Современное состояние ландшафтов антропогенных ландшафтов

Таким образом, основная цель работы заключается в выявлении показателей, характеризующих состояние как отдельных компонентов природной среды, так и составляющих ее ландшафтов.

Задачи исследования: 1) обозначить основные показатели оценки состояния ландшафтов; 2) отметить специфику и особенности использования этих показателей; 3) показать соотношение показателей с категорией «устойчивость ландшафтов».

Основное содержание. В качестве наиболее общих количественных показателей оценки состояния природной среды можно использовать [2, 4]:

Натуральные и условные показатели, отражающие негативное воздействие горного производства (объемы фактических и условных выбросов и сбросов вредных веществ, вывоза отходов, уровни вредных физических воздействий и т.д.).
Ресурсопотребление и ресурсный баланс предприятия (потребление кислорода, водопотребление, потребление электроэнергии и т.д.).
Географические характеристики территории (ландшафтов), на которые оказывает воздействие предприятие (плотность населения, структура ландшафтов, эстетическая ценность ландшафтов, характеристики почвенного покрова, биоразнообразие).
Техническое состояние предприятия (уровень модернизации, использование современных технологий, отвечающих мировым стандартам и т.д.).
Эколого-экономические показатели, отражающие стоимостной аспект экологической безопасности (конкурентоспособность в экологической сфере, экологический риск, экологическая чистота и т.д.).

Кроме этих показателей в географических исследованиях используются различные количественные показатели, характеризующие состояние как отдельных компонентов природной среды, так и составляющих ее ландшафтов.

Среди них, с нашей точки зрения, наиболее значимыми являются следующие:

1. Высота местности (количество метров над уровнем моря или относительная высота). Каждый высотный уровень по-своему реагирует на выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. Как отмечает В.П. Галахов и др. [1], содержание тяжелых металлов в снежно-ледниковой толще Алтая превышает кларковые уровни в несколько раз, причем величина загрязнения меняется с высотой. Ниже по склону эти показатели могут существенно снижаться.

2. Крутизна склонов. По крутизне склонов выделяют: 1) склоны очень пологие — 2- 6°, 2) пологие — 6 -15°, 3) 3) средней крутизны — 15-30°, 4) крутые — 30-45°, 5) очень крутые — 45-60°, 6) обрывистые — 60-80°, 7) отвесные — 80-90° и 8) нависающие — более 90°. Большое значение имеет также высота и длина склонов. Длина склона (м) измеряется по направлению общего его ската. Измеряя склоны в горизонтальном направлении вдоль них, говорят о протяженности склонов. Крутизна склонов имеет большое практическое значение, особенно в горном деле. Высота и крутизна склонов играют определяющую роль в самом развитии рельефа, обусловливая возникновение различных денудационных и аккумулятивных процессов в пределах склона, особенности их проявления и их энергию.

3. Состав и строение горных пород. Все горные породы имеют определенный вещественный состав, обладают специфическим строением и образуют в земной коре определенное объемное тело, то есть свою форму залегания (пласт, линза, массив и др.). Горные породы характеризуются химическим и минералогическим составом. Химический состав выражается в процентных соотношениях главных оксидов: SiО₂, Al₂О₃, CaO, MgO, FeO, Fe₂O₃, Na₂О, K₂О и др. — это петрогенные элементы, которые составляют 96-97 % от объема породы. Остальные 3-4 % составляют элементы—примеси [7].

Существует несколько методических приемов суммарной оценки состояния литосферы и степени ее изменчивости [2].

Первый (градации по степени покомпонентной изменчивости) базируется на использовании двурядной матрицы, на которой по вертикальной шкале располагаются анализируемые компоненты геологической среды с разбивкой по степени изменчивости для всех оценочных критериев. Все они индексируются, что позволяет на пересечении вертикальной и горизонтальной граф получить искомую оценку состояния каждого компонента геологической среды по степени изменчивости всех оценочных критериев. На карту выносится индекс, а его расшифровка дается в легенде. Суммарный учет частных оценок проводится путем отбора наиболее измененных компонентов геологической среды с составлением рекомендательных карт, на которых указываются в каждом выделенном контуре степень и характер изменения.

Для каждого вида воздействия определяется площадь пораженности Si по градациям степени изменчивости. Далее определяется отношение площади пораженности к оцениваемой площади участка (Kpi), для каждого вида воздействия с учетом степени изменчивости по формуле:

где ni — интенсивность изменчивости (градации).

Затем все Gi суммируются, а полученная величина отражает интегральную изменчивость территории районирования. Такая оценка является относительной, хотя и характеризует вполне определенные (в физическом выражении) участки территории, затронутые тем или иным антропогенным воздействием.

Рассмотренный методический прием рекомендуется также к использованию при проведении экологической экспертизы или ОВОС [2, 6,7].

4. Гидрогеологические и гидрохимические условия. Применение этих критериев основано на сопоставлении существующего загрязнения литосферы и ее компонентов (вместе с подземными водами) с ПДК или фоном с учетом токсичности вещества-загрязнителя. Такая оценка с ранжированием по классам показана в таблице 1.

Геохимические критерии оценки состояния литосферы [2]

Классы состояния литосферы

Концентрации всех определяемых элементов и соединений

Фоновые и даже ниже ПДК

1 — 5 ПДК (2-й и 3-й классы опасности); 1 ПДК (1-й класс опасности)

5-10 ПДК (2-й и 3-й классы опасности); 1-5 ПДК (1-й класс опасности)

Более 10 ПДК (2-й и 3-й кл. опасности); более 5 ПДК (1-й кл. оп-ти)

Для оценки уровня техногенного загрязнения подземных вод предлагается ввести физические точки их отсчета [2]. Такими точками отсчета могут быть качество подземных вод в естественном состоянии Се и предельно допустимая концентрация ЗВ в подземных водах, используемых для питьевых целей. Кроме того, для характеристики масштабов загрязнения подземных вод важное значение имеет размер площади (S) в области загрязнения. Таким образом, оценка загрязнения подземных вод дается по двум показателям: качеству подземных вод (С) и размеру площади (S) в области загрязнения.

5. Особенности и характер рельефа. В географической литературе рельеф рассматривается в качестве важнейшего компонента ландшафта. Это обусловлено, прежде всего, его консервативностью и устойчивостью к воздействию. Изменение состояния рельефа связано с с серьезным техногенным воздействием (строительство, горные разработки и т.д.). Для оценки состояния рельефа используются геодинамические критерии. При этом рассматриваются 2 показателя: площадь и глубина техногенной переработки (нарушенности, освоенности, застроенности). Пример использования этих показателей приведен в таблице 2.

Геодинамические критерии оценки рельефа [2]

Оценочные показатели изменчивости рельефа

Классы экологического состояния территории

Площадь техногенного рельефа к площади участка, %

Техногенный размах рельефа, м

Площади подработанных территорий, %

Рекомендованные градации геодинамических критериев оценок состояния литосферы довольно условны. Они могут быть использованы только для предварительной оценки изменчивости рельефа на стадии предпроектных разработок. На более поздних стадиях проекта критерии оценки могут трансформироваться по количественным значениям выделяемых градаций в соответствии с конкретными особенностями ландшафта и характером планируемого техногенного воздействия. Критерии оценки состояния рельефа по развитию геологических процессов приведены в таблице 3 [2].

Критерии оценки состояния рельефа по развитию геоморфологических процессов [2]

Классы геологического состояния территории

Площадная пораженность опасными геоморфологическими процессами, %

Сложность инженерно-геологических условий (меры инженер. защиты)

Несложные (локальные меры)

Сложные (меры на ограниченной территории)

Весьма сложные (повсеместная защита)

Систематические катастрофы (меры не гарант. безопасности)

При практической реализации предлагаемых критериев оценки необходимо учитывать, что ключевым моментом является выделение для каждой территории ведущих, наиболее опасных геоморфологических процессов или их последствий. Критерием такого выделения является оценка эколого-экономического ущерба для данной территории при определенных видах техногенного воздействия и формирования техногенных ландшафтов.

6. Поверхностный сток. Модуль стока. Поверхностный сток с горнопромышленных площадок является одним из интенсивных источников загрязнения окружающей среды различными примесями природного и техногенного происхождения. Поверхностный сток по ряду показателей даже более загрязнен, чем городские сточные воды. Расчеты показывают, что из общего годового количества загрязняющих веществ, содержащихся во всех видах сточных вод, отводимых с территории населенных пунктов, на долю поверхностного стока приходится около 78 % взвешенных веществ, 20 % органических веществ (по БПК), 68 % нефтепродуктов. Практически весь объем (за редким исключением) поверхностных сточных вод, образующихся на хозяйственно освоенных территориях, отводится в водные объекты без очистки.

Модуль стока — объем стока в единицу времени с единицы площади водосбора. Вычисляется путем деления расхода воды на площадь водосбора. Обычно выражается в л/с на кв. км или л/с на га. Наименьший модуль стока в засушливых районах, наибольший, соответственно, во влажных. Он изменяется в пределах от 1 до 15 л/c на кв. км.

7. В саморегулировании геосистем особенно большую роль играет биота — важнейший стабилизирующий фактор территории. Благодаря ее мобильности, широкой приспособляемости к абиотическим факторам, способности восстанавливаться и создавать внутреннюю среду со специфическими режимами — световым, тепловым, водным, минеральным, формируется определенная степень устойчивости ландшафта к антропогенному воздействию. С нашей точки зрения, количественные показатели оценки состояния антропогенных ландшафтов реализуются именно в категории «устойчивость ландшафтов».

Таким образом, роль физико-географических компонентов в поддержании устойчивости неоднозначна и подчас противоречива. Климат и его составляющие, как правило, быстро реагируют на входные воздействия и сами по себе крайне неустойчивы, но быстро восстанавливаются. Твердый фундамент — один из наиболее устойчивых компонентов, но в случае нарушения не способен восстанавливаться, и поэтому его нарушение (в основном в результате денудации) ведет к необратимым изменениям в ландшафте. Стабильность твердого фундамента, таким образом, важная предпосылка устойчивости ландшафта.

Устойчивость всякого ландшафта, разумеется, относительна и имеет свои пределы. Любая система устойчива при сохранении важнейших параметров внешней среды. При сохранении определенной стабильности зональных и азональных условий все современные ландшафты будут оставаться устойчивыми, и диапазон параметров внешней среды, от которой зависит их устойчивость, в основном известен и (или) может контролироваться.

Выводы

Количественные показатели оценки состояния антропогенных ландшафтов выполняют важнейшую функцию по объективизации, структурированию и выявлению роли тех или иных видов воздействия на природную среду (ландшафтную сферу).
Среди факторов (критериев) оценки воздействия важнейшее место уделяется физико-географическим факторам, которые могут ускорять или замедлять процесс воздействия. Эти факторы, как правило, соответствуют определенным компонентам природной среды (рельефу, водам, воздуху, почвам, растительности и др.).
Роль компонентов в поддержании устойчивости неоднозначна и подчас противоречива. Климат и его элементы быстро реагируют на входные воздействия и сами по себе крайне неустойчивы, но быстро восстанавливаются. Твердый фундамент — один из наиболее устойчивых компонентов, но в случае нарушения не способен восстанавливаться, и поэтому его нарушение (в основном в результате денудации) ведет к необратимым изменениям в ландшафте.
В саморегулировании антропогенных ландшафтов особенно большую роль играет биота — важнейший стабилизирующий фактор. Благодаря ее мобильности, широкой приспособляемости к абиотическим факторам, способности восстанавливаться и создавать внутреннюю среду формируется определенная степень устойчивости ландшафтов к антропогенному воздействию.
Таким образом, степень устойчивости ландшафтов определяется, в первую очередь, спецификой слагающих их компонентов. Однако и внутренняя структура ландшафтов также играет важную роль. Фации наименее устойчивы к внешним воздействиям и наименее долговечны. Более крупные по площади подразделения ландшафтной оболочки значительно более устойчивы к воздействию, о чем наглядно свидетельствуют наблюдения над их реакцией на преднамеренное и непреднамеренное вторжение человека с его хозяйственной деятельностью.

Рецензенты:

Шкаликов В.А., д.г.н., профессор, Смоленский гуманитарный университет, г. Смоленск.

Носонов А.М., д.г.н., профессор, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева, г. Саранск.

Источник

Современное состояние ландшафтов антропогенных ландшафтов

Устойчивость геосистем всех уровней, особенно ландшафтов и фаций к деградации зависит от состояния биоты ландшафтов, биологического разнообразия и степени сопротивляемости к разрушению наиболее стабильной части геосистемы, ее геолого-геоморфологической основы или геомы ландшафтов, т.е. неживой их части.

Биота, как живая часть ландшафтов, включает совокупность всех живых организмов, а также ископаемую флору и фауну. Эти организмы живут в геосистемах любого ранга в определенных условиях местообитания. В отличие от биоценоза она может не иметь экологических связей между видами. Годовая продукция биомассы является важнейшим критерием продуктивности биоты ландшафтов. А это зависит от природного потенциала ландшафтов и антропогенной нагрузки на них.

Природный потенциал ландшафтов определяется соотношением годового радиационного баланса к количеству тепла, необходимого для испарения годовой суммы осадков, т.е. от величины радиационного индекса сухости по А.А.Григорьеву и М.И.Будыко [2]. Этот важнейший количественный показатель определяет положение зональных границ, т.е. типов ландшафтов (тундровых, лесотундровых, таежных и т.д.). По нашему мнению, надо учитывать не только такое соотношение тепла и влаги, но и влагосодержание (влагоемкость) геологических отложений, на испарение влаги с которых расходуется много тепла.

Наиболее оптимальное соотношение тепла и влаги сложилось в лесостепных, широколиственно-лесных и подтаежных ландшафтах России, где радиационный индекс сухости составляет от 1 до 1,2 единиц. Поэтому в этих типах и подтипах ландшафтов биота получает примерно столько тепла, сколько его необходимо для испарения годовой суммы осадков и влаги с сырых и болотных местообитаний. Именно эти ландшафты России обладают высоким природным потенциалом и отличаются значительным уровнем биологического разнообразия. Для таких ландшафтов характерна наибольшая общая масса растительных и животных сообществ в целом на единицу площади или объема местообитания.

К северу от названых типов ландшафтов, т.е. в таежных, лесотундровых и особенно тундровых, образовалась диспропорция между получаемым количеством тепла и увлажнением, хотя годовой радиационный баланс к северу не столь резко уменьшается, особенно в вегетационный период и радиационный индекс сухости составляет менее 1, т.е. тепла надо намного больше, чтобы создать для биоты оптимальные условия. Здесь годовое количество осадков в тундровых и лесотундровых типа ландшафтов примерно такое же как в полупустынных и пустынных (250 — 300 мм). Главная причина крайнего недостатка тепла для живых организмов в этих ландшафтах заключается в том, что оно, в основном, расходуется на таяние снега и льда, глубокой сезонной и вечной мерзлоты, на испарение влаги с болотных и сырых местообитаний. Поэтому здесь беден видовой состав флоры и фауны и крайне незначительна их биомасса. Такие ландшафты быстро разрушаются.

К югу от полосы с оптимальным соотношением тепла и влаги годовой радиационный баланс быстро увеличивается (от 2 до 5 единиц), а годовое количество осадков и относительная влажность воздуха резко уменьшаются. В связи с этим степные ландшафты отличаются неустойчивым увлажнением, а полупустынные и пустынные крайне недостаточным. Здесь, в условиях избытка тепла и недостатка влаги, существование и взаимодействие живых организмов, обусловленное климатическими факторами, геолого-геоморфологическими условиями и биологическими законами, привели к обеднению видового состава флоры и фауны, малой биологической продуктивности. Все это подтверждается картами биологического разнообразия России [3]. Жить и выживать биоте, экосистемам очень сложно из-за таких антропогенных факторов, как ускоренная ветровая эрозия, вторичное засоление, прогрессирующее опустынивание. Оно влечет за собой деградацию биоты ландшафтов, прежде всего, растительности и почв, приводит к сокращению или полной потере их биологической продуктивности, а значит к пересыханию источников, наступлению песков на жилища людей.

Биота ландшафтов и ее биомасса, даже в одноименных типах ландшафтов, например, в тайге Фенноскандии, Русской равнины, лесоболотной зоне Западной Сибири, в таежных зонах Восточной и Северо-Восточной Сибири имеет свои особенности, обусловленные провинциальным характером климата, т.е. разной степенью его континентальности, а также воднофизическими и агрохимическими свойствами почв и почвообразующих пород.

Таким образом, природные законы и закономерности, антропогенные факторы создали предпосылки для условий видообразования, видового состава флоры и фауны, обусловили существенные различия биомассы в геосистемах. А от биологического разнообразия и продуктивности биомассы зависит скорость разрушения геосистем. И, вероятно, хорошо, что в наземных сообществах биомасса растений значительно превышает биомассу животных, поскольку это сдерживает процессы ускоренной эрозии. Тундровые, лесотундровые, полупустынные и пустынные типы ландшафтов наиболее неустойчивы и подверглись в наибольшей степени деградации.

Кроме обеднения видового разнообразия в типах ландшафтов активно и быстро меняются сообщества живых организмов, а также среда их обитания в индивидуальных ландшафтах. Объединенные в целое многими связями, особенно потоками вещества и энергии, пространственно-временные изменения их постоянно идут не только под влиянием различного соотношения тепла и влаги, но геолого — геоморфологических условий. Они значительно стабильны и консервативны, чем живые организмы. Но на их изменения быстро реагирует биота ландшафтов. При этом главное значение имеют современные тектонические поднятия, которые приводят к активизации ускоренной эрозии и быстрой деградации геосистем. Большая роль принадлежит также петрографическому составу геологических отложений, их инфильтрационным свойствам и сопротивляемости размыву.

Особенно процессы ускоренной эрозии, связанные с нерациональным землепользованием, освоением под пашню эродированных и эрозионноопасных склонов, не исполнение мер содействия естественному возобновлению лесов, неумеренная и беспорядочная их вырубка на склонах, бессистемные и бесконтрольные вырубки горных лесов, где их водоохранная и противоэрозионная роль очень велика, фактически привели к обезлесению и быстрой деградации ландшафтов и прежде всего живых организмов в лесных экосистемах. Процесс обезлесения — это уже часть глобальной экологической проблемы ландшафтов суши Земли.

Экстремальные антропогенные нагрузки на ландшафты привели к нарушению или полной деградации биоценозов, к невозможности восстановления разрушенных человеком экосистем, поскольку существенно изменена среда их обитания. Она всегда оказывает воздействие на жизнедеятельность живых организмов. Каждый вид животных и растений приспособлен к среде своего местообитания, некоторые из видов и их сообществ вынуждены мигрировать, в связи с изменением условий их существования. Основными факторами и условиями среды обитания живых организмов суши являются температура и влажность. Наиболее важным фактором среды являются также ресурсы, т.е. все то, что организм использует для пищи как источника его жизни. Условия постоянно меняются, а ресурсы всегда исчерпаемы. Все организмы регулируют свой тепловой режим. Добыча воды является основной задачей растений и животных суши. Наиболее благоприятные условия среды обитания для биоты создают лесные и луговые экосистемы. Воздействие организмов на условия среды обитания всегда положительно. На приспособление организмов к другим условиям расходуется энергия, а это ослабляет возможность выживания в других факторах среды.

Экологическая ниша — это универсальное понятие в экологии, под которым подразумеваются все условия и факторы среды, наиболее благоприятные для жизни определенного вида. Некоторые виды могут жить в разных местообитаниях, другие приспособлены только к одним условиям среды. Чем шире ниша, тем легче выжить! Поэтому выгоднее иметь широкую нишу. Огромное значение имеют исследования экологии популяций, т.е. совокупностей особей одного вида для их выживания.

На снижение сопротивляемости организмов неблагоприятным воздействием среды оказывают влияние естественные изменения среды обитания: необычные резкие изменения погодных условий и др.

В биологии и экологии различают такие понятия как биомасса и ее продукция. Биомасса — это суммарный вес организмов на единицу площади. Продукция — это количество веществ, которое образуют организмы в течение определенного времени (за сутки или за вегетационный период). Биомасса и ее продукция всегда замедляют процессы разрушения геосистем. Основные продуценты на суше — это прежде всего деревья и кустарники. В любой экосистеме образуются и мертвые органические вещества, имеющие большое значение для сдерживания разрушения геосистем. Наибольших значений первичной продукции дают экосистемы суши, примерно, 60%, а не Мировой океан, особенно тропические леса. Зоны тундр и пустынь характеризуются очень низкой продуктивностью [1].

Распространение организмов или их сообществ повсеместно, но каждый из них приспособлен к своему особенному месту обитания. Все зависит от условий выживания в этой среде, от быстроты размножения и способов расселения.

Разнообразие экосистем суши зависит от многих факторов и условий. Геосистемы всех уровней организации, начиная от географической оболочки по фацию, а тем более биосистемы (биосфера, биоценозы, биогеоценозы и др.) непрерывно меняются в пространстве и времени. В жизни природы постоянными являются лишь изменения. Поэтому об «устойчивости» можно говорить лишь условно. Процессы, факторы и условия ни на мгновение не останавливаются. Идет последовательная смена состояний геосистем и биосистем, особенно низкого таксономического уровня, т.е. их модификация [4].

Необратимые изменения ландшафтов, когда происходит полная замена их структур и переход в качественно новое состояние, вызываются, в основном, антропогенными факторами, особенно процессами ускоренной эрозии, неравномерным распределением лесных, луговых экосистем и пахотных угодий, лесными пожарами, всеобщим загрязнением природной среды. Поэтому экосистемы теряют способность быть устойчивыми и сохранять биологическое разнообразие. Но все же связь отдельных видов живых организмов и их сообществ, вследствие их сопряженной эволюции, позволяют образовывать новые экосистемы. Так что экосистемы сопротивляются постоянному воздействию антропогенных факторов, приспосабливаются к новым условиям местообитания. Множество живых организмов в почвах «работают» на повышение их естественного плодородия. Но редко можно найти червей и других живых организмов на пахотных угодьях. Они там уничтожены в результате применения химических удобрений, а также «защиты» растений химическими методами. Особый вред для всего живого, в том числе и для здоровья человека, связан с использованием ядохимикатов.

Последствия применения пестицидов и гербицидов стали чрезвычайно опасны для всех живых организмов. «Например, при обработке ими полей и лесов кроме полезных насекомых погибает до 80% птиц, при обработке хлопчатника, на котором можно найти лишь примерно 10 видов вредных насекомых, уничтожается около 300 полезных видов живых организмов, что катастрофически влияет на биологическое разнообразие» [1]. Это же самое настоящее массовое убийство живых организмов, так как гибнут почти все насекомые, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие, но человек, к сожалению, погибает не сразу. Это одно из самых опасных экологических преступлений, кроме общего и нефтяного загрязнения ландшафтов и экосистем суши и воды. Биоаккумуляция даже в низких концентрациях весьма опасна для всех живых организмов, а это очень влияет на снижение биологического разнообразия всех экосистем. Это давняя проблема. Но применение ядохимикатов ведется и в настоящее время [1] и продолжает оставаться мощным ударом человека на биоту ландшафтов. Сохранение биологического разнообразия невозможно без сохранения ландшафтного разнообразия.

Таким образом, человек в течение многих тысячелетий беспощадно и безнаказанно уничтожает природные ландшафты, огнем и техникой продолжает уничтожать все живое, наивно полагая, что только он имеет право на жизнь.

Глазов М. Молчаливая весна. — М.: «Аванта», 2001. — С. 202.
Григорьев А.А., Будыко М.И. Теоретические проблемы современной физической географии. — В кн.: Закономерности строения и развития географической среды. — М., 1996.
Карты биологического разнообразия России. Энциклопедия. Экология. М., -2001. — Т.-19. — С. 403 — 415.
Пастернак А.К. Теоретические основы и конструктивные задачи физической географии и ландшафтоведения. Смоленск, — 1986.

Источник