Геоэкология как наука, отражающая взаимоотношения общества и природы

 

1 На заре своей истории человечество  встретилось с проблемой рационального использования пространства. В настоящее время организация пространства и размещение на нем объектов хозяйственной деятельности, развитие технологических процессов становится все актуальней.

На поверхности Земли  размещены города  и поселки, технические системы. Здесь происходит основная деятельность и жизнь  части биоты – землеройных и микроорганизмов, а также использование пространства в инженерно-технических целях. Практически все подземные коммуникации современных городов  расположены в геологической среде. Здесь строятся гаражи, транспортные системы, метро, места для подземных захоронений ядохимикатов, промстоков, бытовых и радиоактивных отходов.

К настоящему времени  общество освоило свыше 56% земной поверхности. Из недр ежегодно извлекается более 20 млрд.  т горной массы. Происходит истощение ресурсов геологической среды и деградация природных ландшафтов вплоть до замены их на технические системы, а почвы - на техногенные грунты.

Актуальной становится проблема охраны геологической среды и природных ландшафтов. В решении этой проблемы конструктивны задачи рационального использования геологической среды  и рекультивации приповерхностной  части литосферы с позиции экологической безопасности территорий.

При воздействии человека  гео- и экосистемы из природных преобразуются в природно-антропогенные. При этом они часто претерпевают  изменения структурного характера, так как происходит частичная или полная замена ряда природных элементов на антропогенные. В результате нарушается как  вертикальная, так и горизонтальная структура природных ландшафтов.

Нарушение вертикальной структуры выражается в изменении  исходного соотношения между компонентами внутри ландшафта  (вплоть до полного выпадения отдельных элементов и даже компонентов природной среды). 

В качестве примера можно  взять металлургическое производство:

-ограничение видового  разнообразия элементов ландшафта;

-выпадение элемента  ландшафта; 

-ломка структуры компонента  ландшафта в сторону упрощения;

-выпадение компонента  ландшафта; 

-ломка вертикально структуры ландшафта с образованием техногенно трансформированных частей;

-резкое снижение или  потеря биологической продуктивности  ландшафта;

-нарушение энергомассообмена  в соседних ландшафтах. В отдельных  случаях трансформация ландшафтов достигает  такой стадии, что дальнейшее их развитие по зональному типу уже нереально.

Подобная структурная  перестройка геосистем зафиксирована  в разных природных зонах.

Вертикальная структура  ландшафта в разных его частях изменяется неодинаково. Поэтому одновременно нарушается плановая – горизонтальная  - структура  природных комплексов. Это выражается в изменении соотношения в пространстве между комплексами различной степени антропогенной трансформации (природными геосистемами, комплексами с нарушенным почвенно-растительным покровом и комплексами с нарушенной литогенной основой).

Плановая структура  геосистем может нарушаться  на всех уровнях – локальном, региональном и глобальном. Примером локального нарушения ландшафта может быть атомная или тепловая электростанция. Региональный уровень нарушенности экосистем можно показать на примере использования территории развитых стран Европы и Северной Америки. Здесь естественные экосистемы сохранились лишь на ограниченных площадях, которые представляют собой небольшие очаги, окруженные со всех сторон нарушенными территориями.

В развитых странах значительная часть территории занята сельскохозяйственными землями, населенными пунктами и хозяйственной инфраструктурой, в сумме до 40 – 80% от общей площади.

Остальная часть территории этих стран, как правило,  представлена вторичными  и промышленно выращиваемыми лесами и водными объектами, которые нередко загрязнены, закислены и эвтрофицированы.

По степени нарушенности выделяют три категории экосистем:

 а) ненарушенные – сохранилась естественная растительность, низкая плотность населения;

б) частично нарушенные –  вторичная растительность, сельскохозяйственные земли, интенсивный выпас скота, вырубка лесов;

в) нарушенные экосистемы - постоянные пахотные угодья, городские и сельские поселения, отсутствие  естественной растительности, проявление признаков деградации земель.

Нарушение структуры  гео- и экосистем с выпадением и изъятием элементов и компонентов природы обусловливает снижение природно-ресурсного потенциала, потерю способности выполнять ресурсно – средовоспроизводящие функции, т.е. ведет к деградации ландшафтов. Деградация развивается как результат действия тесно связанных природных, природно-антропогенных и антропогенных процессов, вызванных деятельностью человека.

Неконтролируемая деятельность человека подрывает механизм саморегулирования ландшафтов и часто приводит к необратимым разрушительным последствиям. Ландшафты утрачивают свои естественные свойства, превращаясь в непригодные для использования территории (техногенные пустоши в зоне воздействия крупных горно-промышленных предприятий).

 

2 По времени развития и интенсивности нарушения  ландшафта выделяют три класса деградаций ландшафтов.

1 Модифицированные, или  «медленные», деградации приводят  к необратимым изменениям в ландшафтах лишь при длительном целенаправленном  освоении территории.

Они характеризуются  превышением времени изменения  геосистем над временем их релаксации. То есть они в принципе равновесны  и до определенного предела обратимы. К ним можно отнести сельскохозяйственные, рекреационные и другие виды трансформации.

2 Деструктивные, или  «быстрые», деградации приводят  к быстрым и глубоким изменениям  в ландшафтной структуре и  характеризуются соизмеримостью времени изменений в ландшафтах со временем их релаксации. Как правило, они неравновесны и необратимы (опустынивание, обезлесение, сильная эрозия).

3 Сопутствующие деградации  обычно возникают при несбалансированном развитии медленных преобразований, которые нередко переходят в деструктивные изменения. Часто они также необратимы. К ним относятся: подтопление, заболачивание, вторичное засоление и другие природно-антропогенные процессы.

Среди деструктивных  процессов особое место занимает антропогенное опустынивание, которое создает угрозу нарушения ландшафтно-экологического равновесия в глобальном масштабе.

Его сущность состоит  в  уменьшении или уничтожении  биологического потенциала ландшафтов, которое приводит к  исчезновению сплошного растительного покрова и невозможностью его восстановления без участия человека. Главная причина развития этого процесса – чрезмерный  антропогенный пресс на природные гео- и экосистемы, особенно на биоту ( сведение лесов на больших территориях, перевыпас скота на пастбищах, нерациональное использование воды при орошении земель и др.).

 

3 Под влиянием хозяйственной деятельности природные ландшафты претерпевают  существенные изменения и преобразуются в природно-антропогенные ландшафты.

Значительная часть  этих ландшафтов создана для выполнения  ресурсовоспроизводящих (поля, лесонасаждения, пастбища) и средоформирующих (селитебные территории, рекреационные угодья) функций.

Подобно природным системам  в процессе функционирования они  продолжают участвовать в формировании газового состава атмосферы,  в круговороте воды, в геохимическом круговороте и т.д. Поскольку природно-антропогенные ландшафты по площади превышают природные, они служат важнейшими объектами деятельности человека по рациональному использованию естественных ресурсов и охране природы.

Рациональное  использование ландшафтов – это недопустимость ухудшения  состояния окружающей среды и условий жизнедеятельности человека. При этом должен сохраняться главный принцип: изъятие вещества и энергии из геосистем не должно подрывать их природно-ресурсного потенциала.  Одновременно необходимы действенные меры по ликвидации или смягчению уже проявившихся  негативных процессов.

Другая особенность  природно-антропогенных ландшафтов (ПАЛ) состоит в том, что  они обладают упрощенной по сравнению с природными системами структурой и меньшей устойчивостью к  внешним воздействиям. В естественных системах  устойчивость гео- и экосистем поддерживается за счет механизма саморегулирования, в то время как ПАЛ нуждаются в  постоянной или периодической  поддержке со стороны человека( например, регулярное внесение удобрений, пестицидов, агротехнические работы и т.д.).

В практическом плане  рациональное использование и охрана ПАЛ представляет собой систему  различных мероприятий, направленных на эффективную эксплуатацию ресурсов без  существенных нарушений способностей геосистем к  саморегулированию и самовосстановлению

Выделяют три группы мероприятий: а) предупреждающие отрицательное влияние хозяйственной деятельности на природную среду; б) ограничивающие отрицательное влияние деятельности человека  в процессе использования ландшафтов; в) исправляющие отрицательные последствия антропогенного  воздействия на  ландшафты.

Особое значение имеют  профилактические мероприятия, упреждающие  многие негативные последствия: внедрение  технологий, препятствующих загрязнению окружающей среды; строгое ограничение необоснованного изъятия сельскохозяйственных земель и ценных лесных угодий под промышленные и транспортные объекты; мероприятия по сохранению плодородия почв; создание защитных инженерных сооружений; организация службы геоэкологического мониторинга и др.

Для поддержания динамического  равновесия  в пределах используемых ландшафтов разработаны инженерные и лесотехнические мероприятия  по повышению их «несущей способности», улучшению породного состава, экологических и эстетических свойств леса, организации буферных зон между природной и городской средой, введению специальных режимов эксплуатации  рекреационных угодий.

Особое значение имеет  уход за ландшафтом, т.е. система регулярных мероприятий и действий, направленных на поддержание свойств природно-антропогенных комплексов в таком состоянии, при котором  успешно выполняются  возложенные на них социально – экономические функции.

Уход включает: санитарные рубки, прореживание и осветление древостоя, охрану от пожаров и вредителей, подбор и высаживание лесных культур, благоустройство территории, облесение выработанных торфяников и карьеров с непригодными для посева почвами и др.

Одна из задач охраны природы – разработка мероприятий  по повышению устойчивости ландшафтов (воспроизводство питьевой воды,  использование рекреационного потенциала, повышение продуктивности сельскохозяйственных, лесных и промысловых угодий).

Необходимо, чтобы совокупная антропогенная нагрузка на природную  среду не превышала самовосстановительный потенциал гео- и экосистем. Чтобы сбалансировать потенциал природы и функциональное предназначение природных систем, необходимо  ограничить строительство крупных инженерных объектов, нормировать виды природопользования, предупреждать негативные  изменения природных комплексов, формировать ООПТ и т.д.

Другими словами, необходимо оптимизировать природопользование и  охрану путем установления сбалансированного  соотношения между  использованием, заповеданием и улучшением ландшафтов, т.е. необходимо формировать рациональные  ландшафтно-хозяйственные системы.

Литература: 2, 334-363; 10, 64-69, 130-134, 156-159.

Контрольные вопросы:

1 Что понимается под  антропогенным нарушением ландшафта?

2 Как меняется вертикальная  структура ландшафта при антропогенном  воздействии?

3 Как отражается на  ландшафте неконтролируемая деятельность  человека?

4 Какие выделяют типы  деградации ландшафтов?

5 Что понимают под  антропогенным опустыниванием ландшафта и в чем его причина?

6 Какие существуют  мероприятия по охране и рациональному использованию ландшафтов?

7 Что понимают под  уходом за ландшафтами?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 11  Охрана атмосферного воздуха

Цель:  ознакомление с процессами загрязнения и очистки атмосферного воздуха, а также с глобальными  последствиями загрязнения воздушного бассейна

План:

1 Загрязнение воздушного бассейна

2 Экологические последствия   глобального загрязнения атмосферы

3 Очистка атмосферного воздуха

1 Значение атмосферного воздуха для всего живого на Земле огромно: человек без воздуха может обойтись всего несколько минут.

Атмосферный воздух выполняет сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока космических и солнечных излучений.

В атмосфере идут глобальные метеорологические  процессы, формируются климат и погода, задерживается основная масса метеоритов.

Атмосфера обладает  способностью к самоочищению. Оно происходит при  вымывании аэрозолей из атмосферы  осадками, турбулентном  перемещении приземного слоя воздуха, отложении загрязняющих веществ на поверхности земли и др.

Однако в современных условиях возможности природных систем  самоочищения  атмосферы  значительно подорваны. Под воздействием антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные  экологические последствия, в результате чего атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

Крупнейшие глобальные экологические  проблемы современности – «парниковый  эффект»,  разрушение озонового слоя, выпадение кислых дождей – связаны с антропогенным загрязнением атмосферы.  Охрана атмосферного воздуха – ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды.

Под загрязнением  атмосферного воздуха  понимается любое изменение его  состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных,  состояние растений и экосистем.