных систем:

- Структура - совокупность наиболее устойчивых связей между компонентами и соподчиненными комплексами системы. Различают пространственную и временную структуры. Первая рассматривается как порядок расположения составных частей природной системы, их соотношение и характер взаимосвязей между ними по горизонтали и вертикали.

Временная структура проявляется в виде сезонных ритмов и многолетней перестройки связей. Изучение структуры позволяет определить инвариантные (т. е. самые устойчивые) свойства природных систем и оценить их нарушенность в результате антропогенного воздействия.

- Целостность — это внутреннее единство системы, обусловленное тесными взаимосвязями между ее составными частями. Благодаря взаимосвязям изменение одних компонентов природы неизбежно ведет к изменению других, что в конечном итоге может привести к перестройке всей структуры. У геосистем целостность проявляется в свойствах, не присущих их отдельным компонентам (например, способность продуцировать биомассу), в относительной автономности, наличии объективных естественных границ, в более тесных внутренних связях по сравнению с внешними.

- Устойчивость рассматривается как свойство природных систем сохранять или восстанавливать свою структуру и функции при воздействии внешних (в том числе антропогенных) факторов. Она характеризует способность систем нормально функ ционировать в определенном диапазоне физико-географических условий и техногенных нагрузок. В общем плане устойчивость зависит от инвариантных свойств гео- и экокомплексов, их ранга, а также от интенсивности и продолжительности действия внешнего фактора.

- Состояние системы можно определить как характеристику ее важнейших свойств за определенный более или менее длительный промежуток времени (сезон, год, многолетний период). Выделяются три формы проявления устойчивости геосистем:

а) инертность — способность геосистемы сохранять свое исходное (или близкое к нему) состояние в течение заданного временного интервала;

б) восстанавливаемость — способность геосистем за определенный промежуток времени возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после выхода из него в результате действия внешнего фактора;

в) пластичность — наличие у геосистем нескольких устойчивых состояний и их способность при внешнем воздействии переходить из одного состояния в другое, сохраняя свои инвариантные свойства.

На основе представления об устойчивости сформулировано понятие «устойчивое состояние природных систем». Устойчивым считается состояние системы, к которому она самопроизвольно возвращается, будучи выведена из него внешними силами. В естественных условиях оно поддерживается за счет механизма саморегулирования. Однако в настоящее время, когда антропогенные нагрузки на природу часто превышают порог устойчивости, этот механизм уже не срабатывает и природные системы переходят в неустойчивое, а нередко и в критическое состояние. В последнем случае происходит качественная перестройка систем, которая ведет к смене структуры и изменению реакции на внешнее воздействие.

В отличие от устойчивости изменчивость природных систем рассматривается как способность под действием внешних и внутренних сил переходить из одного состояния в другое. Среди компонентов природы наиболее подвержены изменению атмосферный воздух и воды, а наиболее устойчивы горные породы и рельеф, промежуточное положение занимают биота и почвы. Изменения могут быть обратимыми и необратимыми. Если природный комплекс после какого-либо внешнего воздействия изменился, но затем за некоторый промежуток времени (приблизительно равный одному - двум поколениям жизни людей) возвратился в исходное (или близкое к нему) состояние, говорят об обратимых изменениях. Если после вмешательства извне прежнее состояние не восстанавливается, говорят о необратимых изменениях. Необратимые изменения чаще всего проявляются при нарушении «первичных» компонентов ландшафта, особенно литогенной основы (например, при образовании карьеров или оврагов).

По глубине трансформации природных систем различают функционирование, динамику и развитие (эволюцию).

Функционирование — это совокупность процессов передачи и превращения вещества и энергии в системе, поддерживающих ее в определенном состоянии. В результате этих процессов происходят небольшие количественные изменения компонентов природы, которые обычно имеют ритмический (суточный, сезонный, межгодовой) характер.

Под динамикой понимают направленные изменения природной системы, которые совершаются в рамках ее структуры и носят обратимый характер. К ним можно отнести сукцессии экосистем (последовательные смены их биоценозов), восстановительные смены их состояний (например, восстановление биогеоценозов после вырубок, пожаров, выпаса).

От динамики отличают развитие (эволюцию) — необратимые направленные изменения природной системы, приводящие к коренной перестройке ее структуры. Развитие выражается в качественном преобразовании компонентов природы и формировании новых геосистем (ландшафтов), что связано как с внешними воздействиями (природные или антропогенные), так и с внутренними причинами (саморазвитие). В естественных условиях смена структуры идет постепенно (например, зарастание озер, заболачивание лесных биогеоценозов и др.), однако при интенсивном антропогенном воздействии она может ускоряться и нередко приводит к полной деградации исходных ландшафтов.

Саморегулирование рассматривается как способность систем без вмешательства извне поддерживать свое состояние, несмотря на изменение внешних факторов (например, сохранение биогеоценозом одного уровня продуктивности в разные по погодным условиям годы). Саморегулирование осуществляется до тех пор, пока процессы, протекающие в природной системе, способны нейтрализовать нежелательные воздействия. Если защитные механизмы истощаются, она либо разрушается, либо должна изменить структуру.

Способность системы к изменению структуры путем перестройки ее внутренних связей получила название самоорганизации.

Благодаря саморегулированию и самоорганизации природные системы могут поддерживать экологическое равновесие — сбалансированное соотношение между приходом и расходом вещества и энергии. В этом случае нарушения, связанные с внешним воздействием, как бы компенсируются процессами саморегулирования и самоорганизации. В результате формируются относительно устойчивые системы, способные поддерживать состояние динамического равновесия с окружающей природной средой. Нарушение равновесия нередко ведет к подрыву природно-ресурсного потенциала (например, падению биологической продуктивности), поэтому поддержание или восстановление равновесного состояния систем — одна из предпосылок рационального использования и охраны природных ресурсов.

Таксономической единицей природной среды локального уровня является ландшафт.

Ландшафты в зависимости от особенностей основного вида миграции вещества и энергии в них можно разделить на абиогенные, биогенные и техногенные.

Абиогенные ландшафты характеризуются относительным отсутствием биогенной миграции элементов, а следовательно, и биологическим круговоротом веществ. К таким ландшафтам в настоящее время относятся центральные части Антарктиды и Гренландии, а также наиболее высокие, покрытые снегом и ледниками, вершины гор. В пределах данных ландшафтов преобладает механическая и физико-химическая миграция элементов. Однако и в эти ландшафты все больше попадает элементов и веществ за счет процесса техногенеза: во льдах Антарктиды за последние десятилетия значительно увеличилось содержание свинца;

на ледниках Эльбруса установлено повышенное содержание вольфрама и молибдена. Следо вательно, и здесь все активнее проявляется техногенная миграция химических элементов, что позволяет говорить о начинающейся трансформации абиогенных ландшафтов в техногенные.

Биогенные (природные) ландшафты характеризуются постоянным биологическим круговоротом веществ, а ведущим видом миграции элементов обычно является биогенный.

Механическая и физико-химическая миграции элементов в ландшафтах такого типа являются второстепенными. К биогенным ландшафтам относятся альпийские луга, тайга, тропические леса, пустыни, тундра и верховые болота, саванна, степи и луга.

Следует отметить, что все большая часть биогенных ландшафтов испытывает в настоящее время постоянно возрастающее техногенное воздействие. Под его влиянием неуклонно увеличивается техногенное поступление не свойственных данной природной среде элементов и включение их в круговорот веществ, что приводит к постепенной трансформации биогенного ландшафта в техногенный. Кроме физико-химического воз действия хозяйственной деятельности человека биогенные (природные) ландшафты испытывают мощное механическое воздействие вследствие сельскохозяйственной деятельности, проведения геологических, строительных и мелиоративных работ. В результате этого практически исчезли массивы широколиственных лесов в южных районах Беларуси, на Украине и в Западной Европе, полностью трансформирована ковыльная степь в Причерноморье, исчезли мохово-клюквенные болота в Полесье и т. д.

Таким образом, все отчетливее проявляется общая тенденция к неизбежному переходу биогенных ландшафтов в техногенные и к всевозрастающей скорости формирования техносферы.

Техногенные ландшафты разделяют на сельскохозяйственные, промышленные, лесотехнические, ландшафты населенных пунктов, искусственных водоемов и дорожные.

Техногенные ландшафты характеризуются техногенной миграцией элементов, необратимо исключающихся из круговорота веществ, и включением в них не свойственных данной природной среде ни в количественном, ни в качественном отношении техногенных элементов;

механическим нарушением целостности ландшафтной среды. Это приводит к из менению рельефа, физико-химических и механических свойств почвы, исчезновению присущих данной природной среде растений и животных во всем их многообразии, интродукции нескольких доминирующих видов чужеродных растительных и животных организмов, полной трансформации ранее существующего ландшафта. Причем в условиях техногенных ландшафтов все эти изменения могут происходить неоднократно в течение незначительного исторического времени, что крайне отрицательно сказывается на стабильности и целостности биосферы.

Социально-экономические функции и потенциал природных систем Рассмотренные свойства природных систем определяют условия использования этих систем в хозяйственной деятельности человека, что позволяет удовлетворить различные потребности человеческого общества. В связи с этим возникло представление о социально экономических функциях ландшафтов и экосистем. Социально-экономическими функциями ландшафтов называют удовлетворение ими материальных, экологических и других потребностей людей в процессе взаимодействия общества и природы (т.е.

хозяйственное назначение и различное использование ландшафтов). На основании этого природные комплексы можно рассматривать как:

а) ресурсосодержащие и ресурсовоспроизводящие системы, располагающие возобновимыми и невозобновимыми ресурсами и способные воспроизводить биоту, почвенное плодородие и частично воду;

б) средосодержащие и средовоспроизводящие системы, поддерживающие необходимые для человека условия жизни и выступающие как среда для отдыха и восстановления его здоровья;

в) пространственный базис, место размещения хозяйственной деятельности и расселения людей;

г) природоохранные системы, сохраняющие экологическое разнообразие в природе и хозяйственно редкие виды растений и животных;

д) системы, способные трансформировать и разлагать загрязнения в виде отходов производства и тем самым предотвращать или ослаблять негативные последствия для жизни и деятельности человека;

е) природную лабораторию для изучения механизмов взаимосвязей между биотическими и абиотическими компонентами геосистем в целях разработки путей рационального использования богатств природы.

Природные системы (ландшафты, экосистемы) в большинстве случаев полифункциональны, т.е. могут выполнять несколько функций одновременно. Вместе с тем существуют и взаимоисключающие потребности, приводящие к ограничению числа вы полняемых функций (например, застройка территории исключает развитие земледелия или лесного хозяйства). В ряде случаев возможность выполнения функций данным ландшафтом зависит от характера использования смежных, а иногда и весьма удаленных комплексов.

Поскольку потребности общества и средства их удовлетворения меняются, функции ландшафтов не остаются постоянными. При смене функций ландшафтов различают два варианта. Первый связан с «первичным» хозяйственным освоением еще не вовлеченных в использование территорий. При этом ландшафты, ранее представлявшие собой чисто природные комплексы, впервые приобретают социально-экономическую функцию. Второй вариант зависит от изменения функций используемых территорий. Это направление характерно для уже освоенных районов, в которых проявившиеся новые потребности не могут быть удовлетворены за счет «первичного» освоения. Данная ситуация отражает тенденцию, связанную с переходом старообжитых территорий к более интенсивному развитию.

Выполнение природными системами социально-экономических функций зависит от потенциала систем (ландшафтов, экосистем) и деятельности человека по использованию этого потенциала.

Потенциал ландшафтов определяется как предельный запас производственных и экологических ресурсов ландшафтов, который можно использовать без существенного нарушения их свойств и функций. Производственные ресурсы — это компоненты и эле менты природы, используемые в сфере материального производства (биота, земли, воды и др.);

экологические ресурсы включают средообразующие компоненты и элементы природных систем (рекреационные, лечебные, эстетические и др.).

Биотический потенциал — это способность гео- и экосистем производить биомассу, создавать условия для постоянного повторения этого процесса, поддерживать и восстанавливать плодородие почв. Интегральной мерой биотического потенциала служит величина ежегодной первичной биологической продукции. В каждой гео- и экосистеме существует свой предел возобновления, который определяет допустимую возможность эксплуатации.

Водный потенциал — это способность ландшафтов и экосистем трансформировать получаемую из атмосферы влагу таким образом, чтобы она не только использовалась растительностью, но и образовывала относительно замкнутый круговорот воды, который может быть употреблен человеком. Свойства ландшафтов и их антропогенные изменения влияют прежде всего на почвенные и биологические звенья круговорота, а также на структуру водного баланса в целом. Границы между различными природными системами (лесными, болотными и др.) и угодьями (обработанными полями, вырубками и др.) одновременно служат границами резкого изменения поверхностного стока, транспирации и валового увлажнения территории (разность между осадками и поверхностным стоком).

Минерально-ресурсный потенциал понимается как способность ландшафтов аккумулировать или изменять (в течение геологических периодов) отдельные вещества или носители энергии, которые могут быть использованы для нужд общества (в качестве минералов, энергоносителей, строительных материалов и т.д.). Минеральные ресурсы считаются невозобновимыми, но эта невозобновимость не всегда абсолютна. Часть из них может возобновляться в ходе геологических циклов, хотя продолжительность циклов несоизмерима с этапами развития человеческого общества и скоростью расходования земных недр.

Строительный потенциал рассматривается как наличие в ландшафте подходящих природных условий для застройки территории. Учет структуры, свойств и эстетики ландшафтов особенно необходим в ландшафтном проектировании. Конкретные свойства геосистем определяют размещение строительного объекта, его функции, внешний вид и содержание. Проектирование крупных парков и лесопарков предусматривает сохранение исходного ландшафта, где искусственные компоненты лишь дополняют природные.

Рекреационный потенциал — это совокупность природных и культурно-исторических условий, положительно влияющих на человеческий организм и обеспечивающих восстановление его здоровья и работоспособности. Рекреационные ресурсы включают ту часть природных ресурсов, которые могут быть использованы для отдыха, туризма, санаторно-курортного лечения. Введено понятие «рекреационные ландшафты». К ним относятся природные комплексы, предназначенные или преобразованные для выполнения ими рекреационных функций (ландшафты зеленой зоны городов, лесопарковые комплексы, курортные зоны, живописные местности с удобными пляжами и чистыми водоемами, ком плексы национальных парков и др.).

Потенциалом самоочищения называют способность природных систем разлагать и выносить загрязняющие вещества различного происхождения, устраняя тем самым их вредное воздействие на население и хозяйство. В самом общем виде потенциал самоочи щения (Рс) может быть охарактеризован отношением количества вынесенных загрязнителей (Мв) к их накоплению (Мн) в ландшафте за тот же период:

Исходя из этого соотношения можно выделить:

а) ландшафты с высоким потенциалом самоочищения, когда выносится большая часть загрязнителей, — Рс 1,0 (хорошо дренируемые геосистемы с промывным режимом почв);

б) ландшафты со средним потенциалом, когда выносится значительная часть загрязнителей, — Рс = 0,5—1,0 (недостаточно дренируемые территории с участками заболоченных почв);

в) ландшафты с низким потенциалом самоочищения и высокой способностью к аккумуляции — Рс 0,5 (заболоченные низины и поймы медленно текущих рек, болота, слабопроточные озера).

Природоохранный потенциал понимается как свойство ландшафтов (прежде всего охраняемых территорий) сберегать или восстанавливать генофонд, биологическое разнообразие и устойчивость природных систем. Наибольшим природоохранным по тенциалом обладают комплексы, полностью исключенные из хозяйственной деятельности человека (заповедники, строгие резерваты).

Природно-техногенные комплексы и технология рационального природопользования Лекция 2 ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ В связи с ограниченностью пригодных для использования свободных пространств возникло представление о территории как специфическом виде природных ресурсов, рассматриваемом в качестве носителя определенного природно-ресурсного потенциала и места, пространственного базиса человеческой деятельности, ее специфического резерва.

Природно-ресурсный потенциал — это очень важная для каждой страны или ее регионов характеристика, под которой понимается совокупность природных ресурсов, используемых (фактически или потенциально) в народном хозяйстве, его величина представляет собой сумму потенциалов отдельных видов ресурсов.

В управлении природные ресурсы рассматриваются в следующих аспектах:

размещение природных ресурсов — от отдельных их видов до природно-ресурсного потенциала территории в целом;

обеспеченность ресурсами отдельных отраслей народного хозяйства;

анализ природных ресурсов как фактора формирования хозяйственной специализации и пространственной организации территории;

прогнозирование природно-ресурсной базы народного хозяйства;

оптимизация использования, охрана и воспроизводство природных ресурсов.

Самостоятельное значение имеет хозяйственная оценка природных ресурсов, состоящая в определении эффекта от использования в хозяйстве рассматриваемых ресурсов и включающая кадастровую оценку (определение свойств природных благ, обусловливающих возможные направления их использования) и экономическую оценку (определение ценности природных благ в денежном выражении). Используемые кадастровые оценки заимствуются из физико-географических и технических дисциплин, а экономические оценки осуществляются обычно индивидуально на основе экономических и экономико-географических методик.

Природные ресурсы и природные условия являются основой материального производства и жизнедеятельности населения. Состояние окружающей среды, качественный уровень использования, охраны и воспроизводства е ресурсов во многом определяют темпы экономического роста и эффективности производства в целом. Поэтому задача улучшения состояния окружающей среды, сохранения и приумножения природных богатств имеет важное народнохозяйственное значение.

Природно-ресурсный потенциал ландшафтов включает различные виды производственных и экологических ресурсов. Они могут использоваться как:

а) непосредственные предметы потребления (вода для питьевого водоснабжения, дикорастущие, съедобные и лекарственные растения, рыба и др.);

б) средства труда, с помощью которых осуществляется общественное производство (земельные ресурсы, водные пути и др.);

в) предметы труда, из которых производятся различные изделия (минералы и горные породы, древесина и др.);

г) источники энергии (гидроэнергия, запасы горючих ископаемых, энергия ветра);

д) природные условия, необходимые для восстановления здоровья человека, отдыха, туризма и др.

Возможность использования природных ресурсов связана как с природными факторами (состав и качество, запасы, их размещение и т.д.), так и с техническими, технологическими и экономическими условиями. Техническое и технологическое несовершенство многих процессов извлечения и переработки ес тественных ресурсов, соображения экономической рентабельности и недостаток знаний об объемах и величинах природного сырья позволяют выделить две категории природно-ресурсных запасов по степени их технической и экономической доступности и изученности: 1) доступные ресурсы;

2) потенциальные запасы.

Доступные (доказанные, реальные) ресурсы — это объемы природного сырья, выявленные современными методами определения, технически доступные и экономически рентабельные для освоения.

Потенциальные (общие) ресурсы — это полезные для человека элементы природы, установленные на основе теоретических расчетов, рекогносцировочных обследований и включающие, помимо технически извлекаемых запасов природного сырья, еще и ту его часть, которую в настоящее время невозможно освоить по техническим или экономическим причинам (например, пресные воды, находящиеся в ледниках или глубинных слоях земной коры).

Потенциальные ресурсы называют ресурсами будущего, так как их хозяйственное освоение станет возможным только в условиях качественно нового научно-технического этапа развития человеческого общества.

Разнообразие видов, свойств и происхождения естественных ресурсов, различие условий и возможностей их освоения обусловливают необходимость их классификации. Чаще всего природные ресурсы классифицируют по происхождению, видам хозяйственного использования, признаку исчерпаемости или неисчерпаемости.

Классификация природных ресурсов по происхождению Естественные ресурсы возникают в природных средах (воды, литосфера, почвенный и растительный покров и т.д.) и образуют определенные сочетания, меняющиеся в границах ландшафтов. На этом основании они подразделяются на две группы: ресурсы природных компонентов и ресурсы природно-территориальных комплексов.

Каждый вид природного ресурса обычно формируется в одном из компонентов ландшафтной среды и на него воздействуют те же естественные факторы, которые создают данный компонент и влияют на его свойства и территориальное размещение.

По принадлежности к компонентам природной среды выделяют следующие ресурсы:

- минеральные, - климатические, - водные, - растительные, - земельные, - почвенные - и ресурсы животного мира.

Эта классификация широко употребляется в отечественной и зарубежной литературе.

При использовании этой классификации основное внимание уделяется закономерностям пространственного и временного формирования отдельных видов ресурсов, их количественным и ка чественным характеристикам, особенностям режима, объемам естественного восполнения запасов. Научное понимание всего комплекса процессов, участвующих в создании и накоплении природного ресурса, позволяет правильнее рассчитать роль и место той или иной группы ресурсов в ходе использования их в общественном производстве, системе хозяйства, а главное дает возможность выявлять предельные объемы изъятия ресурса из природной среды, не допуская его истощения или ухудшения качества. Например, достаточно точное представление об объемах ежегодного прироста древесины в лесах определенного района позволяет рассчитать допустимые нормы рубок. При строгом контроле за соблюдением этих норм истощения лесных ресурсов не происходит.

Выделение ресурсов природно-территориальных комплексов дает возможность учитывать комплексность природно-ресурсного потенциала территории, которая обусловлена самой структурой географической оболочки (биосферы). Каждый ландшафт (геосистема, экосистема) содержит определенный набор разнообразных природных ресурсов. Они делятся на:

а) горно-промышленные, б) сельскохозяйственные, в) водохозяйственные, г) лесохозяйственные, д) селитебные, е) рекреационные и др.

Такой подход к выделению ресурсов дает возможность более обоснованно определить социально экономические функции природных систем и тем самым установить оптимальные пути их хозяйственного использования.

Классификация природных ресурсов по видам хозяйственного использования Разделение ресурсов только по естественным признакам недостаточно, так как не отражает их экономического значения и роли в хозяйственной деятельности человека. Среди классификаций природных ресурсов, отражающих их экономическую значимость и роль в системе общественного производства, чаще всего выделяют направление и формы хозяйственного использования. Основной принцип подразделения ресурсов — их привязка к различным секторам материального производства. По этому признаку их делят на ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства.

Первые включают все виды природного сырья, используемые промышленностью. В связи с большим разнообразием промышленного производства сначала выделяют энергетические и неэнергетические ресурсы.

К энергетическим относят виды ресурсов, используемых на современном этапе развития науки и техники для производства энергии:

а) горючие полезные ископаемые (нефть, угли, газ, уран, битуминозные сланцы;

б) гидроэнергоресурсы (энергия свободно падающих речных вод, приливно-волновая энергия морских вод и др.);

в) источники биоконверсионной энергии (использование топливной древесины, производство биогаза на основе отходов сельского хозяйства);

г) ядерное сырье, используемое для получения атомной энергии;

д) энергия ветра и др.

Неэнергетические ресурсы включают элементы природной среды, которые поставляют сырье для различных отраслей промышденности или участвуют в производстве по технологической необходимости:

а) полезные ископаемые, не используемые для производства энергии;

б) воды, необходимые для промышленного водоснабжения;

в) земли, занятые промышленными объектами я объектами инфрастуктуры;

г) лесные ресурсы, поставляющие сырье для лесохимии и строительной индустрии;

д) рыбные ресурсы и др.

Ресурсы сельскохозяйственного производства объединяют те элементы природы, которые участвуют в создании сельскохозяйственной продукции:

а) агроклиматические — ресурсы тепла и влаги, необходимые для роста и развития культурных растений или выпаса скота;

б) почвенно-земельные ресурсы — земля и ее слой — почва, обладающая уникальным свойством продуцировать биомассу, рассматриваются и как природный ресурс, и как средство производства в растениеводстве;

в) растительные кормовые ресурсы — биоценозы, служащие кормовой базой для выпасаемого скота;

г) водные ресурсы — воды, используемые в растениеводстве для орошения, а в животноводстве — для водопоя и содержания скота.

Довольно часто выделяют также природные ресурсы непроизводственной сферы или непосредственного употребления. Это ресурсы, изымаемые из природной среды (дикие животные, составляющие объект промысловой охоты, дикорастущие лекарственные растения), а также ресурсы рекреационного хозяйства, ресурсы заповедных территорий и ряд других.

Классификация природных ресурсов по признаку исчерпаемости При учете запасов природных ресурсов и объемов их возможного хозяйственного изъятия пользуются представлением об исчерпаемости запасов. Иногда классификацию по этому признаку называют экологической. Все природные ресурсы по исчерпаемости делят на две группы: исчерпаемые и неисчерпаемые.

Исчерпаемые ресурсы образуются в земной коре или в ландшафтной сфере, но объемы и скорость их формирования измеряют по геологической шкале времени. В то же время потребности в таких ресурсах со стороны производства или для организации благоприятных условий обитания человеческого общества зна чительно превышают объемы и скорость их естественного восполнения. В результате неизбежно истощение запасов природного ресурса. В группу исчерпаемых включены ресурсы с неодинаковыми скоростью и объемом формирования. Это позволяет провести их дополнительную дифференциацию. На основе интенсивности и скорости естественного образования исчерпаемые ресурсы делят на невозобновляемые, возобновляемые и относительно (не полностью) возобновляемые.

К невозобновляемым ресурсам относят почти все виды минеральных ресурсов и частично земельные ресурсы. Полезные ископаемые постоянно образуются в недрах земной коры в результате непрерывно протекающего процесса рудообразования, но период формирования растягивается на столь длительный промежуток времени (как правило, десятки и сотни миллионов лет), что практически их учитывать в хозяйственных расчетах невозможно. Освоение минерального сырья происходит по исторической шкале вре мени и характеризуется все возрастающими объемами изъятия. В связи с этим все минеральные ресурсы рассматривают не только как исчерпаемые, но и как невозобновляемые.

В естественном природном виде земельные ресурсы — это материальный базис жизнедеятельности человеческого общества. Существенно влияет на хозяйственную деятельность, на возможность освоения территории рельеф. Однажды нарушенные земли (например, карьерами или искусственным изменением рельефа при крупном промышленном или гражданском строительстве) в своем естественном виде уже не восстанавливаются.

К возобновляемым ресурсам принадлежат ресурсы растительного и животного мира. И те и другие восстанавливаются довольно быстро (в течение времени жизни одного-двух поколений людей), и объемы естественного возобновления хорошо и достаточно точно рассчитываются. Поэтому при организации хо зяйственного использования накопленных запасов древесины в лесах, травостоя на лугах и пастбищах, промысла диких животных в пределах, не превышающих ежегодное возобновление, истощения ресурсов можно полностью избежать.

Относительно (не полностью) возобновляемые ресурсы хотя и восстанавливаются в исторические отрезки времени, но возобновляемые объемы их значительно меньше объемов хозяйственного потребления.

Именно поэтому такие виды ресурсов весьма уязвимы, в связи с чем требуется особенно тщательный контроль со стороны человека. К относительно возобновляемым ресурсам относятся и очень дефицитные природные богатства: а) продуктивные пахотно-пригодные почвы;

б) леса с древостоями зрелого возраста;

в) водные ресурсы на региональном и локальном уровнях.

Продуктивные пахотно-пригодные почвы занимают сравнительно небольшие площади (по разным оценкам, в пределах суши они не превышают 1,5-2,5 млрд га). Наиболее продуктивные почвы относящиеся к первому классу плодородия, занимают 400 млн га. Продуктивные почвы образуются очень медленно:

например, на формирование 1 мм гумусового горизонта черноземных почв требуется приблизительно 100 лет.

В то же время процессами ускоренной эрозии, стимулированными нерациональным землепользованием, за один год может быть разрушено несколько сантиметров верхнего, наиболее ценного пахотного слоя. В последние десятилетия антропогенное разрушение почв происходит настолько интенсивно, что дает основание отнести почвенные ресурсы к категории «относительно возобновляемые».

Леса с древостоями спелого возраста (так называемые спелые леса), т.е. леса, древостой которых достигли промышленной спелости и пригодны для производства пиловочника и других видов промышленной лесной продукции, пользуются повышенным спросом и поэтому усиленно вырубаются. Для полного восстановления вырубленных лесов необходимо весьма длительное время: для хвойных древостоев приблизительно 90-100 лет, для лиственных -100—120 лет. Поскольку приросты в таких лесах невелики, то нормы допустимых рубок должны быть строго ограничены. При нарушении этого принципа практически не происходит естественного восстановления запасов древесины.

Хорошо известен факт практической неисчерпаемости водных ресурсов в планетарном масштабе.

Однако на поверхности суши запасы пресных вод сосредоточены неравномерно и на обширных территориях ощущается дефицит вод, пригодных к употреблению в системах водопользования. Особенно сильно от недостатка воды страдают аридные и субаридные районы, где нерациональное водопотребление (например, водозабор в объемах) превышающих объем естественного восполнения свободных вод сопровождается быстрым и зачастую катастрофическим истощением водных запасов. Поэтому необходим точный подсчет количества допустимого изъятия водных ресурсов, как по регионам, так и на локальном уровне.

К неисчерпаемым относят те виды природных ресурсов, запасы которых неиссякаемы как в настоящее время, так и в обозримом будущем. Это понятие включает лишь сам факт «вечного» получения вещества и энергии, но не учитывает возможные (или неизбежные) лимиты их практического использования. В число неисчерпаемых включают водные ресурсы, климатические ресурсы, энергию земных недр, морских приливов.

Общий объем воды в водных объектах гидросферы Земли весьма велик и составляет около 1390 млн км. Однако 96,4% этого объема приходится на соленые воды Мирового океана и только 2,6 % (36 млн км 3) — на пресные воды. Поскольку уже известны технологии опреснения соленых морских вод, воды Мирового оке ана, соленых озер и глубинных подземных горизонтов можно рассматривать как потенциальные водные ресурсы, использование которых в будущем вполне возможно. Ежегодно возобновляемые запасы пресных вод не столь велики: по разным оценкам они колеблются от 41 до 45 тыс. км3 (ресурсы полного речного стока).

Мировое хозяйство для своих нужд расходует около 4,5 тыс. км 3 воды в год, что приблизительно равно 10 % возобновляемых ресурсов. Следовательно, при условии соблюдения принципов рационального природопользования эти водные ресурсы можно рассматривать как неисчерпаемые. Однако в случаях нарушения этих принципов экологическая ситуация может сильно обостриться, и даже в планетарном масштабе вполне возможен дефицит чистых пресных вод. А пока природная среда ежегодно «дарит»

человечеству в 10 раз больше воды, чем ему нужно для удовлетворения самых разнообразных потребностей.

Под климатическими ресурсами понимают запасы тепла и влаги, которыми располагает конкретная местность или регион (Э.П.Романова и др., 1993). Территориально и по сезонам тепло и особенно влага распределяются неравномерно. Температура воздуха колеблется от -90° до +80 °С, хотя в среднем для Земли она равна приблизительно +15 "С. Суша в целом неплохо обеспечена и атмосферной влагой: на ее поверхность ежегодно выпадает в среднем около 119 тыс. км3 осадков. Однако отдельные районы в год получают более 12000 мм осадков, и одновременно существуют обширные местности, где выпадет менее 50—100 мм. В сред нем многолетнем выражении и запасы тепла, и объемы выпадающей атмосферной влаги довольно постоянны, хотя от года к году они испытывают существенные колебания. Так как эти ресурсы формируются в определенных звеньях теплового и водного круговоротов, постоянно действующих над планетой в целом и над отдельными ее регионами, запасы тепла и влаги могут рассматриваться как неиссякаемые в определенных количественных и качественных пределах, достаточно точно установленных для каждого региона.

Природно-техногенные комплексы и технология рационального природопользования Лекция 3. Природно-техногенные комплексы, виды воздействий, составные элементы Техногенез - совокупность процессов техногенного воздействия общества на природную среду.

Причиной техногенеза является хозяйственная деятельность общества. Примерами техногенеза могут служить трансформация рельефа и литологического фундамента природных систем в процессе добычи минеральных ресурсов и строительства, вырубка леса лесопромышленными предприятиями, осушение болот и сброс излишней почвенной влаги с помощью мелиоративных устройств, загрязнение водного и воздушного бассейнов отходами различных производств и т. п.

Основные причины возникновения техногенеза — эксплуатация природных ресурсов и функционирование технических систем, осуществляющих сброс отходов в природную среду.

Источниками техногенеза являются различные технологические процессы промышленных и сельскохозяйственных производств, транспорт, объекты строительства, производственной и социально бытовой инфраструктуры, рекреации и т. п. Практически любой объект хозяйственной сферы является источником техногенеза.

Современные ландшафты в зависимости от степени их измененности техногенезом разделяются на следующие четыре группы.

I. Природные (естественные) комплексы. К этой категории следует отнести природные комплексы, испытывающие минимальное, главным образом фоновое, реже - слабое косвенное техногенное воздействие, не приводящее к заметным изменениям состояния их компонентов и внутриландшафтных связей и не оказывающее существенного влияния на ход природных процессов. Тем не менее даже минимальное воздействие техногенеза не может не сказаться, пусть самым незначительным образом, на формировании этих ландшафтов. Такие комплексы сохраняются в заповедниках, заказниках, национальных парках, а также на слабо освоенных в хозяйственном отношении территориях, в достаточной степени удаленности от крупных населенных пунктов, промышленных объектов и транспортных коммуникаций с большой плотностью движения.

II. Природно-техногенные комплексы. К ним относятся ландшафты, измененные в результате техногенного воздействия, направленного преимущественно на их биотические компоненты, почвы и водный режим, без существенных изменений рельефа, литологического фундамента и гидрографической жги. Такие ландшафты формируются главным образом под воздействием сельского, лесного, водного и рекреационного хозяйств, мелиоративных мероприятий, сельской застройки.

К природно-техногенным следует отнести и ландшафты, испытавшие в прошлом прямое техногенное воздействие на цитологический фундамент и рельеф и находящиеся в своем развитии на стадии посттехногенеза. Примером природно-техногенных комплексов являются сельскохозяйственные угодья, лесопарки, рекреационные зоны.

III. Техногенно-природные комплексы. Сюда относятся ландшафты, трансформированные в результате прямого воздействия техногенеза на их косную основу - рельеф и литологический фундамент в процессе гидротехнического строительства. Техногенное воздействие горнодобывающих производств, промышленного, городского, транспортного, гидротехнического и других видов строительства связано с формированием техногенного рельефа, для которого характерно отсутствие географической обусловленности.

IV. Техногенные комплексы. Эти комплексы формируются при практически полном замещении почвы и биоты техногенными образованиями (асфальтовые, бетонные и другие покрытия поверхности, скопления массивных зданий и сооружений и т. п.). Типичными представителями таких комплексов являются элементы городской и промышленной застройки.

Измененные природные комплексы и их компоненты, в свою очередь, влияют на самого человека и его деятельность, что влечет за собой ряд часто нежелательных последствий. В связи с этим особое значение приобретает анализ цепочки: антропогенное воздействие на природные системы — изменения свойств и функций систем — последствия для жизни и деятельности населения. Лишь выявив конечное звено этой цепочки, можно достаточно полно оценить вмешательство человека в окружающую природную среду.

Сущность воздействия человека на природные системы Воздействие человека — это все виды его деятельности и созданных им объектов, вызывающие те или иные изменения в природных системах. Оно включает действие технических средств, инженерных сооружений, технологии (т.е. способов) производства, характера использования территории и акватории. Воздействие человека может быть преднамеренным и непреднамеренным. Преднамеренное воздействие рассматривается как целенаправленное и сознательное действие, которое осуществляется в процессе материального производства, с тем чтобы удовлетворить определенные потребности общества (например, строительство ГЭС для нужд энергетики, сооружение водохранилища для водоснабжения и ирригации, вырубка леса для получения древесины, обустройство рекреационных объектов и т.п.). Преднамеренные воздействия — это предмет экономики, они заранее планируются и финансируются.

Непреднамеренное воздействие представляет собой побочный эффект преднамеренного. Так, сооружение водохранилища нередко ведет к повышению уровня грунтовых вод и подтоплению, абразии берегов, ухудшению качества воды и к другим «незапланированным» последствиям. Побочные эффекты не всегда проявляются сразу, нередко носят негативный характер, поэтому их изучение и анализ — одна из важнейших задач географии и экологии.

Антропогенные воздействия классифицируют по разным признакам:

По характеру проявления в пространстве их разделяют на точечные (влияние отдельных предприятий, городов), линейные (влияние коммуникаций) и площадные (использование возобно вимых ресурсов на больших территориях).

По масштабам ареалов проявления изменений среды выделяют локальные, региональные и глобальные воздействия.

По происхождению воздействия могут быть разделены на механические (например, разрушение горных пород при добыче полезных ископаемых), физические (выделение тепловой энергии в природную среду), химические (выброс химических веществ в атмосферу и водоемы), биологические (интенсивное размножение вредителей в связи с недостаточной очисткой лесосек и захламлением лесов).

Как известно, воздействие человека на природные системы осуществляется с помощью технических средств, которые могут быть стационарными, не меняющими своего положения, и нестационарными, подвижными. К стационарным средствам относят инженерные сооружения — любые длительно сохраняющиеся на местности объекты, созданные человеком из искусственных или естественных материалов (промышленные предприятия, населенные пункты, плотины, каналы и др.). Их действие обычно локализовано в пространстве и в большинстве случаев длится непрерывно. В результате время существования инженерных сооружений и время их влияния на природу чаще всего совпадает. Действие же нестационарной техники (сельскохозяйственных орудий, строительных машин и др.) кратковременно. Оно может периодически повторяться (как, например, пахота), но не является непрерывным. Однако изменения в природе, вызванные этой техникой, нередко сохраняются многие годы.

Характер воздействия различных технических средств (систем) на природу неодинаков. Д.Л.Арманд разделил их на производственные (без функции управления природными процессами), нейтральные и управляющие природой.

Производственные системы объединяют добывающие и перерабатывающие предприятия. К добывающим относятся горнопромышленные, лесохозяйственные, сельскохозяйственные и другие подобные объекты. Их воздействие на природу состоит, во-первых, в изъятии из нее веществ и энергии, во-вторых, в засорении среды отходами производства. Перерабатывающие предприятия влияют на природу в основном вторым путем. Системы, управляющие природными процессами, включают неподвижные и регулирующие объекты. Неподвижные системы (лесные полосы, противоселевые сооружения, ограды и др.) преднамеренно ускоряют, замедляют или останавливают потоки воды, воздуха, снега, твердых частиц, животных.

Регулирующие системы с помощью подвижных устройств позволяют усиливать или ослаблять потоки (пло тины, затворы на каналах, рыбоподъемники и др.), осуществлять направленное изменение природных комплексов. К нейтральным сооружениям относятся здания, дороги, мосты, нефтепроводы и другие подобные объекты. Они не рассчитаны на изъятие веществ и энергии, не имеют отходов, но самим своим присутствием могут служить помехой движению воды, воздуха или миграции животных.

Исходя из особенностей взаимодействия техники с окружающей средой, выделяют производящие и обслуживающие технические системы. Производящие системы служат для извлечения вещества и энергии из среды и переработки их в необходимую для человека продукцию. Обслуживающие системы разделяют на активные, предназначенные для изменения физико-географических условий, и пассивные. Для природо пользования наибольший интерес представляют активные системы, так как они, с одной стороны, вызывают целенаправленные сдвиги в природной среде, а с другой — препятствуют неблагоприятным изменениям, связанным с влиянием добывающей и обрабатывающей техники.


А.Г.Исаченко (2001) выделил два главных типа антропогенных воздействий на природную среду. К первому типу он относит воздействия, связанные с видами хозяйственной деятельности направленными главным образом на использование почвенно-биологического потенциала ландшафтов. Эксплуатация биологического потенциала ландшафтов (изъятие биоты) велась на больших площадях, особенно на исторически первоначальных стадиях экстенсивного их освоения (собирательство, охотничий промысел, пастбищное животноводство). С развитием земледелия усилилась интенсификация хозяйства, а в связи с ростом населения и его потребностей требовалось дальнейшее расширение пахотных земель. Хозяйственные воздействия первого типа, ярко проявившиеся в господствующем «фоновом» характере использования почв и биотических компонентов, приобрели макрорегиональный, «фоновый» уровень и охватили обширные пространства зонального масштаба. Территориальное распространение воздействий этого типа и соответствующих им типов использования земель (угодий) подчинено географическим закономерностям. Для территории России основными фоновыми типами земель (угодий), имеющими зональное значение, являются леса (46 % всей площади), оленьи пастбища (около 19%) и сельскохозяйственные угодья (13 %), в том числе пашня (около 8 %).

Второй тип антропогенного воздействия на природную среду связан с вторичными (перерабатыва ющими) производствами и урбанизацией. Хронологически в масштабах истории человечества эта форма воздействия (условно ее можно назвать индустриальной или техногенной) возникла сравнительно недавно. Ее ощутимые следы в ландшафтах стали проявляться лишь в начале XX столетия. С развитием индустрии и урбанизации связаны специфические типы использования земель. Территория занимается под объекты, не имеющие аналогов в природном ландшафте, — населенные пункты с промышленными предприятиями и жилыми кварталами, дороги, трубопроводы и другие инженерные сооружения. Распространение угодий этого типа имеет очаговый характер, и по занимаемой площади (0,8 % от всей территории страны) они не идут ни в какое сравнение с фоновыми типами использования земель. Однако по интенсивности воздействия на ландшафты и на экологическую обстановку второй тип влияния значительно превосходит доиндустриальные формы воздействия на природную среду и является качественно иным.

Важнейшая качественная особенность воздействия индустрии и урбанизации на природную среду состоит в том, что главным фактором оказываются производственные и коммунально-бытовые отходы, а основной механизм влияния — ландшафтно-геохимический. Данный механизм приводит в действие систему техногенной миграции химических элементов, затрагивающую практически все компоненты ландшафта. В системе техногенных химических потоков особая роль принадлежит наиболее подвижной среде — атмосфере, обеспечивающей перенос загрязняющих веществ на дальние расстояния и в конечном счете на всю географическую оболочку (биосферу). Следует отметить, что в настоящее время индустриальные методы воздействия на природу интенсивно проникают в традиционные формы хозяйственной деятельности, в том числе в сельское и лесное хозяйство, в определенной степени сглаживая контрасты между двумя главными типами влияния.

Таким образом, в самом общем плане физическую сущность антропогенного воздействия на природные системы можно определить как:

а) изъятие вещества и энергии из окружающей среды;

б) привнесение в природу различных отходов производства и других веществ (например, ядохимикатов);

в) трансформацию компонентов и процессов в природных системах (а в конечном итоге и структуры систем);

г) привнесение в природу чуждых для нее технических и техногенных объектов.

Антропогенные нагрузки, их измерение и картографирование Для изучения антропогенного воздействия на природную среду необходимы его количественная оценка и выявление закономерностей распределения в пространстве. Количественная мера воздействия человека на природные системы в форме изъятия, привнесения или перемещения вещества и энергии получила название антропогенной нагрузки. Нагрузка может быть целенаправленной — для поддержания функционирования ландшафта в заданном режиме (распашка, полив, внесение удобрений, сооружение инженерных объектов и др.) или побочной — в виде загрязнения среды, проявления неблагоприятных процессов (например, вторичного засоления), разрушения структуры природных комплексов и т. п.

Целесообразно различать нагрузку на чисто природные и уже измененные человеком комплексы. Для первых любое воздействие является нагрузкой, для измененных комплексов (ландшафтов) нагрузкой следует считать новое воздействие сверх испытанного ранее (например, прокладка дорог в сельскохозяйственном ландшафте, использование сельскохозяйственного ландшафта в целях рекреации и т.п.).

Для определения величины нагрузки используют показатели, характеризующие основные виды антропогенного воздействия на ландшафты и их ресурсы: ресурсоемкость, землеемкость, отходность производства.

Ресурсоемкость — это показатель, отражающий размеры изымаемого из природы вещества (минерального, органического, воды, воздуха) и энергии.

Землеемкость рассматривают как показатель, определяющий размеры территории, нарушаемой или используемой человеком при том или ином виде деятельности:

а) как пространственную основу развития производства и расселения людей, что условно можно определить как «местоемкость»;

б) как источник возобновимых биологических ресурсов (единственный компонент природы, обладающий плодородием), что связано с превращением естественных территорий в угодья сельского, лесного и промыслового хозяйства.

Отходность — показатель, отражающий размеры поступающих в природу отходов производства и потребления в виде веществ (твердых, жидких, газообразных) и энергии.

Количественным выражением этих показателей могут служить коэффициенты использования ресурсов территории (Кир) и ее земель (Киз), а также коэффициент привнесения вещества и энергии (Кпв). Их определяют из следующих соотношений:

Важное значение имеет определение нормы нагрузки на ландшафты и экосистемы, т. е. величины антропогенного воздействия, не приводящего к нарушению наиболее важных социально-экономических функций и механизмов самовосстановления этих комплексов. Критической или предельно допустимой нагрузкой (ПДН) считается та, выше которой разрушается структура природной системы и нарушаются ее функции.

Величины нагрузок и характер антропогенных воздействий на ландшафты и экосистемы тесно связаны с видами природопользования: промышленным, сельскохозяйственным, лесохозяйственным, рекреационным и др.

В территориальном аспекте отдельные виды воздействий или их сочетание могут изучаться на трех уровнях размерности:

а) элементарном (отдельное промышленное или сельскохозяйственное предприятие — завод, рудник, электростанция, животноводческий комплекс и др.);

б) локальном (сочетания промышленных предприятий, городские и крупные сельские поселения, транспортные магистрали или их значительные по величине участки, многоотраслевые сельскохозяйственные предприятия);

в) региональном (территориальные группы населенных пунктов, промышленные или сель скохозяйственные районы, крупные транспортные системы и другие подобные образования). Наибольший практический интерес вызывает изучение локальных и региональных систем, поскольку именно на этом уровне возникают самые острые проблемы взаимодействия человека с окружающей природной средой.

Одним из важных методов изучения пространственных закономерностей распределения антропогенной нагрузки выступает картографический метод. Его использование предполагает обоснование и выбор репрезентативных показателей воздействия на природу. По мнению А. Г. Исаченко (2001), в качестве интегрального показателя антропогенной нагрузки на ландшафты регионального уровня может быть принята плотность населения. Признавая условность этой характеристики, он отмечает, что с изменением плотности населения, как правило, согласуется уровень хозяйственной освоенности территории, интенсивность хозяйственной деятельности и различных форм антропогенного воздействия на ландшафты. Увеличение населенности влечет за собой рост потребления различных природных ресурсов (например, водных, рекреационных), рост автомобильного парка, количества коммунально-бытовых отходов, не говоря уже об отходах производств, в которых занята активная часть населения. Показатель плотности должен быть дополнен рядом других характеристик, позволяющих уточнить и конкретизировать оценку антропогенных нагрузок.

Эмпирически было установлено, что наиболее репрезентативным региональным показателем фоновой сельскохозяйственной нагрузки на ландшафты служит распаханность территории. В ряде случаев в качестве дополнительного (или вспомогательного) индикатора целесообразно использовать плотность сельского насе ления. Для сравнительной оценки нагрузок очагового характера, связанных с воздействием промышленности и урбанизации, наиболее подходящим показателем оказалась плотность (на единицу площади) выброса загрязняющих веществ в атмосферу;

вспомогательное значение имеют плотность городского населения и его доля в общем населении региона.

Природно-техногенные комплексы и технология рационального природопользования Лекция 3-4. Природно-техногенные комплексы, виды воздействий, составные элементы Длительная история развития человечества - это, прежде всего, история природопользования, развития производительных сил, познания человеком законов природы и общества, смена на этой основе, общественно экономических формаций. Поэтому, вполне естественно, что взаимоотношение человека с природой и ее ресурсами подчиняется, с одной стороны - характеру ресурсов в самом широком понимании этого слова, начиная с размеров самой территории и кончая залегающими в недрах земли полезными ископаемыми и, с другой, состоянием производительных сил.


Техногенез - совокупность процессов техногенного воздействия общества на природную среду.

Причиной техногенеза является хозяйственная деятельность общества. Примерами техногенеза могут служить трансформация рельефа и литологического фундамента природных систем в процессе добычи минеральных ресурсов и строительства, вырубка леса лесопромышленными предприятиями, осушение болот и сброс излишней почвенной влаги с помощью мелиоративных устройств, загрязнение водного и воздушного бассейнов отходами различных производств и т. п.

Основные причины возникновения техногенеза — эксплуатация природных ресурсов и функционирование технических систем, осуществляющих сброс отходов в природную среду.

Источниками техногенеза являются различные технологические процессы промышленных и сельскохозяйственных производств, транспорт, объекты строительства, производственной и социально бытовой инфраструктуры, рекреации и т. п. Практически любой объект хозяйственной сферы является источником техногенеза.

Современные ландшафты в зависимости от степени их измененности техногенезом разделяются на следующие четыре группы.

I. Природные (естественные) комплексы. К этой категории следует отнести природные комплексы, испытывающие минимальное, главным образом фоновое, реже - слабое косвенное техногенное воздействие, не приводящее к заметным изменениям состояния их компонентов и внутриландшафтных связей и не оказывающее существенного влияния на ход природных процессов. Тем не менее даже минимальное воздействие техногенеза не может не сказаться, пусть самым незначительным образом, на формировании этих ландшафтов. Такие комплексы сохраняются в заповедниках, заказниках, национальных парках, а также на слабо освоенных в хозяйственном отношении территориях, в достаточной степени удаленности от крупных населенных пунктов, промышленных объектов и транспортных коммуникаций с большой плотностью движения.

II. Природно-техногенные комплексы. К ним относятся ландшафты, измененные в результате техногенного воздействия, направленного преимущественно на их биотические компоненты, почвы и водный режим, без существенных изменений рельефа, литологического фундамента и гидрографической жги. Такие ландшафты формируются главным образом под воздействием сельского, лесного, водного и рекреационного хозяйств, мелиоративных мероприятий, сельской застройки.

К природно-техногенным следует отнести и ландшафты, испытавшие в прошлом прямое техногенное воздействие на цитологический фундамент и рельеф и находящиеся в своем развитии на стадии посттехногенеза. Примером природно-техногенных комплексов являются сельскохозяйственные угодья, лесопарки, рекреационные зоны.

III. Техногенно-природные комплексы. Сюда относятся ландшафты, трансформированные в результате прямого воздействия техногенеза на их косную основу - рельеф и литологический фундамент в процессе гидротехнического строительства. Техногенное воздействие горнодобывающих производств, промышленного, городского, транспортного, гидротехнического и других видов строительства связано с формированием техногенного рельефа, для которого характерно отсутствие географической обусловленности.

IV. Техногенные комплексы. Эти комплексы формируются при практически полном замещении почвы и биоты техногенными образованиями (асфальтовые, бетонные и другие покрытия поверхности, скопления массивных зданий и сооружений и т. п.). Типичными представителями таких комплексов являются элементы городской и промышленной застройки.

Природно-техногенные системы – совокупность природных объектов и инженерных сооружений, взаимодействующих с окружающей средой.

Анализируя причины каких-то изменений, произошедших в природе, или прогнозируя их, всегда приходится рассматривать не менее двух взаимосвязанных компонентов, образующих единую систему взаимодействия:

природную основу системы и ее техногенное ядро, т.е. технологические, технические и инженерные средства, сооружения и комплексы, эксплуатация которых приводит или может привести к изменениям ландшафта.

Очевидно, что ПТГС являются сложными иерархическими образованиями, содержащими в себе взаимосвязанные компоненты различного уровня воздействия на природные объекты и по-разному воспринимающие эти воздействия. Очевидно также, что совокупность воздействий всех компонентов системы будет определяться ее назначением, ее функцией.

Виды природно-техногенных комплексов, возникающих при природообустройстве:

гидромелиоративные системы, инженерно-экологические системы, природоохранные комплексы, водохозяйственные системы, экологические инфраструктуры;

Мы рассматриваем окружающую среду как систему природных и антропогенных объектов и сред, состоящих из различных компонентов, находящихся во взаимосвязи и взаимовлиянии. При этом антропогенная среда представяется единством имеющих собственную сложную структуру техногенной среды, а также среды социальной. Окружающая среда всегда ассоциирована с какой-либо территорией (акваторией), т.к. именно такое рассмотрение связывает природные среды с организмами и местами их обитания.

Природно-техногенный комплекс можно представить как структурированную пространственно временную систему взаимодействующих природных и техногенных компонентов окружающей среды, взаимообусловленных в своем размещении, характеризующаяся антропогенной нагрузкой на природные компоненты среды. Понятие природно-техногенного комплекса практически сближается с понятием природно территориального комплекса, при условии выделения в последнем техногенных компонентов и факторов влияния на природную среды.

В состав природно-техногенного комплекса, в качестве компонентов, входят основные природные объекты, составляющую природную основу ПТГС:

воздушная среда, водные объекты (воды), почва, породы, растительность и животный мир (биота), и искусственные объекты техногенной среды:

наземные и подземные сооружения, плотины, водохранилища, технические средства, например бульдозеры и т.п.

Техногенная среда представляет собой отдельный компонент, который требует особого рассмотрения.

Во-первых, именно она порождает основную массу факторов антропогенного влияния на природные компоненты (факторы экологической опасности), которые нужно принимать во внимание и, по возможности, оценивать количественно. Эта среда является источником массированной техногенной нагрузки - выделения в окружающую среду ксенобиотиков, физического и др. загрязнения среды, порождая целый ряд биотических, ландшафтных и, в конечном итоге, биосферных нарушений.

Во-вторых, техногенная среда сама является комплексом с определенной структурой, включающим все природные среды и объекты, расположенные в зоне ее влияния. Так, мы со всей определенностью говорим о воздушной среде городов, промышленных и других зон как особой среде, отличающейся по составу и свойствам от атмосферного воздуха;

в техногенной среде могут быть созданы или использоваться существующие водные объекты для водосбережения, технологических, рекреационных и др. целей. В таких водоемах существует собственная, характерная для них биота, которая не может не иметь взаимоотношений с природной средой постольку, поскольку природа не знает границ.

Большое методологическое значение имеет понимание роли и места человека как вида и индивида в природно-техногенном комплексе. Образуя социальную среду, человеческое общество объективно нуждается в техническом прогрессе и выступает движущей силой рассматриваемой нами антропогенной нагрузки. В то же время, проявления этой нагрузки, выраженные как нарушения почв и ландшафтов, промышленные выбросы и стоки, истребление животных и др., часто обусловлены деятельностью человека как индивида. И действительно - конкретный человек нажимает на курок, отстреливая редкое животное;

конкретный работник открывает кран для сброса отходов в реку и т.п.

Основные свойства природно-техногенных геосистем Функционирование геосистем осуществляется в процессе взаимодействия входящих в их состав подсистем - природной и антропогенной. В процессе любой человеческой деятельности, так или иначе связанной с использованием территорий, происходит своего рода наложение антропогенных систем на природные, точнее - внедрение одних в другие.

Однако это наложение, внедрение, не является чисто механическим. Поскольку и те, и другие системы динамичны, они вступают во взаимодействие друг с другом.

Главное свойство всех природно-антропогенных геосистем - выполнение определенных социально экономических функций. Как уже было отмечено, ПТК или геосистемы создаются человеком в соответствии с его потребностями для достижения тех или иных целей:

для получения продуктов питания (агрогеосистемы), для добычи полезных ископаемых, для производства промышленных изделий (индустриальные геосистемы), для создания благоприятной жизненной среды (геосистемы населенных мест) и т.д.

Важным свойством ПАТ является то, что входящие в них подсистемы - образования гетерогенные.

Однако они взаимодействуют между собой и в процессе этого взаимодействия формируется своеобразный природно-антропогенный тип обмена веществом и энергией. Именно такое взаимодействие, проявляющееся в энерго- и массообмене, обеспечивает целостность ПАТ.

Можно сказать, что современные ландшафты, представляющие собой природно-антропогенные геосистемы, как и все созданное человеком, имеют двойственную качественную определенность - все они природные по своей материальной сущности и вместе с тем все они антропогенные по вложенному в них человеческому труду. При этом в одних геосистемах, например сельскохозяйственных, лесохозяйственных, на первый план выступает их природная сущность, а антропогенная остается как бы в тени. В других, например промышленных, транспортных, на первый план выступает их антропогенная, техногенная сущность, а природная остается в тени.

Но при анализе процесса функционирования геосистем оказывается, что такие, казалось бы, в высшей степени природные геосистемы, как, например, сельскохозяйственное поле, в значительной мере зависят от человека. Они практически не могут функционировать нормально (т.е. в нужном для общества направлении) без постоянного, систематического, можно сказать, ежечасного вкладывания в них человеческого труда, без постоянного участия в этом процессе человека. Некоторые же индустриальные геосистемы, будучи созданными человеком, при функционировании могут быть переведены на автоматический режим.

Направленность воздействия техногенного ядра на природную основу интегрально определяется назначением ПТГС. Иначе говоря, в сходных по назначению системах и близких по параметрам природных условиях можно достаточно обосновано ожидать и сходных воздействий ядра на природную среду. И, соответственно, сопоставимой реакции природных объектов на это воздействие или совокупность воздействий, предопределенную назначением техногенного ядра. Сказанное позволяет при прогнозировании развития ПТГС и разработке проектов природоохранных мероприятий широко использовать принцип актуализма или подобия, конечно, с учетом природных особенностей и темпов (динамики) воздействия на природные комплексы. С этих позиций представляется возможным наметить следующие категории ПТГС, обладающие рядом аналогичных свойств:

1) добывающие природные ресурсы;

2) перерабатывающие добытые ресурсы и выпускающие промежуточную или окончательную продукцию;

3) обеспечивающие функционирование двух первых типов ПТГС.

В свою очередь, в ПТГС, добывающих природные ресурсы, должны быть вычленены системы, предназначенные для добычи минерально-сырьевых ресурсов, в т.ч. твердых полезных ископаемых, подземных вод, нефти, и газа. Если следовать далее, то ПТГС, функционирующие для добычи твердых полезных ископаемых, должны быть подразделены на подземные и открытые разработки, а далее по видам и свойствам добываемых руд, углей и т.п. Очевидно, что воздействия на природную среду горных комбинатов, обеспечивающих добычу калийных солей, каменного угля, железных или сульфидных руд цветных металлов будут существенно различны. И столь же различны должны должны быть направления наших усилий при решении природоохранных вопросов.

Нередко добывающие и перерабатывающие комплексы объединяются в единые системы высокого ранга. Например системы Газпрома охватывают комплексы добывающих скважин, трубопроводов и тепловых электростанций, перерабатывающих значительную часть добываемого топлива в электрическую энергию, являющуюся конечной продукцией предприятий.

В зависимости от характера и режима воздействия техногенного ядра на природную основу, стадии формирования ПТГС, последние могут быть неравновесными (динамичными) или квазистационарными.

Обоснование границ ПТК, направленность и интенсивность техногенного воздействия Оценивая причины и следствия взаимодействия техногенного ядра и природной основы ПТК, разрабатывая прогноз преобразования природной среды и содержание природоохранных проектов и мероприятий, приходится сталкиваться с необходимостью определения границ ПТК, направленности и интенсивности техногенных воздействий на природную их основу. В частности, нередки cлучаи, когда производственные комплексы, граничащие друг с другом, взаимосвязаны сырьевыми, энергетическими и даже людскими потоками и образуют функциональное или пространственное (территориальное) сообщество, отвечающее границам крупных городов или их агломерациям (мегаполисам). Следовательно, характернейшая черта ПТК - открытость границ, а их установление всегда условно и определяется целями исследования.

Поясним это простейшим примером.

Известно, что по обе стороны автомобильной дороги возникает полоса загрязнения почвы соединениями свинца и бензапиреном. Очевидно, что ширина этой полосы будет контролироваться границей соответствующей геохимической аномалии, которая и определит контур целесообразных геохимических исследований. Он может быть передвинут дальше от дороги в случае повышения чувствительности анализа.

Или наоборот, полоса изучения будет сокращена, если исследованию будут подлежать только загрязнения, содержание которых превышает предельно допустимые концентрации для почв. И совсем другой будет граница гидрогеологических исследований, направленных, например, к изучению полосы дренирования местности водопонижающими придорожними кюветами.

Границы ПТК и особенно - определяющиеся загрязнением природных объектов могут быть весьма различны в различных средах, например в почве, поверхностных водах, атмосферном воздухе. Известно, что загрязнение воздушного бассейна современного крупного промышленного города может распространяться до 1000 километров от его административной границы. В речном потоке факел загрязнения воды нефтепродуктами может быть "оторван" и отнесен течением от источника загрязнения на расстояния более километров. На сотни квадратных километров простираются депрессионные воронки уровня подземных вод по периферии крупнейших карьеров Курской магнитной аномалии и более 100 км ощущается подпор грунтовых вод по периферии Каракумского канала. В подобных условиях, в освоенных промышленностью и сельским хозяйством регионах, правомерно выявление не границ в контурном их понимании, а граничных зон взаимовлияния смежных ПТК.

Помимо границ в плане, при исследовании ПТК всегда возникает необходимость выявления глубины распространения зоны воздействия инженерных объектов на природные, в частности - геологические тела и заключенные в них подземные воды. Необходимость глубинного изучения ПТГС определяется далеко не только теоретическим интересом, но, главным образом, практическими реалиями и, в частности, устойчивостью зданий и сооружений, качеством подземных и взаимосвязанных с ними поверхностных вод.

В общем случае, в условиях артезианских гидрогеологических структур эта глубина может определяться положением в разрезе регионального водоупора, залегающего ниже самых глубоких подземных выработок или буровых скважин, в условиях развития кристаллических пород - мощностью зоны открытой трещиноватости. В особо сложных геоструктурных условиях, в частности при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, в т.ч. водохранилищ, в зонах активного тектогенеза, прогноз реакции геологической среды может потребовать достаточно глубоких исследований, измеряемых многими сотнями, а иногда и тысячами метров.

Оценивая воздействие техногенного ядра на природную основу ПТК практически всегда приходится учитывать многообразные последствия таких воздействий. Да и сами воздействия бывают неоднозначны. Хотя в принципе направленность воздействия ядра ПТК на природную основу можно свести к четырем группам:

- изъятие вещества из системы (добывающие ПТГС), - привнесение вещества в систему (строительство, водохранилища, золошлакоотвалы, всякого рода свалки), - рассеивание вещества (например аэрозолей, гербицидов или минеральных удобрений) - перемещение (перераспределение) вещества.

Классификация эта несколько условна и требует кратких пояснений.

В частности - рассеивание вещества в системе можно рассматривать как частный случай привнесения вещества. Разница состоит в том, что в последнем случае привносится масса вещества, сопоставимая с массой системы, тогда как рассеивается масса вещества бесконечно малая в сравнении с массой системы, но обладающая высокой химической активностью и воздействующая на природные объекты системы не массой, а именно химически. Перемещение массы вещества реализуется в некоторых добывающих системах, в которых масса полезного компонента бесконечно мала в сопоставлении с массой перемещенного вещества. Это можно показать на примере добычи алмазов или золота, когда масса полезного продукта измеряется каратами или килограммами, а переработанной породы - тысячами и миллионами тонн. Частным случаем перемещены массы вещества можно рассматривать течение грунтов под влиянием нагрузки, оползневые, селевые и иные процессы, спровоцированные техногенным воздействием.

Изменения свойств природной среды многообразны и проявляются в нарушении геохимического баланса веществ, снижении прозрачности атмосферы, возникновении наведенных радиомагнитных и электрических полей, изменении величены альбедо подстилающей поверхности. В частности, загрязнение поверхности снежного покрова в угледобывающих районах и по периферии промышленных комплексов приводит в северных мерзлотных условиях к раннему снеготаянию, деградации высокотемпературной "вялой" мерзлоты, интенсификации термокарстовых процессов.

Наряду с направленностью, характером воздействий на природную основу, реакция последней во многом определяется интенсивностью воздействий, темпами развития техногенеза, вкладываемыми в технические средства мощностями, количеством загрязняющих веществ, сбрасываемых за единицу времени.

Темпы воздействия техногенеза на природную среду пожалуй наиболее сложная для изучения категория в силу нередко высокой их динамичности и изменчивости.

Загрязнение природных сред и нормативные показатели Наиболее масштабные и опасные для природных объектов и человека последствия техногенеза проявляются в загрязнении природных сред.

Под загрязнением понимается привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не свойственных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего (в пределах его крайних колебаний) уровня их концентрации.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.