Рекультивация земель. Рекультивация земель в зонах добывающей промышленности. Реферат Огурцовой Ирины Владимировны Содержание Введение
 Скачать 262 Kb.
|
|
Рекультивация земель в зонах добывающей промышленности Реферат Огурцовой Ирины Владимировны Содержание Введение…………………………………………………………………….3 Глава 1. Понятие геосистемы и ее характеристики……………………...4 Структура природно-технических систем…………………………4 Категории природно-технических систем…………………………4 Направленность воздействия техногенного ядра на природную основу природно-технических систем……………………………………...5 Уровни регулирования состояния экосистем……………………...6 Свойства экосистем………………………………………………….9 Техногенные воздействия на геосистемы…………………………12 Геосистемы как объекты управления……………………………...16 Природные геосистемы с точки зрения системной парадигмы 19 Глава 2. Рекультивация, ее задачи, этапы и направления……………….23 Общие представления………………………………………………23 Виды групп землепользователей…………………………………..24 Направления рекультивации нарушенных земель и основные задачи 25 Общие требования к рекультивации земель………………………26 Способы восстановления нарушенных при добыче полезных ископаемых земель………………………………………………….28 Глава 3. Рекультивация земель в зонах добывающей промышленности.29 Содержание и порядок разработки проектов рекультивации земель. 29 Технология горнотехнической рекультивации…………………….34 Требования к рекультивации земель, нарушенных горными работами……………………………………..………………………..36 Требования к техническому этапу рекультивации земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых открытым способом……………………………………………………………….36 Требования к рекультивации земель, нарушенных подземной разработкой полезных ископаемых………………………………….37 Требования к рекультивации земель, нарушенных при проведении геологразведочных работ, бурении эксплуатационных скважин….38 Заключение…………………………………………………………………….38 Список литературы…………………………………………………………….39 Введение. Природно-ресурсная направленность российской экономики без соблюдения принципов рационального природопользования обусловила значительные масштабы изъятия из сельскохозяйственного, лесохозяйственного, рекреационного использования земель.2 На участках нарушения и прилегающих землях ухудшается качество окружающей среды, экологическая обстановка. Отрицательные последствия накапливаются и проявляются с каждым десятилетием всё более разрушительно в экологическом, экономическом, социальном аспектах. Широкомасштабные объёмы работ по добыче первичного сырья привели к нарушению земель, изменению параметров и показателей элементов экосистем, причём на больших площадях. Это явление стало наиболее характерным при разработке месторождений ресурсов с неглубоким залеганием, а также при организации полигонов, отходохранилищ, занимающих большие территории и оказывающих значительное влияние на элементы экосистемы в зоне добычи сырья и на сопредельных территориях. Последствия такого воздействия серьезно отражаются на значительных по площади ландшафтах, на балансах экосистем, объединяющих ряд хозяйствующих субъектов, в том числе территориальных, на условиях проживания и жизнедеятельности населения на обширных территориях, на показателях экономической деятельности самих добывающих предприятий.3 Основной причиной таких последствий стало или невнимание, или отставание деятельности по максимальному предотвращению негативного воздействия на экосистему в ходе самой производственной деятельности. Всё это определяет актуальность исследования по рассматриваемой проблеме. Объектом исследования являются нарушенные земли в зоне добывающей промышленности. Цель работы состоит в изучении теоретико-методологических основ и разработке методического подхода к анализу, оценке экологической эффективности рекультивации нарушенных земель и выработке рекомендаций, обеспечивающих эффективность процесса рекультивации нарушенных земель. Цель исследования предопределила постановку и решение следующих задач: 1. раскрыть сущность категорий «геосистма», «рекультивация», «нарушенные земли» применительно к процессу рекультивации, с учётом экосистемного подхода; 2. изучить особенности рекультивации нарушенных земель при добыче полезных ископаемых. Теоретико-методологической основой работы явились труды отечественных и зарубежных учёных в области рекультивации нарушенных земель и оценки её эффективности. Глава 1. Понятие геосистемы и ее характеристики.15-17 Природно-технические геосистемы – это коренным образом измененные человеком экологические системы. Видоизменения в природе, преобразования природных комплексов под воздействием человека являются очевидным следствием использования природных ресурсов и непременным условием существования и развития человеческого общества. Поскольку воздействия на природу на современном этапе развития реализуются через технические средства и инженерные сооружения, то процессы, возникающие в природе под их воздействием, можно назвать техногенными. Тогда совокупность процессов, возникающих и (или) развивающихся в природной среде под воздействием строительства и эксплуатации инженерных сооружений, комплексов и технических средств можно назвать техногенезом. Таким образом, природно-техническая геосистема (ПТГС) – совокупность взаимодействующих природных и искусственных объектов, образующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природной средой. 1.1. Структура природно-технических геосистем. Структура ПТГС включает: подсистемы - природных объектов (геологические тела, почвы, растительный покров, водные источники, воздух, животные) и подсистему - искусственных объектов (наземные и подземные сооружения, плотины, водохранилища, технические средства). Природно-технические геосистемы являются сложными иерархическими образованиями, содержащими в себе взаимосвязанные компоненты различного уровня воздействия на природные объекты и различно воспринимающие эти воздействия. Очевидно, что совокупность воздействий всех компонентов системы будет определяться ее назначением и функцией. В сходных по назначению системах и близких по параметрам природных условиях можно ожидать одинаковых воздействий ядра на природную среду и соответственно сопоставимой реакции природных объектов на это воздействие или совокупность воздействий, предопределенных назначением техногенного ядра. 1.2 Категории природно-технических геосистем.9 Определяются следующие категории ПТГС, охватывающие системы, которые обладают рядом аналогичных свойств: 1) добывающиеприродные ресурсы. Можно выделить системы, предназначенные для добычи минерально-сырьевых ресурсов, в том числе для добычи твердых полезных ископаемых, подземных вод, нефти и газа, а среди ПТГС для добычи твердых полезных ископаемых – на подземные и открытые разработки, затем – по видам и свойствам добываемых полезных ископаемых: руды, угля и т.п.; 2) перерабатывающиедобытые ресурсы и выпускающие промежуточную или окончательную продукцию. 3) обеспечивающие функционирование систем 1 и 2 категорий. 1.3. Направленность воздействия техногенного ядра на природную основу природно-технических геосистем. 6,9 Оценивая воздействие техногенного ядра на природную основу ПТГС, необходимо учитывать многообразные последствия. Направленность воздействия техногенного ядра на природную основу можно разделить на 4 группы: 1) изъятие вещества из природы (добывающие ПТГС); 2) привнесение вещества в систему (строительство, водохранилища, всякого рода свалки); 3) перемещение (перераспределение) вещества. Перемещение массы вещества реализуется в некоторых добывающих системах, в которых масса полезного компонента бесконечно мала в сопоставлении с массой перемещенного вещества. Например, при добыче алмазов или золота масса полезного продукта измеряется каратами или тоннами, а переработанные породы – тысячами и миллионами тонн; 4) рассеивание вещества (например, аэрозолей, гербицидов, минеральных удобрений). Рассеивание вещества в системе можно рассматривать как частный случай привнесения вещества. Разница состоит в том, что в последнем случае привносится масса вещества, сопоставимая с массой системы, тогда как рассеивается масса вещества бесконечно малая в сравнении с массой системы, но обладающая высокой химической активностью и воздействующая на природные объекты системы не массой, а химически. 1.4. Уровни регулирования состояния экосистем. Выделяют четыре основных уровня регулирования состояния ландшафтов и экосистем: 1) локально-тактический; 2) регионально- стратегический; 3) межрегиональный, территориально-перспективный государственный (федеральный); 4) планетарно-перспективный, международный. 1.4.1. Локально-тактический уровень регулирования состояния экосистем. При локально-тактическом регулировании состояния ландшафтов и экосистем решаются следующие задачи: · контроль за выполнением природоохраняющего законодательства, соблюдением экологических нормативов, квот; · совершенствование технологии производства в части снижения его аварийности, степени технологического риска, энерго- и материалоемкости, количества и токсичности выбросов; · организация работы конкретных производственных (технических, энергетических, транспортных, аграрных и агропромышленных) объектов в границах района, поселка, города; · экологизация производства за счет использования отходов одних предприятий в качестве ресурсов для других; · организация районных планировок с целью снижения вредного воздействия производств на население и его реабилитацию от этих воздействий, транспортной и производственной усталости; · создание антропогенных или направленной смены природных экосистем более устойчивыми к техногенным воздействиям; · введение ограничений на размещение и функционирование производств, оказывающих отрицательное воздействие на природу и здоровье населения; · организация системы оперативной информации; · организация всеобщего непрерывного экологического образования в рамках ныне действующих дошкольных учреждений, школ, колледжей, лицеев, вузов и специально создаваемых курсов повышения экологической грамотности. 1.4.2. Регионально-стратегическое регулирование состояния экосистем. При регионально-стратегическом регулировании состояния ландшафтов и экосистем к задачамлокально-тактического регулирования добавляются следующие задачи: · научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки с целью организации системы мониторинга природной среды и воздействующих на нее техногенных факторов; · разработка экологических прогнозов; · разработка и реализация механизма управления процессами взаимодействия между обществом и природой в границах региона с учетом трансрегионального переноса загрязнений в воздушной и водных средах; · разработка и внедрение региональных экологических нормативов и требований, определяющихся местными природными и социальными условиями и традициями природопользования; · оптимизация размещения, работы и взаимодействия предприятий, эксплуатирующих природные ресурсы; · оптимизация инфраструктуры, включая дорожно-транспортную схему, расположение объектов энергетики, продуктопроводов, мест и условий эксплуатации свалок; · организация и эксплуатация сети особо охраняемых территорий, обеспечивающих в совокупности сохранность редких и типичных ландшафтов и их компонентов, генофонда растительных сообществ и популяции животных; · а также возможность проведения научных исследований, научного и познавательного туризма, экологического воспитания граждан; · организация рекреационных зон, курортов и санаториев, необходимых для отдыха населения. 1.4.3. Межрегиональное территориально-перспективное государственное регулирования состояния экосистем. Примежрегиональном, территориально-перспективном государственном (федеральном) регулировании состояния ландшафтов и экосистем к задачамрегионально-стратегического регулирования добавляются следующие задачи: · разработка федеральных законодательств и уточняющих их нормативов ведомственных актов по охране природы и использованию ее ресурсов; · распределение бюджетных ассигнований и материальных ресурсов, выделяемых на природоохранные цели, между субъектами федерации; · организация высшего уровня мониторинговых исследований и их координация в рамках международной системы мониторинга природной среды и воздействующих на нее факторов; · разработка, финансовое обеспечение и осуществление, совместно с субъектами федерации, природоохранных и экологических программ на двусторонней и многосторонней основе (например, программа «Северный форум», охватывающая территории стран, расположенных по периферии Северного Ледовитого океана); · формирование налоговой и инвестиционной политики, стимулирующей соблюдение природоохранного законодательства и выпуска экологически чистой продукции. 1.4.4. Планетарно-перспективное, международное регулирование состояние экосистем. При планетарно-перспективном, международном регулировании состояния ландшафтов и экосистем на базе ООН и входящих в ее состав структур разрабатываются наиболее общие вопросы геомониторинга и рекомендации, ориентированные на улучшение социально-экологической обстановки во всем мире. 1.5. Свойства геосистем.7,11,20 1.5.1. Целостность геосистемы проявляется в ее относительной автономности и устойчивости к внешним воздействиям, в наличии объективных естественных границ, упорядоченности структуры, большей тесноте внутренних связей в сравнении с внешними. Все компоненты геосистемы взаимосвязаны и взаимообусловлены. 1.5.2. Открытость– геосистемы пронизаны потоками вещества и энергии, что связывает их с внешней средой. В геосистемах происходит непрерывный обмен и преобразование вещества и энергии. 1.5.3. Функционирование – вся совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации вещества, энергии, а также информации в геосистеме. Внутри геосистемы идут непрерывные процессы преобразования и обмена веществом, энергией и информацией (круговороты). Функционирование ландшафта включает пять составляющих: ‐ влагооборот, ‐ трансформацию солнечной энергии, ‐ перенос твердых масс, ‐ движение воздушных масс, ‐ биохимический круговорот, ‐ геохимический круговорот 1.5.4.Продуцирование биомассы – важнейшее свойство геосистем, заключающееся в синтезе органического вещества первичными продуцентами – зелеными растениями, используя солнечную энергию и неорганические вещества из окружающей среды. 1.5.5. Способность почвообразования – отличительное свойство земных ландшафтов, заключающееся в образовании особого природного тела –почвы в результате взаимодействия живых организмов и их остатков с наружными слоями литосферы. Почвы являются продуктом функционирования ландшафтов. 1.5.6. Структурность – геосистемы обладают пространственно‐временнóй упорядоченностью (организованностью), определенным расположением ее частей и характером их соединения. Различают: ‐ вертикальную или ярусную структуру как взаиморасположение компонентов, ‐ горизонтальную или латеральную структуру как упорядоченное расположение геосистем низшего ранга Структурам соответствуют две системы внутренних связей в геосистемах: ‐ вертикальная (межкомпонентная) – образована внутрисистемными связями между компонентами ландшафта, например, выпадение атмосферных осадков, их фильтрация в почву и грунтовые воды, поднятие водных растворов по капиллярам почвы и материнской породы, испарение, транспирация, опадение органических осадков, всасывание почвенных растворов корневой системой растений и т.д.; ‐ горизонтальная (межсистемная) –образована связями между отдельными ландшафтами, например, водный и твердый сток, стекание холодного воздуха по склонам, перенос химических элементов из водоемов на суходолы с биомассой птиц и насекомых и т.д. 1.5.7. Динамичность – способность геосистем обратимо изменяться под действием периодически меняющихся внешних факторов без перестройки ее структуры. К динамическим относятся циклические изменения (суточные, сезонные, годовые, многолетние), обусловленные планетарно‐ астрономическими причинами. 1.5.8. Устойчивость – способность геосистем при изменении внешних воздействий восстанавливать или сохранять структуру и другие свойства. Устойчивость техноприродных систем - способность выполнять заданные социально‐экономические функции. 1.5.9. Способность развиваться – геосистемы эволюционно изменяются, т.е. происходит направленное (необратимое) изменение, приводящее к коренной перестройке структуры, появлению новых геосистем (зарастание озер, заболачивание лесов, возникновение оврагов и др.). Скорость изменения зависит от ранга геосистемы: быстрее изменяются фации, затем урочища, местности, время изменения ландшафтов и их групп измеряется геологическими масштабами. 1.5.10. Устойчивость ландшафтов - это способность системы сохранять свои параметры при воздействии или возвращаться в прежнее состояние после цикла внешнего воздействия. Это не статическое состояние системы, а колебания вокруг некоторого среднего состояния. Важнейшим стабилизирующим фактором в саморегулировании ландшафтов является биота. Она легко приспосабливается к различным условиям, мобильна и легко восстанавливается. Интенсивные биологические круговороты и биологическая продуктивность – одно из главных условий устойчивости ландшафтов. Наиболее устойчивым компонентом ландшафта служит твердый фундамент. Однако в случае нарушения он не способен восстанавливаться. Его стабильность – важная предпосылка устойчивости ландшафта. Отдельно взятые зональные типы ландшафтов также характеризуются различной устойчивостью. 1.5.11. Эмерджентность- связанность независимых основных элементов с одинаковой природой, где они составляют единую систему, что и подтверждает внутреннюю целостность всей системы и получения от данной системы «внезапно» качественно новых результатов от появления новых качеств, которые появляются благодаря конкретным связям между конкретными элементами. 1.5.12. Автономность- способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, то есть состояние с низкой энтропией с учетом влияния внешних и внутренних факторов. 1.5.13. Взаимосвязанность системы и среды, то есть система формирует и проявляет свои свойства только в процессе взаимодействия с внешней средой и внутренней средой. 1.5.14. Иерархичность - соподчиненность элементов системы. 1.5.15. Управляемость - наличие внешней или внутренней системы управления и самоуправления. 1.5.16. Множественность описаний- в силу сложности систем и неограниченного количества свойств их познание требует построения множе- ства моделей развития в зависимости от поставленной цели. 1.5.17. Территориальность- размещение в пространстве – это главное свойство системы, рассматриваемое географически-ландшафтное ее состояние). 1.5.18. Сложность - качественные и количественные различия ее элементов и атрибутов. 1.5.19. Стохастичность.Стохастическими называются системы, взаимозависимость между характеристиками которых и их связями с внешней средой не жестко детерминированы (функциональны), а вероятностны. Стохастичность геосистем проявляется в несовпадении, например, границ различных геокомпонентов, неоднозначности изменений геосистем на антропогенные нагрузки, в отсутствии жесткой привязанности одного типа компонента к другому (растительной ассоциации к определенной почве), вероятностный характер динамики, в том числе прогнозной. 1.6. Техногенные воздействия на геосистемы.11,21 Очень важной и еще недостаточно изученной в теоретическом плане проблемой является сосуществование и взаимодействие естественных ландшафтов и встроенных в них человеком искусственных сооружений, устройств, насколько меняется ландшафт при изменении растительного покрова, при изменении режима течения рек, при строительстве водохранилищ, карьеров, шахт и т.д. Бурная деятельность человека по преобразованию природы приводит некоторых ученых к мысли о создании антропогенных (по смыслу слова - созданных человеком) ландшафтов. Насколько это верно по сути? Например в ГОСТе 17.8.1.02-88 "Ландшафты" последние прямо подразделяются на сельскохозяйственные, лесохозяйственные, водохозяйственные, промышленные, ландшафты поселений и т.д. Если слово «ландшафт» использовать в бытовом смысле как общий вид местности то такие названия ландшафта имеют смысл, но и не более того. Большинство ученых считают: ландшафт это настолько крупное природное тело, формирующееся и развивающееся под действием объективных законов природы, что создать нечто подобное чертовском заново невозможно. Встроенные в ландшафт или в геосистемы любого ранга искусственные сооружения или вносимые в него новые элементы (посевы новых культур, размещение на нем в больших количествах домашних животных) функционируют в нем, подчиняясь природным законам. Новые техногенные или антропогенные объекты физически входят в ландшафт, становятся его элементами, но ландшафт остается природной системой. В некотором смысле неважно, как появился в составе ландшафта тот или иной элемент: образовался водоем в результате естественной запруды на реке или человек насыпал в русле плотину, образовался овраг естественным путем или в результате неправильной распашки склонов. Важно то, что эти элементы "работают" вместе с естественными и именно их взаимодействие нужно изучать, чтобы уменьшить негативные последствия изменения ландшафта. При опенке воздействий человека на природу, конкретно, на определенные геосистемы, в том числе и на ландшафты, надо иметь в виду, что как бы сильно не был изменен ландшафт человеком, в какой бы степени ни был насыщен результатами человеческого труда, он остается частью природы, в нем продолжают действовать природные закономерности. Человек не в состоянии отменить объективные законы функционирования и развития геосистем, выровнять качественные различия между ландшафтами тайги и степи, степи и пустыни. Эти различия будут существовать до тех пор, пока действуют зональные закономерности и пока человек не научился управлять циркуляцией атмосферы, движением Земли и поступлением солнечной радиации. Воздействие человека на ландшафт следует рассматривать как природный процесс, в котором человек выступает как внешний фактор. При этом надо иметь в виду, что новые элементы, внедряемые человеком в ландшафт (пашни, сооружения, техногенные выбросы) не вытекают из структуры ландшафта, не обусловлены им и поэтому оказываются чужеродными элементами, не свойственными конкретному ландшафту. Поэтому ландшафт стремится отторгнуть их или "переварить", модифицировать. В связи с этим, антропогенные элементы, внедряемые в ландшафт, являются неустойчивыми, не способными самостоятельно существовать без постоянной поддержки человека. Так, культурные растения, если за ними не ухаживать, не возобновлять, будут вытеснены "дикими", пашня - зарастет, домашние животные - одичают, каналы в земляном русле - или заплывут или будут меандрировать, как реки, здания - разрушатся. Следствием этого является, во-первых, необходимость постоянной затраты человеком труда и ресурсов на поддержание таких элементов, необходимость ухода, ремонта, реконструкции, а во-вторых, для повышения устойчивости внедряемых элементов человек должен максимально уменьшать их "чужеродность" для ландшафта, т.е. соблюдать принцип природных аналогий. Итак, ландшафт, претерпевший техногенное вмешательство, остается по своей сути природной системой. Другое дело, что он при техногенных воздействиях в той или иной степени модифицируется, могут измениться его структура, параметры функционирования, эти изменения имеют обратимый или необратимый характер. Для оценки характера и глубины техногенного воздействия, определения допустимого предела воздействия или допустимой антропогенной нагрузки на геосистему, за которыми наступают необратимые и нежелательные ее изменения, необходимо в каждом конкретном случае определять устойчивость геосистемы к техногенным нагрузкам. Всякая геосистема приспособлена к определенным условиям, в пределах которых она устойчива и нормально функционирует даже при возмущениях внешних природных факторов (динамичность геосистемы). Техногенные возмущения часто превосходят природные, они более разнообразны, некоторые вообще отсутствуют в природе, например загрязнение искусственными веществами. Все это вызывает необходимость в специальных исследованиях реагирования геосистемы на конкретные воздействия, которые должны быть положены в основу проектов по природопользованию и природообустройству. Отметим здесь важность долговременных количественных прогнозов поведения геосистем при разных вариантах техногенных воздействий (см. принцип опережающего отражения). Приведем здесь лишь общие критерии устойчивости геосистем в дополнение к крагко сформулированным выше. Прежде всего - это высокая организованность, интенсивное функционирование и сбалансированность функций геосистем, включая биологическую продуктивность и возобновимость растительного покрова. Эти качества определяются оптимальным соотношением тепла и влаги, а находят свое выражение в степени развитости почвенного покрова, в конечном итоге, в плодородии почв. Устойчивость геосистем зависит от внутренней неоднородности свойств компонентов, так разнообразный состав луговых трав делает луг более устойчивым при разных погодных условиях, чем искусственный сенокос с одной-двумя травами. Выраженный микрорельеф и вариация водно-физических свойств почв также повышает устойчивость и почвенного и растительного покровов: в сухие периоды года продуцирование биомассы лучше в понижениях с глинистыми почвами, а во влажные периоды лучшие условия создаются на микровоззышениях. Устойчивость геосистемы растет с повышением ее ранга. В этом смысле наименее устойчивой является фация - наименьшая геосистема. характеризуемая однородными условиями местоположения и местообитания и одним биоценозом. Фации сильней всего откликаются как на изменение внешних природных условий, так и на деятельность человека. При сельскохозяйственном использовании территории в пределах фации размещается один севооборотный участок или даже отдельные поля, при осушении - это участок с одинаковым типом водного питания. Фации наиболее радикально изменяются при природопользовании. Более крупные геосистемы подвержены непосредственным изменениям в меньшей степени. Степень изменения ландшафта зависит от того, какие компоненты подверглись модификации или даже разрушению. С этих позиций выделяют первичные и вторичные компоненты. Принято считать, что геологический фундамент и свойства воздушных масс, т.е. климат являются базовыми, первичными, формирующими облик ландшафта, их, к стати, человеку трудней всего изменить, хотя примеры этого уже имеются: разработка месторождений открытым способом, когда карьеры достигают глубины 100... 200 и более метров, а в плане измеряются десятками километров. Легче всего человек изменяет вторичные компоненты: растительный покров, почвы, сильно воздействует на поверхностные воды, но вторичные компоненты и легче восстанавливаются. В настоящее время принято по степени изменения ландшафтов подразделять их на: 1. условно неизмененные, которые не подверглись непосредственному хозяйственному использованию и воздействию, в них можно обнаружить лишь слабые следы косвенного воздействия, например, осаждение техногенных выбросов из атмосферы в нетронутой тайге, в высокогорьях, в Арктике, Антарктике; 2. слабоизмененные, подвергающиеся преимущественно экстенсивному хозяйственному воздействию (охота, рыбная ловля, выборочная рубка леса), которое частично затронуло отдельные "вторичные" компоненты ландшафта (растительный покров, фауну), но основные природные связи не нарушены и изменения носят обратимый характер; это тундровые, таежные, пустынные, экваториапьные ландшафты; 3) среднеизмененные ландшафты, в которых необратимая трансформация затронула некоторые компоненты, особенно растительный и почвенный покров, это - сводка леса, широкомасштабная распашка в результате которых изменяется структура водного и частично тестового баланса; 4) сильно измененные (нарушенные) ландшафты, которые подверглись интенсивному преднамеренному или непреднамеренному воздействию, затронувшему почти все компоненты (растительность, почвы, воды и даже твердые массы твердой земной коры), что привело к существенному нарушению структуры, часто необратимому и неблагоприятному с точки зрения интересов общества, это главным образом южнотаежные, лесостепные, степные, сухостепные ландшафты, в которых типичны обезлесивание, эрозия, засоление, орошение, осушение, подтопление, загрязнение атмосферы, вод и почв; 5)культурные ландшафты, в которых структура рационально изменена и оптимизирована на научной основе, с учетом вышеизложенных принципов, в интересах общества и природы; именно таким ландшафтам должно принадлежать будущее. Итак, можно отметить, что хотя измененная геосистема и остается по сути природным объектом, но в случае, когда человек интенсивно внедряет в нее искусственные сооружения или другие элементы, можно рассматривать ее как природно-техническую или геотехническую систему, состоящую уже из двух блоков: природного и техногенного. Этот подход не отменяет фундаментального положения, что техногенная геосистема функционирует по природным законам, но позволяет рассматривать и другие связи, например взаимодействие разных техногенных блоков, зависимость техногенных блоков от социально-экономических условий, например, в свете собственности: земля принадлежит одному субъекту, а оросительная система, построенная на ней - другому. 1.7. Геосистемы как объекты управления. 5, 11, 21 Воздействие человека на ландшафты обязательно сопровождается управлением природными процессами. С помощью управления человек поддерживает заранее выбранное состояние природной или техноприродной системы. Это может быть прежнее или вновь приобретенное состояние, обеспечивающее устойчивость геосистемы, необходимый режим функционирования, выполнение целевой производственной функции. Систему, осуществляющую функцию управления, называют системой управления. Она состоит из двух подсистем: управляющей (субъект) и управляемой (объект). Управляющая подсистема выдает управленческие команды и имеет инструменты управления, а управляемая — принимает эти команды и согласно им через средства управления перестраивается. Направление связи от субъекта к объекту — прямая связь, а от объекта к субъекту — обратная. К субъектам управления природопользованием или природо-обустройством относят научные, проектные, производственные, природоохранные, контролирующие организации. Объектом управления выступают геосистемы и техноприродные системы различного масштаба и уровня. Управлять природопользованием или природообустройством сложно, так как, во-первых, геосистемы — открытые системы, непрерывно обменивающиеся веществом и энергией, а во-вторых — это сложные системы в функционировании, динамике и эволюции. Здесь происходят изменения под влиянием естественных и техногенных факторов, когда процессы саморегулирования и самоорганизации геосистем сопровождаются процессами управления. Управление может быть мягким и жестким. Мягкое управление основано на использовании субъектом естественных механизмов саморегулирования объекта. Например, окашивание, прополка сорняков, создание лесополос, рыхление, залужение. Жесткое управление осуществляется прямым техногенным воздействием субъекта на управляемый объект, строительством инженерных систем природообустройства (мелиоративных, рекультивационных, водохозяйственных, противостихийных и др.). При организации управления природными процессами и поддержания заданных режимов необходимо разбираться в цепочках природных связей в геосистемах, обратимых или необратимых реакциях в ландшафте, устойчивости или изменчивости его состояний, скоростных условиях протекания процессов, видах локальной и региональной трансформации. Имея подобную информацию о цепочках взаимосвязей, выбирают наиболее приемлемые места, воздействуя на которые преобразуют компоненты геосистемы. Логическая последовательность воздействий и образует систему добиваются через изменение свойств природных компонентов и через поддержание требуемых режимов их функционирования. В управляющей деятельности техноприродными системами выделяют два взаимосвязанных этапа: опережающего и оперативного управления. Опережающее управление заключается в изучении объекта, проектировании технических систем, строительстве техноприродных систем, а оперативное — в регулировании процессов в природно-технических системах. Через механизмы обратной связи информация о состоянии природно-технической системы передается человеку, который корректирует дальнейшее управление. Основная роль аналитика в управлении процессами функционирования природно-технических систем в ландшафтах—научное обоснование рациональных форм природопользования и природообустройства, выбор мягких или жестких форм регулирования, предварительное исследование ландшафта. Опережающее управление — это комплекс последовательных и связанных между собой действий, состоящих из: 1. сбора исходной информации, содержащей объективные сведения о современном и будущем состоянии природных геосистем: их функционировании, динамике, эволюции, ресурсах ландшафта, фактических антропогенных нагрузках и загрязнении компонентов геосистем; использования литературных данных, фондового накопления стационаров, проектов, аэро- и космической съемки, топографических и специальных карт, природно-хозяйственного мониторинга; анализа полученной информации на соответствие изучаемого ландшафта экономическим потребностям общества, планируемых видов хозяйственной деятельности, сопутствующих антропогенных нагрузок, вероятных последствий при переводе ландшафта в другое состояние; 2. ландшафтно-экологического прогноза, позволяющего предсказать последствия антропогенного природопользования и природообустройства; рассмотрения для определения направлений, скорости и масштабов предстоящих изменений геосистем разных уровней; типов изменений: целенаправленных (осознанно изменяемых), нецеленаправленных (сопутствующей взаимосвязи), естественных (без участия человека). Прогнозирование можно осуществлять на математических моделях, описывающих изменение природных геосистем под влиянием проектируемых инженерных объектов и разных видов использования; 3. оценки изменений геосистем для выбора наилучшего варианта хозяйственного использования территории. У субъекта выделяют два основных направления: технологическое (производственное) и социально-экологическое. Технологическая оценка — степень пригодности геосистемы для какого-либо вида хозяйственной деятельности (инженерно-строительной, сельскохозяйственной, лесохозяйственной и т.д.). Социально-экологическая оценка рассматривает изменения природной среды для жизни и деятельности людей; 4. проектирования техноприродных систем — выбора территории для их размещения, назначения наиболее рациональных параметров и режимов эксплуатации технических сооружений и устройств, нормирования нагрузок на геосистемы и окружающие территории с учетом их устойчивости, прогнозирования соотношений между техникой и природой, разработки природоохранных мероприятий; 5. экологической экспертизы, заключающейся в согласовании планов хозяйственного развития с природно-ресурсным потенциалом территории. При этом критериями оценки являются правовые нормы, ГОСТы, СНиПы, нормативы ПДК и др. В заключение проекта дают выводы и рекомендации экологического анализа. Оперативное управление — это регулирование, т. е. частный случай управления. Опережающее управление позволяет спланировать перевод геосистемы (ландшафта) из природного состояния в техноприродное (геотехническое). В дальнейшем работа геотехнической системы невозможна без оперативного управления. С помощью регулирования воздействуют на геотехническую систему, обеспечивая ее проектное состояние. Для этого контролируют измерения управляемых переменных и сравнивают их с заданными характеристиками. Регулирующая система ликвидирует отклонения в объекте регулирования. Оперативное управление техноприродными системами возможно через цепи природных связей, круговороты в разных системах (почва — растение и др.) или через изменение процессов, свойств компонентов геосистемы. Круговороты и процессы в техноприродных системах можно регулировать с помощью технических сооружений, устройств, различных технологических приемов. Жесткое управление осуществляют с помощью инженерно-технических сооружений, мягкое — с помощью природных механизмов саморегулирования ландшафта. 1.8. Природные геосистемы с точки зрения системной парадигмы. "История физического миросозерцания, - писал А.Гумбольт в своем труде «Опыт физического мироописания» – есть история познания целостности природы"13. Представление о целостности окружающего человека мира характерно для ученых и философов Древней Греции, в дальнейшем, забытое, оно развивалось поэтапно. Вначале шло познание отдельных компонентов природы, в дальнейшем разрабатывалась концепция об их взаимодействии и взаимообусловленности. Наилучшего понимания природной среды было достигнуто при использовании принципов общей теории систем. Географическая среда в этой концепции рассматривалась как иерархическая система, которая целостна сама по себе, но имеет подчиненные целостности. Это и есть системная парадигма. Используя ее, можно трактовать круговорот субстанции в географической оболочке. По-новому стали восприниматься представления о преобразовательной и стабилизирующей динамике географической среды. С середины прошлого века полностью утвердилось понятие о геоситемах и начало создаваться учение о них, поглотившее многое из накопленного ранее ландшафтоведением. Центральным разделом учения о геосистемах является изучение динамики природной среды, которое открывает прямые пути научного познания влияния человека на структуру и функционирование геосистем, помогает вскрыть механизм антропогенных воздействий на природу 13. Системная парадигма открыла возможность пересмотреть логические основы учения ландшафтной сфере и четко ограничить задачи физической географии от отраслевых географических дисциплин. Сближение с экологией идет непрерывно. Учение о геосистемах относится к одной из основополагающих дисциплин прикладной науки будущего о принципах и методах изменения земной поверхности в нужном для человека направлении.14 В настоящее время оно подразделяет геосистемы на коренные, производные и разного рода их переменные состояния. Наиболее крупное, что привнесено за последнее время в проблему ландшафтной классификации, - это представление об инварианте геосистем.14 В географической оболочке происходят постоянные преобразования и вместе с тем сохраняются некоторые свойства, которые в совокупности являются инвариантом по отношению к определенным сдвигам во времени и пространстве. Только путем выявления этих сохраняющихся элементов и их связей возможно построить классификацию геосистем, отображающую законы, действующие в природной среде и порождающие ее преобразования. Наше внимание часто привлекают превращения в природной в среде в пределах одного инварианта, вызванные многими, нередко случайными воздействиями человека. Конечно, их необходимо знать. Однако изучение этих случайных проявлений не должно лишать нас возможности постичь фундаментальные закономерности природы. Человек давно стремится абстрагировать законы природы от случайного с тем, чтобы наиболее полно выяснить и познать их. Концепция геосистем позволяет сблизить задачи пространственного и функционального анализов не только применительно к отдельным ландшафтам, но и в масштабе таксономических подразделений планетарного порядка. Функциональный анализ в корне преобразует методы и традиции географии прошлого и таит в себе возможности новых обобщений. Мы можем мыслить большой круговорот субстанции в географической среде как иерархию подчиненных друг другу и как бы вложенных один в другой круговоротов, осуществляющихся как в биоценозах, так и микро-, мезо- и макрогеохорах. Таксономическая шкала геосистем – это не один только табель их рангов, но и соотношение масштабов их материально-энергетической активности. При планировании научно-исследовательской работы предусматривается и все относящееся к ее внедрению в производство. Учение о геосистемах имеет выход в практику через проектную и плановую документацию, в которых используется переработанная географическая информация. Такого рода дополнительная научно-техническая работа, которая входит составной частью в географическое исследование, и составляет сущность прикладной географии заслуживает всестороннего обсуждения в программном и научно-организационном отношениях. Современное естествознание должно изучать природу в связи с человеком; проблемы взаимодействия природы и общества всегда были и остаются центральными. Весь вопрос в правильной их постановке и действенном решении. Поэтому раздельная трактовка природных геосистем, территориально-производственных систем и территориальных систем населения и анализ их взаимосвязей сулит более конструктивные выводы практического порядка, нежели понимание геосистем в качестве единого географического комплекса, сочетающего в себе природу, население и хозяйство. Сопоставления природного (условия и ресурсы) потенциала геосистем с перспективами развития территориально-производственного комплекса дает значительно больше для организации производственного процесса, чем тотальная их трактовка. Наиболее актуальны проблемы, некоторые из которых в настоящее время приобретают особую остроту: установление рациональных (допустимых) норм природопользования, то есть решение вопроса о многостороннем подходе к проблеме при комплексности использования ресурсов и учета всех сторон вмешательства человека в природный процесс. Приемы решения этого вопроса с позиций учения о геосистемах почти не разработаны, хотя именно они могут обеспечить нужные результаты. В тесной связи с этой задачей находится проблема географического прогнозирования при освоении новых территорий и эксплуатации природных ресурсов. Не решена и задача так называемого сотворчества человека с природой. Это усилия человека, направленные на повышения полезного действия сил природы и проявление всех таящихся в ней полезных возможностей.14 Для решения этой задачи необходимо специальное проектирование, основанное на глубоком изучении структуры и динамических тенденций геосистем. По своему целевому назначению сотворчество с природой близко к преобразованию природы человеком. При этом некоторые виды преобразования природы возможны только на началах содружества с ней, например, поддержание и повышение эстетических свойств ландшафта в местностях предназначенных для рекреации. Без такого подхода невозможна успешная реализация любых планов, касающихся оптимизации окружающей человека среды и создания долгосрочных систем природопользования на основе регулирующего природного (или природно-антропогенного) режима. Таким образом, решение многих практических и теоретических задач значительно конкретизируется в современных представлениях о геосистемах. Их кратко можно определить как земные пространства всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом, и как определенная цельность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом.14 Основные проблемы, входящие в учение о геосистемах и характеризующие современные направления физической географии, следующие: 14 анализ аксиом и других положений специальной теории геосистем как частей общей теории (метатеории) систем; моделирование геосистем с учетом их спонтанной и антропогенной динамики и соответствующего им интегрального режима; поиски рациональных приемов количественной оценки геосистем и ландшафтообразующих процессов, в частности математического аппарата, пригодного для их описания; системный анализ пространственных связей в географической оболочке на планетарном, региональном и топологическом уровне; изучение пространственно-временных аспектов геосистем и создание их географических моделей, в первую очередь карт, в связи с проблемами охраны и оптимизации среды; проблемы эволюции геосистем и использование принципов системного подхода в палеогеографии; изучение влияния социально-экономических факторов на природную среду и прогнозирование геосистем будущего; всестороннее исследование природных предпосылок с целью формирования территориально-производственных комплексов; обоснование рационального использования природных ресурсов с учетом их восстановления и обогащения (для возобновляемых ресурсов); разработка физико-географических основ охраны и оптимизации природной среды для жизни и труда человека; географическая экспертиза проектов комплексного использования и охраны географической среды; подбор, переработка и систематизация природно-страноведческой информации для учебных и справочных целей. Названы только направления исследований, в то время как каждое из них включает целый ряд конкретных тем, относящихся к определенным видам связей. |