Геоэкология как наука, отражающая взаимоотношения общества и природы

К положительной стороне  функционирования отраслей промышленности и воздействия их на ОС целесообразно отнести следующие составляющие процесса:

-прогнозирование технических  и технологических аварий на производстве, предотвращение стихийных природных катастроф и уменьшение экономического ущерба от природных бедствий;

-направленные на улучшение  ОС в искусственных ландшафтах  и технико-природных системах;

-исправление отрицательных  природно-техногенных ландшафтов  для улучшения их использования (рекультивация карьеров на строительные материалы и полезные ископаемые);

-рациональное (полное) использование  минеральных ресурсов;

-эксплуатация месторождений  без природных и техногенных  аварий;

-предотвращение проектов, способных изменить природные условия на местности. Например, проект поворота северных рек на юг и др.

-хозяйственная деятельность  на природе, не приносящая вред  ландшафтам и приводящая к улучшению природных свойств ОС.

Отрицательные антропогенные воздействия на ОС по глубине воздействия принято подразделять на обратимые и необратимые процессы.

Необратимые антропогенные  процессы приводят к полной замене природных ландшафтов на природно-антропогенные системы и комплексы (здания, сооружения, техногенные грунты, токсичные промышленные отходы, сточные воды, радиоактивное заражение местности и пр.). Происходят  значительные изменения в рельефе, руслах рек, загрязнения территорий техногенным металлом, промышленными и бытовыми отходами.

К антропогенным объектам прямого воздействия на ОС относятся наземные и подземные инженерно-техногенные комплексы (геотехнокомплексы). Наземные геотехнокомплексы  - это ГОК, металлургический комбинат, промышленные города и поселки. Подземные геотехнокомплексы – рудники, шахты, подземные коммуникации и сооружения.

Антропогенные воздействия  на геологическую среду оказываются  путем механического  нарушения целостности скального  массива вследствие отбора полезных ископаемых. Например, интенсивный отбор нефти и газа вызывает сейсмичность, просадку земной поверхности.

 Изъятие твердых  полезных ископаемых приводит  к необратимым геологическим процессам – образуются искусственные подземные пустоты. Выемка меди из рудников Джезказгана, например,  обусловила провалы поверхностью до 10 метров в центре города.

3 На территории Казахстана расположено большое количество предприятий с достаточно развитыми и разнообразными технологиями производства, которые являются основными источниками загрязнения природы. Это стационарные источники техногенеза.

Наряду с ними значительную долю в загрязнении ОС составляет дорожно-транспортный комплекс, в котором выброс от передвижных и стационарных источников составляет более 60% от общего объема выбросов.

Значительное воздействие  на загрязнение окружающей среды оказывают источники металлургического комплекса, электроэнергетики, топливной, химической, оборонной промышленности.

Так, например,  топливно-энергетический комплекс оказывает следующие отрицательные последствия: изменение микроклимата в районе гидроэлектростанций, затопление плодородных земель, повышение уровня грунтовых вод, засоление, заболачивание и т.д.

Основным источником техногенного вещества являются города;  города определяют техногенную миграцию техногенного вещества по четырем составляющим природной субсистемы (компоненты природы): литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы.

В любом крупном городе с промышленно развитой структурой производства выделяются градостроительная и инфраструктурная подсистемы, базирующиеся на добыче и использовании природных ресурсов и имеющие выход на абиотическую и биотическую среды города, которые через частную деятельность связаны с техногенезом.

Литература: 2, 125-132; 3, 364-446; 4, 52-64; 7, 32-44; 8, 93-123.

Контрольные вопросы:

1 Что понимают под  антропогенным воздействием?

2 Кто предложил понятие  техногенеза?

3 Почему техногенез  носит отрицательную направленность?

4 Что относится к объектам управления техногенным потоком?

5 Какие выделяют типы влияния объектов на ОС?

6 Классификация типов антропогенного воздействия на ОС.

7 Укажите,  в чем  проявляется отрицательное антропогенное  воздействие на ОС.

8 В чем проявляется  положительное воздействие человека  на ОС?

9 Назовите, какие объекты  относятся к  объектам прямого  антропогенного воздействия.

10 Что относится к стационарным источникам  техногенеза?

 

Тема 5  Природные и природно-технические геосистемы

Цель: показать структуру и свойства ПС и их отличие от технических

План:

1 Общие представления  о природных системах

2 Структура и свойства  природных систем

3 Природно-хозяйственные системы и их  типы

 

1 Природная среда  занимает большую часть географической оболочки  Земли (биосферы по Вернадскому).

Географическая оболочка – самая крупная природная  система в пределах нашей планеты. Она представляет собой область взаимопроникновения и взаимодействия геосфер: литосферы, атмосферы, гидросферы, педосферы, фитосферы, зоосферы, которые тесно связаны между собой в процессе обмена веществом  и энергией. Только в ней существует жизнь, возникло и развивается человечество.

Географическая оболочка (биосфера) – очень сложная пространственная структура, состоящая из множества иерархически соподчиненных природных комплексов более низких рангов – геосистем и экосистем.

Геосистемы (природные  территориальные комплексы, ландшафты) – закономерные сочетания взаимосвязанных биотических и абиотических компонентов, а также  соподчиненных комплексов, относительно ограниченные в пространстве и функционирующие как единое целое.

Экосистемами называют совокупности живых организмов и  среды их обитания, которые взаимодействуя, образуют единое целое. Эти понятия имеют как черты сходства, так и черты различия.

Понятие «экосистема» не ограничено четкими пространственными  рамками, оно в равной мере распространяется на каплю воды,  болото или биосферу в целом.

Понятие «геосистема»  (ландшафт, природно-территориальный  комплекс) всегда подразумевает пространственные границы, которые выделяют на основе признаков, хорошо разработанных в географии.

В процессе пространственной  дифференцировки географической оболочки (биосферы)  формируются природные системы, различающиеся по размерам и сложности.

Выделяют три уровня размерности природных систем: а) планетарный (глобальный) – это географическая оболочка (биосфера) в целом и  ее самые крупные части (материки, океаны, климатические пояса); б) региональный – крупные регионы, обособление которых связано с действием геодинамических и микроклиматических факторов (физико-географические страны, природные зоны, или зоноэкосистемы, ландшафтные области, или мегаэкосистемы и др.); в) локальный – небольшие территории, обособленные влиянием мезорельефа и гидроклиматическими различиями (местности, урочища, фации, или биогеоценозы).

В сфере хозяйственной  деятельности человека прежде всего  оказываются системы регионального и локального уровней, испытывающие наиболее сильные антропогенные нагрузки и связанные с ними изменения природной среды.

 

2  Природные системы – это сложные пространственно-временные образования. Они включают природные компоненты более низкого ранга, характеризующиеся тесными взаимосвязями между компонентами и комплексами системы. Совокупность наиболее устойчивых связей между компонентами и соподчиненными комплексами системы получили название структуры. Различают пространственную и временную структуру.

Пространственная структура, рассматривается как порядок расположения составных частей природной системы, их соотношение и  характер  взаимосвязей между ними  по горизонтали и вертикали.

Временная структура, проявляется  в виде сезонных ритмов и многолетней перестройки связей. С понятием «структура» связаны современные представления о целостности, устойчивости и изменчивости природных систем.

Целостность – это  внутреннее единство системы, обусловленное  тесными взаимосвязями между ее составными частями. Благодаря взаимосвязям изменение одних компонентов природы неизбежно ведет к изменению других. Это может привести к перестройке всей структуры.

У геосистем целостность  проявляется в свойствах, не присущих их отдельным компонентам, в относительной автономности, наличии объективных естественных границ, в более тесных внутренних связях по сравнению с внешними.

Устойчивость – свойство природных систем сохранять или  восстанавливать свою структуру и функции при воздействии внешних факторов. Она характеризует способность систем нормально функционировать в определенном диапазоне физико-географических условий и техногенных нагрузок.

Разные ландшафты в  зависимости от своих свойств  по-разному реагируют на одно и то же воздействие. Поэтому устойчивость систем приходится рассматривать по отношению к каждому фактору отдельно. В каждой конкретной ситуации механизмы устойчивости и ее порог имеют свои особенности и в каждом случае следует искать как «слабое звено», так и рычаги ее стабилизации.

Выделяют три формы  проявления устойчивости геосистем: а) инертность – способность геосистемы сохранять свое исходное состояние в течение заданного временного интервала; б) восстанавливаемость – способность геосистем  за определенный промежуток времени возвращаться в исходное состояние после выхода из него в результате действия внешнего фактора; в) пластичность – наличие у геосистем  нескольких устойчивых состояний и их способность при внешнем воздействии переходить из одного состояния в другое, сохраняя свои инвариантные свойства.

Если природная система способна самопроизвольно возвращаться  в исходное состояние после влияния внешних сил, то эта система устойчива. В естественных условиях существуют механизмы саморегуляции, поддерживающие эту устойчивость.

В настоящее время  антропогенные нагрузки превышают порог устойчивости  и механизмы саморегуляции уже не срабатывают; природные системы переходят в неустойчивое состояние.  Может  развиться и критическое состояние системы; в этом случае происходит качественная  перестройка систем, которая ведет к смене  структуры и изменению реакции на внешнее воздействие.

Изменчивость природных систем – это способность под действием внешних и внутренних сил переходить из одного состояния в другое.

 Наиболее подвержены  изменению атмосферный воздух  и воды.

 Наиболее устойчивы – горные породы и рельеф, а промежуточное положение занимают биота и почва.

Изменения могут быть обратимыми и необратимыми.

Обратимые изменения  – когда система после определенных воздействий изменилась, а через некоторое время вернулась в исходное состояние. Такие изменения обычно касаются «вторичных» компонентов ландшафта – биоты, почв, водного режима.

Если после вмешательства  извне прежнее состояние не восстанавливается, то это необратимые изменения и касаются они  «первичных»  компонентов ландшафта, особенно литогенной основы (при образовании карьеров, оврагов).

По глубине изменения  ПС различают: функционирование, динамику развития. Функционирование – совокупность процессов передачи и превращения вещества и энергии в системе. Происходящее изменение носит ритмический характер.

Динамика – направленные изменения ПС в рамках структуры, носит обратимый характер (сукцессии, восстановление биоценоза после вырубки или пожара).

Развитие (эволюция)  - необратимые направленные изменения  природных систем, приводящие к коренной перестройке ее структуры. Происходит качественное преобразование компонентов природы  и формирование новых геосистем (ландшафтов), что связано  как с внешними воздействиями (природные и антропогенные), так и с внутренними причинами (саморазвитие).

В естественных условиях смена структуры идет постепенно (например, зарастание озера), а при  антропогенном  интенсивном воздействии  она может ускоряться и нередко  приводит к  полной деградации исходных ландшафтов.

Изменения природных  систем обычно начинаются  с изменения одного-двух компонентов. Остальные трансформируются  благодаря вертикальным и горизонтальным связям. Другими словами, раз возникшие изменения служат  началом «цепной» реакции в природе.

Выделяют разного рода связи в природных системах.

Вертикальные связи  выражаются в обмене веществом  и  энергией между компонентами геосистемы (воздух, вода, почвы, растительность). Анализ вертикальных связей необходим для того, чтобы  составить прогноз изменений слабо изученных компонентов  на основе хорошо изученных, а так же для управления  воздействием на один компонент в целях получения положительного эффекта  от других.

Горизонтальные связи  проявляются в обмене веществом  и энергией между соседними геосистемами (более низкого и равного рангов). Их изучение позволяет, во-первых, определить  ареал влияния инженерных  сооружений на природу, что очень важно для выявления зоны возможного загрязнения окружающей среды. Во-вторых, можно проанализировать возможность антропогенного воздействия на один ландшафт для благоприятного изменения другого.