6. Математическое моделирование как средство изучения состояния геоэкосистем. В настоящее время важной составной частью геоэкологических исследований является математическое моделирование процессов, протекающих в геоэкосистемах. При этом особое значение приобретает машинная имитация – проигрывание на компьютере возможных вариантов поведения (смены состояний) природных и природно-антропогенных систем под влиянием изменения внешних (в том числе техногенных) факторов. Математические модели, построенные по этому принципу, называют имитационными. Они позволяют логически увязать эмпирические знания о различных процессах, наблюдаемых в геоэкосистемах, и на основе машинного эксперимента получить непротиворечивые количественные данные об их изменении во времени и пространстве. Имитационные модели используются: а) как средство изучения систем, выявления и анализа закономерностей их функционирования; б) для получения количественной оценки происшедших изменений природных и природно-антропогенных объектов; в) как средство прогнозирования поведения систем под влиянием предполагаемых внешних факторов.

Спектр применения математических моделей в геоэкологии весьма широк – от исследования циркуляции загрязняющих веществ в геофизических природных средах до изучения накопления загрязнителей в экосистемах и антропогенных сукцессий природных систем. Известны региональные имитационные модели природно-хозяйственного комплекса бассейна Азовского моря (Горстко, 1976), природно-хозяйственной системы бассейна реки Преголи (Сергин, Зотов, 1988; Зотов, 1993), модели водных экосистем и региональных социально-экологических систем, построенные в Санкт-Петербургском университете под руководством (Основы геоэкологии, 1994), и другие разработки. Эти разработки, несмотря на определённую схематичность и недостаточный учёт пространственной дифференциации природной среды, могут быть использованы для получения оценочной и прогнозной информации о состоянии природных и природно-антропогенных геоэкосистем.

Рассмотрим основные принципы составления и некоторые результаты реализации модели бассейново-ландшафтной системы, построенной (1993) для природно-хозяйственных условий бассейна реки Преголи – главной водной артерии Калининградской области (площадь водосбора 15,5 тыс. км²).

Особенность построения модели состоит в сопряжении математического моделирования с картографическим подходом. Составлена ландшафтная карта бассейна, на основе которой с привлечением покомпонентных карт выделены ключевые элементарные бассейново-ландшафтные системы, отражающие свойства более крупных бассейновых и ландшафтных единиц. Затем для каждой ключевой системы построена имитационная математическая модель, выражающая массо - и энергообмен между природными компонентами (вертикальные связи) и между комплексами более низкого ранга (горизонтальные связи). Ландшафтная дифференциация учтена в модели через разделение почвенно-растительного покрова на лесной и культурный. В качестве временного шага принят один год. Это обусловлено тем, что модель предназначена для составления средне - и долгосрочных прогнозов.

Модель элементарной бассейново-ландшафтной системы включает уравнения, отражающие состояние воздушной среды, растительного покрова, почвенного покрова, поверхностных и подземных вод характерны для бассейна реки Преголи, поэтому блок “рельеф” не включён в модель. Атмосферный блок "усечён" до уравнения атмосферного увлажнения.

Основу модели элементарной системы составляют уравнения водного баланса, баланса фитомассы лесной и сельскохозяйственной растительности, гумуса, азота, фосфора лесных и сельскохозяйственных почв, минерального азота и минерального фосфора в речных и подземных водах. Блок "горные породы" учтён в модели опосредственно через коэффициенты поверхностного и подземного стока, величины смыва химических элементов.

В качестве примера приведём уравнение баланса гумуса для условий сельскохозяйственной геоэкосистемы. Оно имеет следующий вид:

, (1)

где Mrt и Mrt+1 – содержание гумуса в почве в моменты времени t и t+1 (кг/га); Пу(t) – образование гумуса в единицу времени за счет внесения органических удобрений; Пр(t) – образование гумуса в единицу времени за счет растительных остатков; Вм(t) – потеря гумуса в единицу времени в связи с минерализацией гумуса; Вс(t) – потеря гумуса вследствие поверхностного смыва. Единицей измерения составляющих прихода и расхода является т/га в год.

В целом модель представляет систему уравнений, выражающих балансы вещества, взаимные и обратные связи в территориальном комплексе "речной бассейн". Значения антропогенных воздействий задаются на входы модели через составляющие прихода балансов вещества. В результате на выходных моделях можно получить прогноз состояния природных ресурсов бассейна. Изменяя антропогенные воздействия, можно выбрать наиболее благоприятный прогноз последствий трансформации геоэкосистем территории.

В ходе экспериментов на модели с изменениями величин внесения минеральных и органических удобрений, соотношения лесных и сельскохозяйственных угодий, осушительной мелиорации количественно обоснованы меры по оптимизации природопользования в условиях водосбора. Выявлено, что использование только одной составляющей оптимизации вызывает не только позитивные, но и негативные последствия. Минимизация последних требует комплексного подхода к улучшению природной среды. В ходе экспериментов установлено, что оптимальных результатов можно ожидать при увеличении внесения органических удобрений в 4 раза, внесении азотных удобрений на прежнем уровне, повышении лесистости территории. В этом случае урожайность сельскохозяйственных культур и масса гумуса в почве возрастут на 42% и 36%, уровень грунтовых вод понизится на 0,7 м, концентрация азота и фосфора в речных водах уменьшится на 7% и 6%, в грунтовых водах – соответственно на 15% и 18% (Зотов, 1999).

Дальнейшее совершенствование модели связано с введением но­вых экологически значимых зависимостей, детализацией пространст­венного и временного масштабов моделирования, её адаптацией для территорий с другими природно-климатическими условиями.

Лекция № 5

Тема: Конструктивные вопросы геоэкологии

1. Оптимизация территориальных систем.

2. Проектирование природно-технических систем.

3. Управление региональными геоэкосистемами.

4. Управление функционированием природно-технических систем.

Изложенные выше представления о геоэкосистемах, исследовании и оценке их экологического состояния и антропогенных изменений служат необходимой предпосылкой для решения конструктивных во­просов региональной геоэкологии. Среди последних выделим вопро­сы оптимизации территориальных систем, проектирования природно-технических систем, управления функционированием региональных и локальных геоэкосистем.

1. Оптимизация территориальных систем. Выбор наилучшего решения об использовании геоэкосистем тесно связан с ландшафтным планированием и эколого-хозяйственным устройством территории. Ландшафтное планирование рассматривается как "разработка проекта использования ландшафтов при условии сохранения или улучшения средо - и ресурсовоспроизводящих способностей природных комплексов" (Охрана ландшафтов... , 1982). В настоящее время оно является составной частью системы территориального, регионального и отраслевого планирования и проектирования.

Результатом планирования служит ландшафтный план – схема использования и охраны ландшафтов территории. Он составляется на основе анализа ландшафтной карты и синтеза всех предложений по использованию и охране природных ресурсов. План включает зонирование территории, отражающее природно-ландшафтную дифференциацию, характеристику современной структуры использования земель, выделение экологически значимых свойств геоэкосистем (особенно опасных для жизни и деятельности человека). Выявлению и оценке подлежат отдельные уникальные ландшафты и их компоненты, требующие особой охраны (ареалы распространения уникальной флоры и фауны и т. п.), природно-рекреационные зоны, исторические и культурные памятники. Завершается план, обоснованием экологически допустимой хозяйственной нагрузки, привязанной к ландшафтным выделам.

Наличие такого плана позволяет с достаточной уверенностью определить (спрогнозировать) соответствие или несоответствие предлагаемых вариантов хозяйственного развития территории (или её отдельного объекта) её природно-ресурсному потенциалу, а также установить те экологические приоритеты и ограничения, которыми следует руководствоваться при использовании ландшафтов, чтобы не допустить возникновения острых экологических ситуаций.

Ландшафтное планирование предваряет эколого-хозяйственное устройство территории – организацию территории по формированию сложных природно-хозяйственных систем (геоэкосистем), характеризующихся определённой общностью, в том числе целостностью выполняемых функций и ограничениями использования ресурсов территории (Кочуров, 1999). В отличие от землеустройства, при котором организуются угодья и преследуются хозяйственные цели, эколого-хозяйственное устройство проводится в интересах непосредственно самого человека (населения, социума), что обусловливает формирование системы "социум – территория". В такой системе территория служит базисом размещения всех элементов среды обитания человека, своеобразной подсистемой жизнеобеспечения человека. Важнейшая задача эколого-хозяйственного устройства – распределение и перераспределение антропогенных нагрузок в пределах геоэкосистем с целью избежания экологических проблем и улучшения качества окружающей среды. По (1999), решение этой задачи возможно путём установления эколого-хозяйственного баланса, т. е. достижения оптимального соотношения между природной средой, различными видами деятельности и интересами различных групп населения.

Такой подход требует баланса трёх составляющих частей территории: 1) естественных природных комплексов, 2) переходных участков – экотонов и 3) земель, вовлечённых в хозяйственный оборот. Соотношение между ними должно быть в такой пропорции, чтобы складывающийся уровень антропогенной нагрузки не превышал природно-ресурсный потенциал ландшафтов.

Низовым эколого-хозяйственным выделом является система "селение – прилегающая территория", где непосредственно происходит взаимодействие человека с окружающей средой и развивается конкретная хозяйственная деятельность. Такая система, где достигнут эколого-хозяйственный баланс, является экологической структурой устойчивого развития. Она выступает своеобразным "ядром", вокруг которого организуются и обустраиваются соседние территории района, области, страны.

На региональном уровне в качестве операционной единицы эколого-хозяйственного устройства выступает административная область. Производится зонирование территории области, что позволяет дифференцировать её по показателям ресурсообеспеченности населения, а также по уровню антропогенной преобразованности земель и степени их средоформирующих функций. В результате выделяются группы земель, ранжированные по их средо - и ресурсоформирующей способности. Группа земель с наибольшей средо - и ресурсоформирующей способностью составляет своеобразный экологический каркас территории. Он включает заповедники, заказники, зелёные зоны населённых пунктов и другие природоохранные объекты, которым придаётся особое значение. По своему функциональному значению выделяют следующие элементы экологического каркаса: природно-географические окна, транзитные коридоры, буферные зоны и др.

Таким образом, оптимизация территориальных систем способствует, по-существу, формированию культурных ландшафтов, которые должны быть управляемыми, устойчивыми и эстетически привлека­тельными. В управляемом ландшафте человек не вступает в проти­воречие с протекающими в нём природными процессами (саморегу­ляции, биологического круговорота и др.), а поддерживает и направ­ляет их в нужную сторону. Природопользование не изменяет корен­ным образом ландшафт, а, образно говоря, "вписывается" в его структуру и функционирование в соответствии со своеобразием при­родно-ресурсного потенциала территории.

2. Проектирование природно-технических систем. Оценочная и прогнозная информация о состоянии и антропогенном изменении геоэкосистем является необходимой предпосылкой для проектирова­ния объектов природопользования, т. е. разработки конкретных техни­ко-экономических мероприятий и соответствующей документации по использованию природных ресурсов и территорий. Проектирование предполагает определение наиболее рациональных параметров техни­ческих сооружений и взаимоотношений между ними и природой, что необходимо для поддержания этих сооружений в желательном для человека состоянии.

Любой проект должен учитывать воздействие техники на природу и обратное влияние изменённых природных условий на технические объекты и здоровье населения. Особое значение имеют знания о тех свойствах гео - и экосистем, которые играют важную роль в их изменении под влиянием техногенного воздействия. Объектом выступает не только техническое сооружение как таковое, а система "техническое сооружение – природные комплексы – человек". Такой подход требует изучения и проектирования целостной природно-технической системы, а не просто "вписывания" технологии или ин­женерного сооружения в природу (Геоэкологические принципы... , 1987). В связи с этим выдвигаются следующие геоэкологические принципы проектирования: а) проект должен удовлетворять норма­тивным требованиям по охране окружающей природной среды и здоровья населения (т. е. стандартам качества среды), учитывать экологические последствия сооружения инженерного объекта; б) при проектировании необходимо учитывать конкретные физико-геогра­фические условия территории, в частности пространственные различия гео - и экосистем; в) проект должен содержать ландшафтно-экологическое обоснование выбранных антропогенных нагрузок и режима функционирования объекта; г) в проекте необходимо преду­смотреть природоохранные мероприятия, а также комплексный контроль за изменениями природных систем и их экологическими последствиями.

Таким образом, проектирование природно-технических систем требует сочетания знаний о взаимодействии природы и техники со знанием реальной природной обстановки. Это предполагает активное участие географов и экологов в создании проектов. Оно связано с выбором территории для размещения инженерных объектов, норми­рованием нагрузок на геоэкосистемы в соответствии с уровнем их устойчивости к техногенным воздействиям, прогнозированием и оценкой взаимоотношений природы и техники, выбором режима экс­плуатации инженерных сооружений, разработкой мероприятий по ох­ране окружающей среды.

При проектировании природно-технических систем возможны две ситуации – нормативная и исследовательская. В первом случае инже­нерные сооружения создаются по типовым проектам, приемлемым для данных физико-географических условий. Исследовательская си­туация возникает при проектировании новых, уникальных объектов, не имеющих аналогов. В связи с этим появляется необходимость выявить характер взаимосвязей между данными объектами и природой, разработать модели будущих природно-технических систем и соответствующие им программы исследований и норм природополь­зования.

Процесс проектирования крупных природно-технических систем (водохранилищ, каналов, мелиоративных систем, больших промышленных центров). Первый этап –проектирования и сооружения объекта с выявлением возможных изменений природы по данным литературных и фондовых материалов. Следующий этап – технико-экономическое обоснова­ние (ТЭО) объекта. Он характеризуется разработкой варианта (иногда двух-трёх вариантов) проектных решений с выбором мест размеще­ния и типов сооружений, а также составлением прогноза и оценки воздействия объекта на окружающую природную среду (ОВОС). На­конец, на стадии технического проекта разрабатывается окончатель­ный вариант объекта и соответствующая ему рабочая документация (расчёты, чертежи, схемы, карты и др.). В случае утверждения про­екта этот вариант реализуется в виде природно-технической системы. При проектировании природно-технических систем особое место занимает разработка природоохранных мероприятий. Последние весь­ма разнообразны, и набор их довольно широк. Можно полагать, что каждый тип природно-технических систем, имея свои особенности техногенных воздействий, должен иметь и свой набор природоохран­ных мероприятий. В любом крупном проекте в составе ОВОС содержится специальный раздел, в котором даются характеристика и оценка достаточности и эколого-экономической эффективности при­родоохранных мероприятий.

3. Управление региональными геоэкосистемами. Как пока­зано выше, оптимизация геоэкосистем достигается за счёт ландшафтного планирования и эколого-хозяйственного устройства территории. Динамическое равновесие в них обеспечивается управлением со сто­роны человека.

Управление понимается как деятельность, направленная на из­менение или поддержание заданного состояния территориальных сис­тем согласно заранее поставленным целям. Такими целями могут быть приобретение природными комплексами тех или иных новых качеств, обеспечение устойчивости функционирования, выполнение заданной программы действий и другие.

Управление включает в себя организацию оптимального взаимо­действия между хозяйством, техникой, человеческой деятельностью и природными составляющими территории, регулирование функциони­рования геотехнических систем в ходе выполнения ими социально-экономических функций. Оно включает в себя подбор ландшафтов, пригодных для удовлетворения потребностей общества, выбор характера и уровня выполняемых ландшафтами функций, решение вопро­са о смене функций геоэкосистем, согласование пространственных и временных потребностей общества с потенциалом природных систем (их устойчивостью, площадью, режимом и т. д.), предупреждение ава­рийных ситуаций (Геоэкологические основы..., 1989).

Управление региональными геоэкосистемами осуществляется пу­тём принятия и реализации экономических, организационных и правовых решений в области природопользования и охраны окружаю­щей среды. (1999) выделяет три иерархических уровня таких территориальных систем: 1) регион (экономический район), 2) область, 3) район. Каждому уровню управления соответствуют определённые цели организации и устройства территории, а также под­чинённые им административные образования. Соответственно на ка­ждом из них решаются конкретные специфические задачи природо­пользования и охраны природы, а также возникающие экологические проблемы.

Одной из важнейших задач управления на региональном (федеральном) уровне является создание экологического каркаса ре­гиона, то есть организация земель особоохраняемых территорий. В безлесных районах с высокой сельскохозяйственной освоенностью земель и развитой овражной сетью экологический каркас может быть создан путём залесения территорий и превращения их в зоны актив­ной средостабилизирующей деятельности. В отличие от этого, в лес­ных районах остро стоит проблема сохранения естественного эколо­гического каркаса.

На областном уровне управления осуществляется структурное улучшение территории, то есть оптимизируется структура использо­вания земель с точки зрения как хозяйственных потребностей, так и сохранения природы. Например, оптимальная структура категорий и видов использования земель в условиях Московской области должна выглядеть следующим образом (Кочуров, 1999): земли сельскохозяй­ственного назначения с территориями сельских населённых пунктов должны занимать 22,5% площади региона, промышленности и транс­порта - 2,5%, городов - 5%, лесного фонда, заповедников, заказни­ков, национальных парков, строго регулируемых рекреационных зон и других природных территорий - 70%. Однако в настоящее время структура использования земель в Московской области далека от со­вершенства. Только земли сельскохозяйственного назначения зани­мают около 47%, а земли городов, населенных пунктов, промышленности, транспорта – более 13% территории.

На районном уровне управления производится эколого-хозяйственное устройство территории, важнейшей задачей которого явля­ется распределение и перераспределение антропогенных нагрузок по видам использования земель с целью улучшения качества природной среды и избежания возникновения экологических проблем. Добиться этого можно путём совершенствования структуры землепользования на основе эколого-хозяйственного баланса территории. Этот подход требует баланса трёх составляющих частей территории: естественных природных комплексов, экотонов (переходных участков) и земель, вовлечённых в хозяйственный оборот, причём в такой пропорции, чтобы складывающийся уровень антропогенной нагрузки не превышал природные потенциальные возможности устойчивости ландшафтов.

Одним из инструментов управления региональными геоэкосистемами является территориальное планирование. К числу документов такого планирования относятся территориальные комплексные схемы охраны природы (ТерКСОПы), которые служат научным обоснованием заданий по экономическому и социальному развитию регионов. Цель составления ТерКСОПа – увязка всех видов фактических и перспективных антропогенных нагрузок на окружающую природную среду. В процессе разработки схемы производится анализ существующего состояния природной составляющей геоэкосистем, выявляются виды антропогенного воздействия и конфликтные ситуации, осуществляется зонирование территории по фактическим и нормативным нагрузкам, даются долгосрочные прогнозы изменения природы в зависимости от характера развития хозяйства региона и рекомендации по внедрению природоохранных мероприятий. Решение перечисленных вопросов позволяет определить ограничения и обосновать пути оптимизации природопользования при условии сохранения или улучшения качества окружающей человека среды.

4. Управление функционированием природно-технических систем. Применительно к природно-техническим системам выделяют два вида управленческой деятельности (Охрана ландшафтов, 1982):

а) опережающее управление с помощью проектирования и последующей реализации проекта создания природно-технических систем;

б) оперативное управление (или регулирование) уже созданными системами и прилегающими к ним природными комплексами.

Оба вида управления тесно связаны между собой. В ходе опережающего управления проектируется перевод естественного ландшафта в природно-техническую систему. Для этого анализируется соответствие изучаемых ландшафтов социально-экономическим потребностям общества и выявляются потенциальные возможности их перевода в другое состояние. Материалом для анализа служит эколого-географическая информация, содержащая данные о динамических свойствах объектов изучения и их изменении в результате хозяйственной деятельности человека. На основе этой информации прогнозируются ближайшие и отдалённые последствия перевода ландшафтов в другое состояние и даётся оценка их техногенной трансформации. В результате определяются нормы нагрузок и производится выбор конкретных методов воздействия, которые учитываются при составлении проекта. Особое значение придаётся разработке природоохранных мероприятий, позволяющих полностью или частично компенсировать негативные последствия вмешательства человека в природную среду (см. раздел 1.5.2).

После реализации проекта возникает необходимость поддержания природно-технической системы в запроектированном (заранее заданном) состоянии. Для этого используется оперативное управление (регулирование) системой, то есть целенаправленное её удержание в нужном для человека положении. Оно заключается в преднамеренном уменьшении или увеличении количества вещества и энергии с помощью техники в соответствии с заранее заданным режимом функционирования.

В ходе оперативного управления (регулирования) ведётся систематический контроль за состоянием природно-технической системы. Полученная информация поступает в блок управления. Там она перерабатывается в сигналы, направляющие работу технических устройств, а через них и ход природных процессов. Геоэкосистема изменяет своё поведение, если какой-нибудь природный параметр (например, влажность почв в мелиорированных ландшафтах) существенно отклоняется от заданного режима. В этом случае регулирование осуществляется обычно с помощью "жёстких" рычагов управления (поднятие затворов в шлюзах, включение дождевальных установок и т. п.).

Как видим, оперативное управление подразумевает контроль за состоянием используемых геоэкосистем и поддержание оптимального режима их функционирования как с помощью технических и технологических воздействий, так и с помощью процессов саморазвития. Однако набор конкретных мероприятий по регулированию разных типов геоэкосистем неодинаков. В связи с этим рассмотрим особенности оперативного управления рядом типов природно-технических систем (промышленных, транспортных, сельскохозяйственных, лесохозяйственных, природоохранных), исходя из их функционального назначения.

К промышленным природно-техническим системам относят различные технические объекты промышленного назначения в совокупности с окружающей их природной средой, на которую эти объекты оказывают существенное влияние. Управление ими связано в первую очередь с мероприятиями, требующими производственно-технологической перестройки (Геоэкологические принципы... , 1987): а) внедрения новых ресурсо - и средосберегающих технологий и методов производства; 6) применения более совершенных способов очистки отходов производства и их утилизации; в) комбинирования производств на базе комплексного использования сырья и полуфабрикатов. При высокой территориальной концентрации промышленных предприятий и неблагоприятных погодных условиях (например, в случае дефицита воды) одним из путей регулирования состояния геоэкосистем является территориальное рассредоточение некоторых производств и проектирование промышленных объектов в других, более благоприятных условиях. Особое значение приобретает установление (или расширение) санитарно-защитных зон, размеры которых должны соответствовать перспективной мощности предприятий, виду, количеству и дальности распространения выбросов. В районах размещения добывающей промышленности (особенно открытой добычи полезных ископаемых) необходимы мероприятия по рекультивации нарушенных природных комплексов.

Регулирование состояния транспортных природно-технических систем (автомобильных, железнодорожных, трубопроводных и др.) осуществляется путём воздействия как на технические, так и на природные составляющие этих систем. Оно выражается прежде всего в поддержании на должном техническом уровне полотна и проезжей части магистралей, защите их от естественных разрушительных процессов (водной эрозии, оползней и др.), а также движущихся по дороге транспортных средств. К сфере управления относятся мероприятия по борьбе с неблагоприятными погодными явлениями (уборка снега с проезжей части, противодействие гололёду и др.), благоустройству природной полосы, уходу за лесными насаждениями. Важное значение имеют природоохранные мероприятия – защита от загрязнения воздуха, поверхностных и грунтовых вод, охрана животного населения, борьба с шумом в населённых пунктах.

Сельскохозяйственные природно-технические системы – это сложные комплексы, в которых поля, леса, луга и другие элементы ландшафта образуют природную подсистему, совокупность машин и различных инженерных сооружений составляют техническую подсистему. Сущность управления ими состоит в установлении и поддержании оптимального режима их функционирования. Конкретно это выражается в применении наиболее эффективной (для данных физико-географических условий) системы севооборотов, разумном использовании техники и удобрений, соблюдении допустимой нагрузки на сельскохозяйственные угодья, выборе оптимальных норм и способов осушения и орошения, правильном проведении культуртехнических мероприятий и других приёмов сельскохозяйственного производства. Управление включает контроль за проявлением негативных природно-антропогенных процессов (эрозии, вторичного засоления и др.), загрязнением биогеоценозов удобрениями, пестицидами и нефтепродуктами, меры по формированию оптимальной структуры сельскохозяйственных угодий. В последние 15-20 лет большое внимание уделяется вопросам автоматизированного контроля за состоянием сельскохозяйственных комплексов и их отдельных компонентов. Это в первую очередь относится к гидромелиоративным (осушительно-увлажнительным и оросительным) геоэкосистемам. В настоящее время уже созданы и функционируют информационно-советующие и информационно-регулирующие системы, которые осуществляют постоянный контроль, распределение воды по сети каналов, регулирование норм и сроков поливов и другие операции.

К лесохозяйственным геоэкосистемам относят природно - антропогенные комплексы, функциональное назначение которых состоит в рациональном использовании лесных ресурсов, их воспроизводстве и охране. В связи с этим выделяют так называемые эксплуатационные леса, а также леса средообразующего и природоохранного назначения. В эксплуатационных лесах происходит заготовка древесины и другой лесной продукции. Главная задача рационального природопользования и управления такими комплексами заключается в переходе от сплошных к выборочным рубкам деревьев, строгом соблюдении правил лесовосстановления на вырубленных участках, проведении мер по уходу за посадками.

Ко второй группе лесохозяйственных геоэкосистем относят комплексы, главное назначение которых сводится к обеспечению использования лесов в целях рекреации, здравоохранения и заповедного дела, выполнения ими водоохранной функции. Главная задача управления геоэкосистемами этой группы – обеспечение устойчивости лесных биогеоценозов в связи с воздействием рекреационной и других видов антропогенных нагрузок. Её решение возможно на основе зонирования территории по интенсивности посещения рекреантами. Для каждой зоны и конкретных типов леса определяется допустимая величина нагрузки. Управление количеством посетителей на единицу площади лесных ландшафтов осуществляется путём создания рационально проложенной дорожно-тропиночной сети, устройства специальных площадок для игр, установки личных палаток и т. п.

Геоэкосистемы природоохранного назначения представляют собой как естественные, так и слабоизменённые человеком комплексы, основной функцией которых является сохранение эталонных ландшафтов или их отдельных компонентов. В большинстве случаев эти комплексы нельзя отнести к природно-техническим системам, однако их функционирование, как правило, связано с деятельностью человека. Человек проводит мероприятия по охране и поддержанию естественного состояния данных комплексов, вмешивается в некоторые природные процессы (например, регулирует численность животных), осуществляет ограниченную хозяйственную деятельность (например, рекреационную деятельность в национальных парках). Можно выделить три вида участия человека в функционировании геоэкосистем природоохранного назначения (Геоэкологические принципы 1987): а) невмешательство (или минимальное вмешательство) в ход естественных процессов; б) оказание "помощи" охраняемым ландшафтам в сохранении их структуры (например, путём создания буферных зон с особым режимом, строительства очистных сооружений и др.); в) активное управление организацией геоэкосистем. Активное управление (т. е. вмешательство в природные процессы) используется в тех случаях, когда целью создания объектов природоохранного назначения является сохранение антропогенных модификаций естественных ландшафтов и максимального видового разнообразия, а также в случаях сохранения за геоэкосистемами определённых производственных функций (национальные парки, защитные зоны различного назначения и др.).

В процессе управления природно-техническими системами (особенно промышленными, транспортными, сельскохозяйственными) важную роль играет геоэкологический мониторинг состояния окружающей природной среды. Для оценки качества среды используются как санитарно-гигиенические, так и экологические нормативы чистоты воздуха, воды и почв, которые служат средством ограничения негативного воздействия на природу. Наряду с компонентными нормативами все чаще применяются комплексные показатели, характеризующие состояние геоэкосистем в целом (продуктивность биогеоценозов, баланс вещества и энергии, способность к самоочищению и др.). Использование показателей, лимитирующих влияние различных источников загрязнения на природу, позволяет регулировать качество окружающей среды путём воздействия как на технические средства, так и на технологические процессы производства.

Лекция № 6

Тема: Влияние хозяйственной деятельности

на состояние компонентов ландшафтов Мордовии

1.  Изменения литогенной основы ландшафтов.

2.  Техногенное загрязнение атмосферы и депонирующих сред.

3.  Использование водных ресурсов.

4.  Экологическое состояние почвенно-земельных ресурсов и приоритетные направления оптимизации агроландшафтов

5.  Акустическая характеристика Саранска

6.  Изменение биологического разнообразия.

1. Изменение литогенной основы. Устойчивое социально-экономическое развитие Республики Мордовия во многом определяется эффективным использованием минерально-сырьевой базы.

По данным Управления Федерального агентства кадастра объектов недвижимости по Республике Мордовия, по состоянию на 01.01.2007 г. в Республике Мордовия площадь нарушенных земель составляла 1 037 га, в том числе нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых и проведении геологоразведочных работ – 657 га (63 %); при торфоразработках – 225 га (22 %); при строительстве – 155 га (15 %) (рис. 3).

Наибольшие площади нарушенных земель сосредоточены в Ельниковском (111 га), Краснослободском (166 га), Лямбирском (78 га), Рузаевском (67 га) и Чамзинском (96 га) районах. В основном это промышленные карьеры для добычи полезных ископаемых: песка, щебня, глины, торфа, известняка.

На территории Республики Мордовия из экзогенных геологических процессов наибольшую опасность представляют проявления оползней, карстообразования, эрозии (эрозии, овражной, плоскостного смыва), подтопления, заболачивания, суффозии и др. (рис.1). Коэффициент площадной пораженности достигает на отдельных участках 10 – 30 %. Около 60 % всей территории республики относится к районам со средней интенсивностью проявления названных процессов.

Мониторинг развития экзогенных геологических процессов заключается в оперативном инженерно-геологическом обследовании участков, подверженных оползневым и другим процессам. Так, в 2006 г. выявлена активизация оползневых склонов в г. Ардатов, р. п. Тургенево Ардатовского района, с. Семилей Кочкуровского района, г. Краснослободск, р. п. Ромоданово и с. Жуково Торбеевского района. Ее причинами являлись переувлажнение грунтов подземными и поверхностными водами, а также большая нагрузка на оползневые склоны.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18