Антропогенное давление на природную среду классификация форм и видов

Антропогенное воздействие на окружающую среду

Антропогенное воздействие на окружающую среду – это любое воздействие человека на отдельные природные компоненты или геосистемы в целом в результате хозяйственной деятельности.

По характеру своей направленности результаты производственной деятельности человека можно подразделить на:

Полезные – это природоохранные мероприятия (лесовосстановление, озеленение городов, рекультивация нарушенных земель и т.п.).

Большинство видов хозяйственной деятельности относится к смешанным, с полезными и негативными последствиями.

Пример антропогенного воздействия на окружающую среду

Например, регулирующие водохранилища при благоприятном обводняющем и оздоровляющем воздействии одновременно являются причиной распространения негативных последствий – подпор подземных вод, подтопление, потери на фильтрацию и др. Оросительные воды в условиях хорошего оттока способствуют промыву почв и пород от ионов солей и улучшают агромелиоративные условия земель, но в случае плохого дренажа имеет место подъем уровня грунтовых вод, и вследствие испарения – вторичное засоление почв.

Негативное воздействия человека на природу включает:

• изъятие вещества и энергии из природы (добыча полезных ископаемых, вырубка лесов);
• привнесение вещества и энергии в природу (геохимическое загрязнение природных компонентов);
• трансформацию вещества и энергии природы (формирование техногенных полей, активизация экзогенных теологических процессов);
• возведение искусственных сооружений (транспортное и линейное строительство, формирование городов, гидротехническое строительство).

Антропогенные воздействия подразделяются:

• по характеру распространения на мелко- и среднеплощадные (промышленность, энергетика), линейные (транспорт), площадные (населенные пункты), крупноплощадные (сельское хозяйство), локально-очаговые (рекреационные зоны);
• по продолжительности – постоянные, кроме сельского хозяйства и рекреации, сезонные, к которым относятся два последних, внезапные (залповые выбросы, аварии и т.п.).

Природные компоненты систем испытывают деструктивное, деградационное, загрязняющее, геофизическое и новообразующее виды негативного воздействия. Ликвидация негативных последствий хозяйственной деятельности обеспечивается: комплексным изучением природных географических условий территории, оценкой устойчивости (адаптации) природных систем к тому или иному виду воздействия; определением источников негативного воздействия и его интенсивности применительно к человеку, отдельным природным компонентам и системам в целом; научно обоснованным проектированием, строительством и эксплуатацией инженерных объектов, обеспечивающих минимальное негативное воздействие на окружающую среду.

Источник: Реймерс Н.Ф. Природопользование. — М., 1990.

Источник

Антропогенное давление на природную среду классификация форм и видов

Рис. 3. Классификация технических систем

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 .

ü Неподвижные системы (лесные полосы, противоселевые сооружения, ограды и др.) преднамеренно ускоряют, замедляют или останавливают потоки воды, воздуха, снега, твер­дых частиц, животных.

ü Регулирующие системы с помощью под­вижных устройств позволяют усиливать или ослаблять потоки (пло­тины, 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 о собенностей взаимодействия техники с окружаю­щей средой, выделяют производящие и обслуживающие техни­ческие системы (А. Ю.Ретеюм и др., 1972).

1.Производящие систе­мы служат для извлечения вещества и энергии из среды и перера­ботки их в необходимую для человека продукцию.

2. Обслуживающие системы разделяют на активные, предназначенные для измене­ния физико-географических условий, и пассивные. Для природо­пользования 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 , по А.Г.Исаченко (2001), связан с вторичными (перерабатыва­ющими) производствами и у рбанизацией. 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 ( Геоэкологические ос­новы. 1989).

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 (В.С.Преображенский и др., 1988).

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.

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.

Глубокое и разностороннее воздействие на природные систе­мы оказывает горнодобывающая промышленность. В мире ежегод­но из недр земли изымается около 300 млрд. т горных пород, что ведет к образованию различных по величине выемок (в том чис­ле открытых карьеров), техногенных просадок, форм техноген­ной аккумуляции ( терриконы, отвалы и др.). На каждую добы­тую 1000 т пород разрушаются экосистемы на площади 30 м 2

Мощным фактором воздействия на природную среду выступа­ют энергетика и разные отрасли перерабатывающей промышлен­ности.

В Российской Федерации промышленность потребляет 30 % забираемой из водоисточников воды, сбрасывает в реки и озера более 50 % объема сточных вод, выбрасывает в атмосферу около 60 % всех загрязняющих веществ.

Наиболее крупные загрязните­ли — предприятия теплоэнергетики, черной и цветной метал­лургии, нефтехимии и производство строительных материалов.

Строительное воздействие на ландшафты сопровождается сре­занием положительных и засыпкой отрицательных форм микро- и мезорельефа, намывом грунтов, полным разрушением почвенного и растительного покровов.

В настоящее время в развитых странах застроенные территории занимают очень значительные площади. В Нидерландах они составляют 31 % общей площади, в Германии и Франции — 13, в Австрии и США — 11, в России (с учетом горных выработок) — 6,5 % (Экологические проблемы. 1997).

Водохозяйственное воздействие на природные системы прояв­ляется в формировании новых, ранее отсутствовавших водных объектов (водохранилища, каналы, выпрямленные русла рек и др.), заборе воды (часть которой не возвращается), изменении гидролого-гидрохимического режима водоемов, в преобразовании ландшафтной структуры прилегающих к ним территорий.

Влияние сельского хозяйства на ландшафты и экосистемы со­стоит в изъятии биомассы растений и отчуждении питательных веществ вместе с собранным урожаем, в привнесении в почву химических соединений (в виде удобрений, ядохимикатов и др.), в перераспределении веществ (при пахоте и мелиорациях), в из­менении фитоценозов и уплотнении почвы (при выпасе скота). В целом сельское хозяйство выступает как наиболее мощный фак­тор нарушения естественных экосистем в пространстве, так как в настоящее время сельскохозяйственные угодья занимают 35 % всей территории суши.

Лесохозяйственные воздействия на ландшафты можно разде­лить на эксплуатационные (изъятие наземной биомассы), под­готовительные и мероприятия по уходу за лесом. Наибольшее влияние оказывают сплошные рубки, которые ведут к измене­нию структуры и видового состава фитоценозов, свойств почв, уровня и режима грунтовых вод, поверхностного стока, микро­климата, биогеоценоза в целом.

Рекреационное воздействие на ландшафты выражается в диг­рессии растительности, уплотнении почвенного покрова, прове­дении различных мероприятий по усилению пейзажной вырази­тельности природных объектов. Для определения рекреационной нагрузки чаще всего используют показатели, характеризующие количество отдыхающих, которое приходится на единицу площади за определенный промежуток времени.

Рассмотренные виды антропогенного воздействия нередко со­четаются и даже накладываются друг на друга в пределах одной ландшафтной системы (например, в урбанизированных ландшаф­тах совмещаются селитебные, промышленные, строительные, до­рожные воздействия).

В территориальном аспекте отдельные виды воздействий или их сочетание могут изучаться на трех уровнях размерности (Оценка влияния. 1985):

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 сель­скохозяйственные 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 показателе й 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 насе­ления.

Под воздействием человека происходит изменение состава, состояния, структуры, хода естественных процессов и функций природных систем. Начальное воздействие на тот или иной компо­нент природы по цепи вертикальных связей передается на другие компоненты, а по каналам горизонтальных связей — на другие гео-и экосистемы. Анализ «цепных» реакций позволяет выявить направ­ление, глубину, скорости и пространственные масштабы перестройки, происходящей в природных системах в результате вмешатель­ства человека. По данным наблюдений, наиболее существенные изменения, связанные с антропогенным воздействием на геосистемы , отме­чаются в перемещении литогенного материала, местном влаго-обороте , биологическом и геохимическом круговоротах, в тепло­вом балансе (А. Г. Исаченко, 1980).

При добыче полезных ископаемых и земляных работах резко активизируются процессы перемещения литогенного материала (как в твердом, так и в жидком состоянии). В результате образуют­ся техногенные формы мезорельефа — терриконы, отвалы пустой породы, выемки, карьеры, которые, в свою очередь, стимулиру­ют вторичные гравитационные процессы.

Терриконы и карьеры дают начало обвалам, осыпям и оползням, подвергаются размыву и развеиванию . Пустоты, образовавшиеся при подземных выработ­ках, часто вызывают проседания и провалы глубиной в десятки метров.

Еще более интенсивные процессы гравитационного пере­мещения твердого материала связаны с нарушением раститель­ного покрова (особенно лесного), распашкой земель, выпасом скота.

Возникающие при этом эрозия и дефляция ежегодно уно­сят из ландшафтов миллиарды тонн почвенных гумусовых час­тиц, способствуют образованию вторичных форм мезо- и микрорельефа — оврагов, барханов, котловин выдувания и др.

На мес­те образовавшихся форм рельефа формируются новые природ­ные комплексы, которые по своему рангу вполне сопоставимы с урочищами, а в крупных горно-промышленных районах — даже с ландшафтами. Описанные процессы, как правило, носят нео­братимый характер.

Влияние хозяйственной деятельности на местный влагооборот осуществляется прежде всего через изменение величин поверхно­стного стока и испарения. Известны два пути преобразования сто­ка:

1) прямое воздействие на русла рек путем сооружения водо­хранилищ и регулирования их режима;

2) воздействие на процес­сы формирования поверхностного стока и испарение на водосборах. Второй путь затрагивает функционирование геосистем на боль­ших территориях. Непосредственными факторами преобразования стока здесь выступают глубокая зяблевая вспашка, создание лес­ных полос, снегозадержание, осушение и орошение, застройка территории.

Так, создание лесных полос в 1,5- 2,5 раза снижает поверхностный сток, увеличивает запасы влаги в почве, заметно уменьшает физическое испарение.

Застройка, искусственное по­крытие, городские ливневые стоки, наоборот, уменьшают ин­фильтрацию и резко усиливают поверхностный сток. В условиях Москвы, где доля непроницаемых территорий составляет 35%, поверхностный сток увеличился на 93 %, а подземный уменьшился на 28% (М.И.Львович, 1986).

Антропогенные изменения биоценозов и замещение естествен­ных сообществ искусственными привели к нарушению биологи­ческого круговорота веществ. В результате вырубки лесов и изъя­тия фитомассы с сельскохозяйственных угодий из биологическо­го круговорота изымается большое количество азота, кальция, фосфора и других элементов.

Замена естественных биоценозов искусственными , как правило, ведет к уменьшению общей био­логической продуктивности и, соответственно, интенсивности биологического круговорота. В связи с этим почвы истощаются (почвы со средним содержанием питательных веществ могут быть полностью истощены за 15 — 150 лет).

Внесение удобрений не мо­жет восполнить все потери, тем более что до 40—50 % вносимых в почву питательных веществ (а также пестицидов) смывается с полей и вовлекается в неконтролируемую водную миграцию.

Изменение геохимического круговорота связано с вовлечени­ем в него новых соединений, многие из которых в естественных условиях не образуются. В результате биосфера обогащается не свой­ственными ей веществами, т. е. нарушается естественное соотно­шение химических элементов и соединений.

Часть из них попада­ет в природу целенаправленно (удобрения, пестициды и др.), но большинство вводится в круговорот непреднамеренно — в виде отходов производства, отбросов, использованных промышленных изделий.

Основными каналами миграции веществ выступают воздушная среда и воды, благодаря которым они попадают в природные комплексы. Поведение веществ, условия их накопления удаления из ландшафта зависят от структуры природных ком­плексов, их термического режима, условий дренажа, механиче­ского и химического состава почв, характера растительности.

От­рицательные формы рельефа (например, межгорные впадины) способствуют формированию устойчивых очагов атмосферного и почвенного загрязнения, этому же содействуют температурные инверсии. В условиях холодного климата в кислых гумусированных почвах многие вещества (в частности, пестициды) разлагаются медленнее, чем в теплом климате и в щелочных или малогумуси-рованных почвах.

Высокое содержание к альция в почвах задержи­вает вынос из них различных элементов. Важную роль в техноген­ном геохимическом круговороте играют растения-концентраторы отдельных элементов (лишайники, например, способны погло­щать радиоактивные изотопы непосредственно из воздуха).

Изменение теплового баланса является побочным результатом хозяйственной деятельности человека. Наиболее очевиден локаль­ный эффект изменения баланса при преобразовании подстила­ющей поверхности, например при орошении. В этом случае уве­личивается радиационный баланс, что связано с изменением аль­бедо (за счет увлажнения почвы и появления растительности) и снижением эффективного излучения (за счет повышения влаж­ности приземного слоя воздуха).

По данным наблюдений, в степ­ных районах европейской территории России радиационный ба­ланс возрастает на 10 — 30%.

Это должно приводить к усилению нагревания поверхности почвы, однако при орошении одновре­менно резко возрастают затраты тепла на испарение. В зависимости от количества подаваемой воды (т.е. нормы орошения) затраты тепла на испарение увеличиваются на 50-100 %, что в абсолют­ных единицах значительно превосходит увеличение радиацион­ного баланса. Поэтому существенно уменьшается (на 30 -50%) теплообмен с атмосферой и соответственно снижаются затраты тепла на нагревание воздуха и почв.

Описанные процессы изменения ге о — и экосистем тесно связа­ны между собой. Как уже отмечалось, они образуют цепи причин­но-следственных связей, где начальным звеном выступает импульс, обусловленный хозяйственной деятельностью человека.

Типичным примером может служить процесс осушения болотных экосистем и геосистем .

С позиций геоэкологии , осушение можно рассматривать как преобразование гидроморфных комплексов с нивелированием локальных природных различий путем дренажа, проведения культурнотехнических работ, известкования, внесения минеральных и органических удобрений.

Понижение уровня грунтовых вод при осушении определяет две цепочки причинно-следственных свя­зей:

а) изменение ландшафтно-геохимических условий и водно-воздушного режима почвогрунтов — трансформация почв — из­менение состава и продуктивности фитоценозов — перестройка пространственной структуры ге о — и экосистем;

б) снижение зат­рат тепла на физическое испарение — перестройка структуры ра­диационного и теплового балансов — формирование нового мик­роклимата приземного слоя воздуха и почв.

Эти изменения обыч­но происходят на локальном уровне, однако в ряде случаев они приобретают региональный характер (Полесье и др.).

В зависимости от степени проявления рассмотренных процес­сов преобразования ге о — и экосистем варьируют в широких пре­делах — от изменений отдельных элементов и компонентов до полного нарушения их исходной структуры. Установлена зависи­мость между величиной антропогенной нагрузки и глубиной из­менения природных систем. При этом выделяют три степени на­рушений естественных ландшафтов.

Если нагрузки на вторичные компоненты природы не превы­шают критических величин (т. е. не нарушаются структура и фун­кции этих компонентов), то могут частично изменяться характе­ристики биоты , почв, водного режима территории (например, такие характеристики растительности, как видовой состав, оби­лие, продуктивность). Однако при этом сохраняются тип функци­онирования и структура ландшафтов, а изменения носят обрати­мый характер: как только прекращается антропогенное воздей­ствие или уменьшается величина нагрузки, природный комплекс возвращается в исходное состояние. Подобные изменения наблю­даются при умеренной рекреации, выпасе скота в лесу, сеноко­шении в поймах рек, выборочных рубках леса и других видах хо­зяйственного воздействия.

Если антропогенные нагрузки на «вторичные» компоненты ландшафтов (и прежде всего на почвенно-растительный покров) превышают критические величины, то наблюдается резкое изме­нение или смена фитоценозов, водного режима и свойств почв.

Так, на месте сплошных рубок леса появляются лугопастбищные и пахотные угодья, на низких берегах водохранилищ — подтоп­ленные и заболоченные комплексы, на участках с интенсивным развитием эрозии — эродированные земли и т. п. Однако полной смены ландшафтов не происходит — на месте исходных комплек­сов формируются их модификации, т.е. новые почвенно-растительные сочетания на прежней литогенной основе. В случае пре­кращения антропогенного воздействия возможно возвращение модификаций в исходное (или близкое к нему) состояние (на­пример, восстановление сосновых биогеоценозов на участках заб­рошенных сельскохозяйственных угодий происходит в течение 120-150 лет).

Наконец, если антропогенные нагрузки на природу превыша­ет критические величины уже для первичных компонентов ланд­шафта, то автоматически разрушаются вторичные компоненты и соответственно исходная структура природного комплекса. Изме­нения носят чаще всего необратимый характер и ведут к смене одних ландшафтов другими. Как следствие, формируются совер­шенно новые геосистемы (карьеры, отвалы, овраги и др.), которые в полном смысле можно назвать антропогенными (или техногенными), т.е. созданными руками человека.

Таким образом, антропогенные нарушения вторичных компонентов природы в большинстве случаев вызывают лишь частные и преимущественно обратимые изменения ге о — и эко­систем. Полностью необратимые изменения наступают при рез­ком нарушении первичных компонентов: твердого фундамента, мезорельефа и макроклимата. Это объясняется тем, что через них геосистемы поступают вещество и энергия извне, им принадлежит определяющая роль в естественной дифференциации природной среды.

Антропогенные изменения ге о — и экосистем проявляются од­новременно как во времени, так и в пространстве. Возникнув под таянием деятельности человека, они в своем развитии подчиня­тся законам природы. Однако скорость антропогенных трансформаций ге о — и экосистем заметно превосходит темпы подобных изменений, происходящих в естественных условиях. Это связано тем, что при воздействии человека резко возрастает изъятие из природы или привнос в нее вещества и энергии. В результате зна­чительно увеличивается разность градиентов физических и геохи­мических характеристик ландшафтов, усиливается перенос веще­ства и энергии и соответственно ускоряется интенсивность при­родных процессов. Особенно заметные изменения в ландшафтах происходят в первые годы эксплуатации технических объектов, когда процесс адаптации компонентов природы к новым услови­ям среды идет особенно активно (например, на берегах водохра­нилищ наиболее существенная трансформация ландшафтов в зоне подтопления наблюдается в первые 10—15 лет после создания во­доемов).

Наряду с временными изменениями существенно преобразу­ется исходная пространственная структура ландшафтов. Как уже отмечалось, многие инженерные сооружения активно обмени­ваются веществом и энергией с окружающими природными си­стемами. Основными каналами связей выступают подземные и поверхностные воды, приземный слой воздуха, животные. Бла­годаря горизонтальным связям импульсы от техногенных объек­тов передаются в соседние геосистемы и в результате формируют­ся зоны влияния инженерных сооружений на окружающие ланд­шафты. Изменения природы в их пределах носят комплексный характер и происходят неравномерно не только во времени, но и в пространстве.

Проявляется одна из закономерностей диффе­ренциации геосистем — зональность антропогенных изменений ландшафтов.

По нашему мнению, антропогенная зональность носит слож­ный характер, поэтому выделяют пояса, зоны и подзоны влияния.

Подход к их выделению у разных авторов неодинаков. Часто, наи­более крупной таксономической единицей районирования сферы воздействия крупных инженерных сооружений следует считать пояс влияния. Его целесообразно рассматривать как ареал, вы­деляемый в результате изменения какого-либо подвижного ком­понента природы, на который направлено непосредственное действие инженерного объекта (например, пояс климатическо­го влияния).

Зона влияния — это территория в пределах пояса, которая выделяется в зависимости от процессов, изменяющих исходное состояние ландшафтов (например, зона вторичного за­соления почв в поясе гидрогеологического воздействия.).

Зоны могут разделяться на подзоны влияния в зависимости от степени проявления трансформирующих процессов (например, подзона сильного вторичного засоления).

Зональность антропогенных изменений геосистем отчетливо проявляется в зоне влияния водохранилищ, мелиоративных си­стем, каналов, металлургических предприятий, теплоэлектростан­ций, АЭС, крупных карьеров и других инженерных сооружений.

Наиболее полный набор поясов, зон и подзон влияния можно наблюдать в сфере воздействия крупных равнинных водохрани­лищ. Здесь последовательно выделяют пояса гидрологического влияния (затопления), переформирования берегов, гидрогеоло­гического и климатического влияния (рис. 5).

Пояс затопления можно разделить на глубоководную зону, зоны мелководий и временного периодического затопления.

Последняя интенсивно зарастает гидро — и гигрофитами и характеризуется сильным заболачиванием. В пределах пояса гидрогеологического влияния выделяется зона подтопления — полоса побережья, где повышение уровня грунтовых вод ведет к избыточному увлажне­нию и изменению природных комплексов. В зависимости от степе­ни изменения природных комплексов ее разделяют на подзоны сильного, умеренного и слабого подтопления.

Выделенные пояса, зоны и подзоны влияния «накладываются» на уже сложившуюся мозаику природных комплексов, что существенно усложняет исходную пространственную структуру ланд­шафтов. Усложнение исходной ландшафтной структуры — это важ­ная закономерность антропогенного изменения геосистем в усло­виях, когда главными каналами связей выступают поверхностные и подземные воды и сравнительно мало изменяется литогенная основа ландшафтов.

В условиях, когда глубоко затрагивается литогенная основа ландшафтов, а в воздух и водоемы выбрасывается большое коли­чество загрязняющих веществ (горнодобывающие, металлургиче­ские, нефтехимические предприятия, теплоэлектростанции и др .), структура зон и подзон влияния существенно отличается от опи­санной выше.

Так, в сфере воздействия горнометаллургического производства выделены две зоны:

1 — структурной перестройки при­родных комплексов и

2 — выпадения отдельных элементов геосистем ), каждая из которых разделена на две подзоны (А. В. Дончева и др., 1992).

В зоне структурной перестройки, непосредственно прилега­ющей к предприятиям, отмечены коренное нарушение твердого фундамента и рельефа геосистем , смыв почвенного покрова, по­чти полное выпадение биоты . Как следствие, нивелируются усло­вия формирования ландшафтов и упрощается их исходная структу­ра.

В зоне выпадения отдельных элементов геосистем происходят атмосферное загрязнение почв, значительное повреждение био­ты , появляются техногенные пустоши. Загазованность воздуха вызывает разреживание древостоев, угнетение подроста, выпаде­ние мхов и лишайников.

В перестройке геосистем под влиянием разных инженерных сооружений имеется много общего. Изменения геосистем в сфере их воздействия носят многофакторный и комплексный характер, они проявляются неравномерно как во времени, так и в простран­стве. Степень и масштабы этих изменений определяются величи­ной и продолжительностью действия антропогенной нагрузки, исходным состоянием ландшафтов, естественной дифференциацией природной среды. По мере удаления от инженерных сооружений воздействие последних на природные системы ослабляется.

Как показано выше, воздействие человека на природные си­стемы ведет к изменению свойств их компонентов и привнесе­нию в ландшафты новых элементов техногенно-антропогенного происхождения. А. Г. Исаченко (1980) отмечает, что новые эле­менты могут быть представлены:

а) искусственными образовани­ями, ранее не существовавшими в природе (здания, дороги, тру­бопроводы и др.);

б) естественными объектами, перенесенными из одного ландшафта в другой (виды и сообщества растений и др.);

в) смешанными образованиями, которые созданы при по­мощи технических средств из природных компонентов (водохра­нилища, каналы и др.).

В результате этих изменений в составе ландшафтов появляются новые подсистемы — антропогенные со­ставляющие, и ландшафты из природных переходят в категорию природно-антропогенных (рис. 6, А).

Природно-антропогенными называют территориальные ге о — и экосистемы, которые характеризуются тесным взаимодействием природной и антропогенной составляющих и выполняют опреде­ленные социально-экономические функции (Л. И. Мухина, 1995). Под данное определение попадают природно-технические геоси­стемы , в которых тесно взаимодействуют природные и технические компоненты.

Рис. 6. Структурная схема природно-антропогенной геосистемы (Л)

и природно-технической системы (Б):

1 — антропогенная составляющая (измененный компонент природы); 2 —

техническое средство; 3 — блок управления; 4 — управляемый блок системы.

Другие условные обозначения см . рис. 1

К природно-антропогенным можно отнести гео­системы , формирующиеся в процессе взаимодействия природы с разного рода промышленными объектами, коммуникациями, сель­скохозяйственным производством, а также системы, возникающие при непосредственном взаимодействии человека с природой в процессе рекреационной деятельности.

В настоящее время к таким образованиям относится большинство современных ландшафтов, поэтому именно природно-антропогенные геосистемы выступа­ют в качестве главных объектов природопользования.

В состав природно-антропогенных геосистем входят две основ­ные подсистемы (составляющие): природная и антропогенная (со­циально-хозяйственная). Подсистемы включают компоненты и элементы (как части компонентов).

В природную подсистему вхо­дят: атмосферный воздух, воды, минеральное твердое вещество, биота , почва;

в антропогенную (социально-хозяйственную) подсистему — население, техника и технология. Подсистемы, ком­поненты и элементы внутри систем тесно связаны между собой. Антропогенная составляющая связана с природной почти исклю­чительно через технику и технологию. Выделяют два противопо­ложно направленных процесса (Принципы и методы. 1989): дви­жение вещества и энергии от природной подсистемы к технике (использование) и от техники к природе (воздействие). Они под­разделяются на целенаправленные (которые во многих случаях улуч­шают свойства природной подсистемы) и нецеленаправленные, побочные, часто вызывающие нежелательные последствия.

Любые природно-антропогенные геосистемы формируются под влиянием двух групп факторов — природной и антропогенной.

В разных типах геосистем характер и уровень взаимодействия при­роды и техники неодинаковы.

Так, например, промышленные, транспортные, гидротехнические комплексы функционируют глав­ным образом за счет техногенной составляющей. В результате на первый план выступает их техническая сущность, а природная подсистема как бы остается в тени.

Другие комплексы — сельско­хозяйственные, лесохозяйственные, рекреационные функциони­руют в основном за счет своей природной составляющей, а пото­му их природная сущность выступает на первый план, а техноген­ная остается в тени.

В группе комплексов с преобладанием технической составля­ющей выделяют класс управляемых природно-антропогенных си­стем — природно-технические <геотехнические) системы.Эти си­стемы рассматриваются как образования, у которых природные (искусственно созданные и естественные, измененные в процес­се действия техники) и технические части настолько взаимосвя­заны, что функционируют как единое целое (К. Н.Дьяконов, 1978). В состав геотехнической системы входят две подсистемы (природ­ная и техническая) и блок управления (рис. 6, Б). В качестве геотехнических систем можно рассматривать водохранилища, кана­лы, мелиоративные объекты, нефтедобывающие комплексы и другие подобные образования вместе с зонами их влияния на ок­ружающую природную среду.

На базе учения о природно-антропогенных геосистемах в на­стоящее время формируется представление о современных ланд­шафтах.

Согласно Э. П. Романовой (1997) и др., современный ланд­ша фт вкл ючает три взаимодействующих подсистемы: природную, хозяйственную (антропогенную) и информационную. Природная подсистема состоит из природных компонентов и комплексов бо­лее низкого ранга. Она обладает природно-ресурсным потенциа­лом и выполняет ресурсопроизводящую и средоформирующую функции. Хозяйственная подсистема включает материальные объек­ты расселения и жизнедеятельности общества, которые служат источниками антропогенного воздействия на природную подсис­тему, определяют характер и интенсивность этих воздействий, обусловливают возникающие в природе экологические последствия. Информационная подсистема также включает несколько блоков, из которых важнейшим является блок принятия решения и уп­равления. Именно от качества этого блока зависят степень рацио­нальности хозяйственного освоения природы и возможность ее устойчивого функционирования и дальнейшего развития.

Управление системой сводится к регулированию потоков ве­щества, энергии и информации для поддержания высокой степе­ни сбалансированности прямых и обратных связей между ее со­ставляющими и выполнения заданных обществом социально-эко­номических функций. Регулирование могут осуществлять простые затворы на мелиоративных системах, сельскохозяйственные ма­шины на полях, искусственные спутники Земли и другие техни­ческие устройства. В процессе функционирования геотехнические системы способны направленно изменять свойства как отдельных компонентов природы, так и комплексов в целом.

К числу природно-антропогенных комплексов относятся и гео­экосистемы — объекты исследования геоэкологии. Эти комплексы сочетают свойства ге о — и экосистем и одновременно содержат элементы хозяйственной деятельности людей.

Их характеризуют: а) антропоцентричность — выдвижение на первый план человека в биологическом звене системы;

б) территориальность, т.е. при­вязка объекта изучения к определенному пространству — местно­сти, природным, природно-административным единицам (обыч­но локальной или региональной размерности);

в) учет взаимо­связей как между человеком и средой, так и между другими ком­понентами и элементами систем (биотическими и абиотическими).

Особенность изучения геоэкосистем состоит в определении влия­ния измененной природы и хозяйственных объектов на экологи­ческое состояние среды, условия жизни и деятельности человека.

Рис. 7. Схема интегральной модели геоэкосистемы :

1 — природная среда; 2 — природно-антропогенная среда; 3 — техногенная среда; 4 — человек (население); 5 — связи между человеком и средой; 6 — связи между компонентами среды; 7— границы геоэкосистемы ; 8 — внешние связи

Геоэкосистемы представляют собой относительно обособлен­ные в пространстве территори­альные и аквальные системы, в границах которых тесно взаимо­действуют природные, хозяй­ственные и социальные компо­ненты окружающей среды. Вза­имосвязи, а также постоянный обмен веществом, энергией и информацией между этими ком­понентами позволяют рассмат­ривать их в качестве целостных достаточно устойчивых образо­ваний. Геоэкосистемы включа­ют природно-территориальные комплексы с присущими им биоценозами и территориально-производственные комплексы с

их социально-экономическими проблемами. Взаимодействие меж­ду ними формирует среду жизни и среду социально-экономиче­ской деятельности человека.

В состав геоэкосистем входят следующие подсистемы (глав­ные структурные составляющие): а) природная среда, относи­тельно слабо нарушенная человеком; б) природа, существенно измененная хозяйственной деятельностью людей; в) антропо­генно-техногенная составляющая; г) население и социальная сре­да (рис. 7).

Геоэкосистемы сильно различаются по величине территории и акватории, рангу пространственных единиц исследования и мас­штабам возможных экологических проблем (ситуаций). В связи с этим целесообразно разделение геоэкосистем на несколько иерар­хических уровней.

Опыт ландшафтно-экологических и хозяйствен­но-экологических исследований (А. Г. Исаченко, 2001; Г. И. Швебс , 1987 ; Б. И. Кочуров , 1999 и др.) позволяет выделить следующие уровни:

глобальный (охватывает биосферу в целом),

межрегио­нальный (например, зонально-секторальные физико-географиче­ские регионы),

макрорегиональный (экономические районы, бассейны крупных рек и озер),

мезорегиональный (администра­тивные области и республики), низовой региональный (физико-географические и административные районы),

локальный (груп­пы урочищ, городские геоэкосистемы , водохранилища и др.), эле­ментарный (орошаемые поля, крупные промышленные предприятия и др.).

Взаимодействие различных антропогенных и природных фак­торов привело к формированию разных типов природно-антро генных геосистем и экосистем, что вызвало необходимость их систематизации.

К настоящему времени создано несколько классификаций природно-антропогенных геосистем , среди которых выделяется классификация, построенная по ряду параллельных признаков:

а) соотношению целенаправленных л нецеленаправленных изменений геосистем (преднамеренно и непреднамеренно измененные );

б) выполняемой социально-эко­номической функции (сельскохозяйственные, лесохозяйственные, промышленные, городские, рекреационные, заповедные, средо-зашитные );

в) степени изменения по сравнению с исходным состоянием (слабо измененные, измененные, сильно изменен­ные);

г) последствиям изменения (культурные, акультурные );

д ) соотношению процессов саморегулирования и управления ( геосистемы с преобладанием процессов саморегулирования, гео­системы с преобладанием управляющего воздействия со сторо­ны человека).

В последние годы используются классификации природно-ан­тропогенных комплексов, построенные в форме корреляционной таблицы. Пример подобной классификации приведен в табл. 2 (А.Г.Емельянов, 1998). Типы комплексов выделены в ней по со­четанию двух признаков: факторов воздействия (видов природо­пользования) и степени антропогенного изменения геосистем . В графах таблицы даются названия типов природно-антропоген­ных комплексов по выполняемой ими социально-экономической функции. В данной классификации критерием перехода геосистем в «чисто» антропогенную категорию выступает коренное наруше­ние литогенной основы, а соответственно и разрушение вторич­ных компонентов природы (почв и растительного покрова). Такую точку зрения разделяют не все исследователи, поэтому разногла­сия служат одной из причин отсутствия общепринятой классифи­кации природно-антропогенных ландшафтов.

Источник