Глава 7. Природно-технические геосистемы, как современные основные факторы взаимодействия общества и природы

7.1. Технофильность природных ландшафтов

Во второй главе была показана последовательность освоения человечеством природных ресурсов и в самом общем виде - некоторые результаты этого их освоения. Попробуем детальнее обсудить взаимосвязь причин и направлений технического воздействия на природу. Казалось, природа вторична: что человек построит, то и будет воздействовать на природные объекты. Однако, нельзя создать рудник там, где в недрах Земли нет залежей руды, организовать леспромхоз в степи или распахать поле на горной вершине. Следовательно, приходится говорить о комплексе объективных свойств природных ландшафтов, которые, в той или иной мере, предопределяют возможность (или невозможность) использования последних в желаемых целях. Например, хребты и вершины гор, если они не содержат в себе месторождений твердых полезных ископаемых, можно использовать лишь в рекреационных целях, для развития альпинизма и горного туризма, а зимой - горнолыжного спорта.

Однако, чаще возможность использования ландшафта не столь однозначна. В одной социально-экономической ситуации целесообразно сельскохозяйственное его использование, в иной - выгоднее добывать уголь или руду, если их месторождения содержаться в недрах. Важно подчеркнуть что в строении ландшафта, объективных его свойствах, заложены предпосылки использования и последующие техногенные нагрузки на природные компоненты.

Поскольку эти свойства "предвосхищают" возможные взаимодействия ландшафта с техникой, они могут быть определены, как технофильность ландшафтов. Их анализ позволяет выстроить ландшафтный ряд, в котором всякий ландшафт может быть использован как предыдущий, но не как последующие. При построении этого ряда, учтены технофильность ландшафтов и ограничения их использования, вытекающие из социально-экологического приоритета природопользования перед экономическим. Именно такие подходы использования ландшафтов оправданы в современной напряженной экологической ситуации и необходимости сохранения природы при выборе альтернативных вариантов (табл. 7.1). Приведенный в ней ландшафтный ряд не есть объективная реальность природоохранительной практики. Его следует рассматривать как принципиальное направление в планировании использования ландшафтов и реализации природоохранных мероприятий.

Таблица 7.1.

Особо следует остановиться на национальных ландшафтах, сравнительно новой для российской практики ландшафтной категории. Чтобы сформулировать смысл национального ландшафта, придется обратиться к рекомендациям ХI генеральной Ассамблеи Международного союза охраны природы (МСОП), состоявшейся в 1972 г, и наметившей 10 категорий охраняемых ландшафтов. Это:

С учетом к рекомендаций (МСОП), соответствующих положений Конситуции РФ и федерального Закона "Об особо охраняемых природных территориях", Закон республики Саха (Якутия) "Об особо охраняемых природных территориях", предусматривает, наряду с территориями федерального значения, выделение:

Национальных природных резерватов - включающих в себя совокупность природных объектов и комплексов, полностью или частично изъятых из хозяйственного использования с учетом местных обычаев и верований, для сохранения естественной природной среды, недровых богатств и традиционных форм хозяйствования.

К национальным природным резерватам относятся:

• национальные природные парки (Аан Айылгы)
• ресурсные резерваты (Эркээйи Сирдэр);
• охраняемые ландшафты (Улуу Эбэлэр);
• памятники природы (Айылга мэнэлэрэ).

Национальных природных парков - которые включают особо охраняемые законом и обычаями коренных народов Севера территории и комплексы, как типичные, так и редкие ландшафты, имеющие экологическое, нравственно - воспитательное, рекреационное и научное значение, среду обитания сообществ диких растений и животных, места отдыха, проведения обрядов, обычаев и традиционных верований коренных народов Севера, туризма, экскурсий, способствующих экологическому просвещению населения (рис.7.1).

Рис.7.1. Национальный природный парк "Синяя" (фото А.П.Исаева)

Соответственно, территория национального природного парка подразделяется на следующие зоны, различающиеся по степени рекреационной и хозяйственной нагрузки:

• заповедная зона (тыытыллыбат сирдэр) в пределах которой запрещены все виды хозяйственной и рекреационной деятельности;
• священные места (ытык сирдэр) - места проведения традиционных народных ритуалов;
• зона ограниченной рекреационной деятельности;
• зона активной рекреационной деятельности - места познавательного туризма, экологического просвещения и ознакомлении с достопримечательностями национального природного парка, а также места отдыха;
• зона традиционного природопользования (терут сирдэр - этнические территории), места, где запрещено промышленное освоение, запрещен или ограничен проезд транспортных средств, допускается использование природных ресурсов а формах, обеспечивающих защиту исконной среды обитания коренных народов и сохранение традиционного образа их жизни;
• зона искусственного содержания и разведения редких и исчезающих видов животных;
• охраняемая историческая или археологическая зона.

Анализ зарубежного опыта, законов Российской федерации и практики организации ООПТ в Республике Саха (Якутия) позволяет определиться с понятием "Национальный ландшафт". Под национальным ландшафтом правомерно понимать любые ландшафты или их сочетания, природные ресурсы которых не используются или используются аборигенным населением в традиционных формах и объемах, необходимых и достаточных для достойного уровня жизнеобеспечения.

Соответственно, в эти ландшафты могут входить охотничьи угодья, пастбища и сенокосы, озерные, речные и прибрежно-морские ландшафты с их биоресурсами, любые иные природно-территориальные комплексы, которые не используются или использование которых обеспечивает возможность достойного существования (а в пределе – выживания) местного населения, вне зависимости от его этнической или национальной принадлежности. Так в районах Европейского Севера это прибрежные ландшафты, используемые русскими потомками поморов, в Западной Сибири – ханты и манси, в Якутии - эвены, эвенки, юкагиры, русские жители Русского Устья, в Магаданской области – Чукчи, на Камчатке – Коряки и многие иные, малочисленные народности, отрыв которых от материнских национальных ландшафтов и их ресурсов грозит их исчезновению с лица Земли.

Приведенный ландшафтный ряд не есть повсеместная объективная реальность природоохранительной практики. Его следует рассматривать как возможное принципиальное направление в планировании использования ландшафтов и реализации природоохранных мероприятий. В нем не анализируется также изначальное происхождение ландшафтов и последующее их развитие, что особенно важно для ландшафтов техногенных. Этот вопрос заслуживает дополнительного рассмотрения.

В литературе нередко обсуждается судьба техногенных бедлендов (от английского badlanls, что значит скверные земли), возникающих в результате накопления на значительных площадях отвалов горнодобывающих предприятий. Эти отвалы в силу особенности своего состава могут самовозгораться или образовывать "кислые" подземных воды, способствует загрязнению атмосферы из-за постоянного пылеобразования или дымовых выбросов. Техногенная природа этих отвалов, равно как золошлакохранилищ тепловых электростанций очевидна. Однако, при отсутствии фитотоксичных компонентов или в результате рекультивации, отвалы эти постепенно осваиваются растительностью. Некогда мертвый карьерно-отвальный ландшафт по своим внешним признакам становится сходным с типичными камовыми или конечно-моренными ландшафтами с характерным для них сочетанием озер и лесистых всхолмлений. Очевидно, что на этой стадии развития ландшафта его правомерно определять как техногенно-природный. Аналогично тем культурным ландшафтам, которые используются в сельскохозяйственном производстве, где биологическая продуктивность искусственно поддерживается на необходимом высоком уровне.

7.2. Определение, функционирование, взаимосвязи, иерархия.

Анализируя причины каких-то изменений, произошедших в природе, или прогнозируя их, всегда приходится рассматривать не менее двух взаимосвязанных компонентов, образующих единую систему взаимодействия: природную основу системы и ее техногенное ядро, т.е. технологические, технические и инженерные средства, сооружения и комплексы, эксплуатация которых приводит или может привести к изменениям ландшафта. Такие образования получили названия природно-технические геосистемы (ПТГС). Соответственно, под ПТГС понимается: совокупность взаимодействующих природных и искусственных объектов, образующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природной средой.

Классическим примером техногенной, искусственной экосистемы является космический корабль, взаимосвязь которого с внешней средой близкого космоса лимитируется многими факторами, обеспечивающими возможность космонавтам жить и работать внутри замкнутого пространства корабля.

Структура ПТГС включает подсистему природных объектов: геологические тела, почва, растительный покров, водные источники, воздух, животные, составляющую природную основу ПТГС и подсистему искусственных объектов: наземные и подземные сооружения, плотины, водохранилища, технические средства, например бульдозеры и т.п.

Очевидно, что ПТГС являются сложными иерархическими образованиями, содержащими в себе взаимосвязанные компоненты различного уровня воздействия на природные объекты и по-разному воспринимающие эти воздействия. Очевидно также, что совокупность воздействий всех компонентов системы будет определяться ее назначением, ее функцией. Поясним сказанное примерами.

В строительной практике постоянно анализируется система, образованная грунтами основания и зданием, которое на нем возводится. В зависимости от нагрузки на эти грунты, определяющиеся массой и конструкцией здания, составом и свойствами грунтов, рассчитывается и проектируется фундамент. В результате строительства возникает ПТГС здание - грунты основания. Однако в городских условиях взаимодействие этим не ограничивается, поскольку возводится не одно, а многие здания, образующие кварталы, расчлененные проспектами и улицами и взаимосвязанные инженерными коммуникациями. Возникает второй уровень взаимодействия: квартал - геологические тела основания квартала. И третий уровень: город - геологические тела основания города. Совокупный уровень воздействия инженерных сооружений города определяется не только их массой и динамикой эксплуатации, но также температурным воздействием, измененным режимом питания и разгрузки подземных вод, наведенными электромагнитными колебаниями. Одним из результатов такого взаимодействия является понижение поверхности всей территории города (Таллин, Лондон, Осака, Токио, Мехико), иногда с изостатическим подъемом поверхности по периферии города (Москва). Коренным образом меняются под воздействием города мерзлотные условия. Воздействие на природную среду горно-обогатительного комбината будет определяться горно-геологическими условиями и масштабом горных разработок (шахты или разрезы, шахтное хозяйство) - технологией и объемом передела полученного сырья (обогащение, металлургический передел), энергетическими и транспортными коммуникациями, водоканализационным хозяйством, включая очистные сооружения, социально-культурными комплексами, вплоть до каждого здания в отдельности. В подсистеме природной среды это воздействие может распространяться на отдельные геологические тела (например рудные), урочища, бассейны рек, охватывая разные природно-территориальные комплексы, а то и ландшафтные зоны или регионы.

Направленность воздействия техногенного ядра на природную основу интегрально определяется назначением ПТГС. Иначе говоря, в сходных по назначению системах и близких по параметрам природных условиях можно достаточно обосновано ожидать и сходных воздействий ядра на природную среду. И, соответственно, сопоставимой реакции природных объектов на это воздействие или совокупность воздействий, предопределенную назначением техногенного ядра. Сказанное позволяет при прогнозировании развития ПТГС и разработке проектов природоохранных мероприятий широко использовать принцип актуализма или подобия, конечно, с учетом природных особенностей и темпов (динамики) воздействия на природные комплексы. С этих позиций представляется возможным наметить следующие категории ПТГС, обладающие рядом аналогичных свойств:

В свою очередь, в ПТГС, добывающих природные ресурсы, должны быть вычленены системы, предназначенные для добычи минерально-сырьевых ресурсов, в т.ч. твердых полезных ископаемых, подземных вод, нефти, и газа. Если следовать далее, то ПТГС, функционирующие для добычи твердых полезных ископаемых, должны быть подразделены на подземные и открытые разработки, а далее по видам и свойствам добываемых руд, углей и т.п. Очевидно, что воздействия на природную среду горных комбинатов, обеспечивающих добычу калийных солей, каменного угля, железных или сульфидных руд цветных металлов будут существенно различны. И столь же различны должны должны быть направления наших усилий при решении природоохранных вопросов.

Нередко добывающие и перерабатывающие комплексы объединяются в единые системы высокого ранга. Например системы Газпрома охватывают комплексы добывающих скважин, трубопроводов и тепловых электростанций, перерабатывающих значительную часть добываемого топлива в электрическую энергию, являющуюся конечной продукцией предприятий.

В зависимости от характера и режима воздействия техногенного ядра на природную основу, стадии формирования ПТГС, последние могут быть неравновесными (динамичными) или квазистационарными.

7.3. Обоснование границ ПТГС, направленность и интенсивность техногенного воздействия

Оценивая причины и следствия взаимодействия техногенного ядра и природной основы ПТГС, разрабатывая прогноз преобразования природной среды и содержание природоохранных проектов и мероприятий, приходится сталкиваться с необходимостью определения границ ПТГС, направленности и интенсивности техногенных воздействий на природную их основу. В частности, нередки cлучаи, когда производственные комплексы, граничащие друг с другом, взаимосвязаны сырьевыми, энергетическими и даже людскими потоками и образуют функциональное или пространственное (территориальное) сообщество, отвечающее границам крупных городов или их агломерациям (мегаполисам). Следовательно, характернейшая черта ПТГС - открытость границ, а их установление всегда условно и определяется целями исследования. Поясним это простейшим примером.

Известно, что по обе стороны автомобильной дороги возникает полоса загрязнения почвы соединениями свинца и бенз-а-пиреном. Очевидно, что ширина этой полосы будет контролироваться границей соответствующей геохимической аномалии, которая и определит контур целесообразных геохимических исследований. Он может быть передвинут дальше от дороги в случае повышения чувствительности анализа. Или наоборот, полоса изучения будет сокращена, если исследованию будут подлежать только загрязнения, содержание которых превышает предельно допустимые концентрации для почв. И совсем другой будет граница гидрогеологических исследований, направленных, например, к изучению полосы дренирования местности водопонижающими придорожними кюветами.

Границы ПТГ и особенно - определяющиеся загрязнением природных объектов могут быть весьма различны в различных средах, например в почве, поверхностных водах, атмосферном воздухе. Известно, что загрязнение воздушного бассейна современного крупного промышленного города может распространяться до 1000 километров от его административной границы. В речном потоке факел загрязнения воды нефтепродуктами может быть "оторван" и отнесен течением от источника загрязнения на расстояния более 300 километров. На сотни квадратных километров простираются депрессионные воронки уровня подземных вод по периферии крупнейших карьеров Курской магнитной аномалии и более 100 км ощущается подпор грунтовых вод по периферии Каракумского канала. В подобных условиях, в освоенных промышленностью и сельским хозяйством регионах, правомерно выявление не границ в контурном их понимании, а граничных зон взаимовлияния смежных ПТГС.

Помимо границ в плане, при исследовании ПТГС всегда возникает необходимость выявления глубины распространения зоны воздействия инженерных объектов на природные, в частности - геологические тела и заключенные в них подземные воды. Необходимость глубинного изучения ПТГС определяется далеко не только теоретическим интересом, но, главным образом, практическими реалиями и, в частности, устойчивостью зданий и сооружений, качеством подземных и взаимосвязанных с ними поверхностных вод.

В общем случае, в условиях артезианских гидрогеологических структур эта глубина может определяться положением в разрезе регионального водоупора, залегающего ниже самых глубоких подземных выработок или буровых скважин, в условиях развития кристаллических пород - мощностью зоны открытой трещиноватости. В особо сложных геоструктурных условиях, в частности при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений, в т.ч. водохранилищ, в зонах активного тектогенеза, прогноз реакции геологической среды может потребовать достаточно глубоких исследований, измеряемых многими сотнями, а иногда и тысячами метров.

Оценивая воздействие техногенного ядра на природную основу ПТГС практически всегда приходится учитывать многообразные последствия таких воздействий. Да и сами воздействия бывают неоднозначны. Хотя в принципе направленность воздействия ядра ПТГС на природную основу можно свести к четырем группам:

• изъятие вещества из системы (добывающие ПТГС),
• привнесение вещества в систему (строительство, водохранилища, золошлакоотвалы, всякого рода свалки),
• рассеивание вещества (например аэрозолей, гербицидов или минеральных удобрений)
• перемещение (перераспределение) вещества.

Классификация эта несколько условна и требует кратких пояснений.

В частности - 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 именно химически. Перемещение массы вещества реализуется в некоторых добывающих системах, в которых масса полезного компонента бесконечно мала в сопоставлении с массой перемещенного вещества. Это можно показать на примере добычи алмазов или золота, когда масса полезного продукта измеряется каратами или килограммами, а переработанной породы - тысячами и миллионами тонн. Частным случаем перемещены массы вещества можно рассматривать течение грунтов под влиянием нагрузки, оползневые, селевые и иные процессы, спровоцированные техногенным воздействием.

Изменения свойств природной среды многообразны и проявляются в нарушении геохимического баланса веществ, снижении прозрачности атмосферы, возникновении наведенных радиомагнитных и электрических полей, изменении величены альбедо подстилающей поверхности. В частности, загрязнение поверхности снежного покрова в угледобывающих районах и по периферии промышленных комплексов приводит в северных мерзлотных условиях к раннему снеготаянию, деградации высокотемпературной "вялой" мерзлоты, интенсификации термокарстовых процессов.

Наряду с направленностью, характером воздействий на природную основу, реакция последней во многом определяется интенсивностью воздействий, темпами развития техногенеза, вкладываемыми в технические средства мощностями, количеством загрязняющих веществ, сбрасываемых за единицу времени. Темпы воздействия техногенеза на природную среду пожалуй наиболее сложная для изучения категория в силу нередко высокой их динамичности и изменчивости.

7.4. Загрязнение природных сред и нормативные показатели

Наиболее масштабные и опасные для природных объектов и человека последствия техногенеза проявляются в загрязнении природных сред.

Под загрязнением понимается привнесение в среду или возникновение в ней новых, обычно не свойственных для нее физических, химических, информационных или биологических агентов или превышение в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего (в пределах его крайних колебаний) уровня их концентрации.

Это определение требует следующих пояснений. Загрязнение природных сред может быть вызвано как техногенными, так и природными процессами. Например подсасыванием морской высокоминерализованной воды в береговые водозаборы, загрязнение нефтепродуктами водных объектов в местах естественного выхода нефти на поверхность и в других подобных ситуациях. Типичным примером возникновения новых загрязнителей является процесс эвтрофикации - активного развития в водохранилищах синезеленых водорослей, в результате которого резко снижается содержание в воде растворенного кислорода, а в придонной части может сконцентрироваться растворенный в воде сероводород.

Численно, степень загрязнения определяется концентрациями загрязняющих веществ, соответственно в воздушном бассейн, почве, растительности, водных источниках. Эти концентрации могут быть безопасны для объектов живой природы, могут приводить к их угнетению и в крайних случаях к гибели. Максимальная концентрация загрязняющего вещества в природных средах, которая практически не влияет на состояние природных объектов получила наименование предельно допустимой концентрации или ПДК. Для воздушной среды ПДК приводятся в мкг/м³ или мг/м³, а для водной в г/дм³, мг/дм³ или мкг/дм³.

Первоначально ПДК оценивались только по отношению к человеку и его реакции на загрязнители, однако в дальнейшем этот показатель используется и в отношении иных природных объектов: почв, диких животных, рыб, природных ландшафты в целом.

Учитывая производственные процессы и достаточно сложную и меняющуюся ситуацию с содержанием загрязняющих веществ в воздушной среде промышленных комплексов, городов и поселков понятие ПДК в отношении человека дифференцировано. В частности, просчитываются такие показатели:

• ПДК_рз.- предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в рабочей зоне;
• ПДК_сс - предельно допустимые средние суточные концентрации;
• ПДК_мр - предельно допустимые максимальные разовые концентрации
• К_л - концентрации летальные

Величины предельно допустимых концентраций определяются экспериментально и утверждаются МИНЗДРАВом в качестве нормативов для проектирования сооружений, загрязняющих природные объекты, оценки работы очистных станций и установок и решения многих природоохранных вопросов.

Аналогично воздушной среде, анализируются и концентрации загрязняющих веществ в водных источниках. Здесь могут быть дифференцированы ПДК_в - предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в водоеме вообще и ПДК_вр - предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ для рыбы.

Весьма важным показателем состояния водных объектов является содержание в воде растворенного кислорода, количество которого может быть существенно уменьшено в результате окисления загрязняющих воду веществ. Содержание в воде кислорода оценивается величинами биологического потребления кислорода БПК на 1, 2, 5, ...n сутки и, соответственно обозначается БПК₁, БПК₂, БПК₅, ...БПК_n и химической потребностью в кислороде - ХПК, то есть количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, мг О₂/мг вещества.

Рассмотрев показатели загрязнения природных сред, представляется необходимым обратить внимание еще на некоторые обстоятельства. Например, содержание растворенных веществ в питьевой воде составляют 1 г/л. Следовательно, если в результате очистки загрязненной воды концентрация растворенных веществ в ней снизится ниже этой величины, при прочих благоприятных условиях ее состава такая вода может быть признана очищенной. Однако, при природной минерализации, например Байкальской воды, менее 100 мг/дм³ и повышении концентрации растворенных в ней минеральных веществ до 1 г/дм³ в результате сброса загрязненных вод, эту воду следует признать загрязненной, хотя, быть может, и пригодной по ГОСТу для использования в питьевых целях.

Из требований к ограничению концентрации загрязняющих веществ в природных объектах вытекают требования к ограничению сбросов загрязняющих веществ предельно допустимым выбросом - ПДВ, для воздушной и предельно допустимым сбросом ПДС, соответственно для водной среды (иногда они определяются как ПДУВ - предельно допустимый уровень выброса и ПДУС - предельно допустимый уровень сброса). Соответственно, ПДВ (ПУДВ) определяет предельно допустимое количество вредных веществ, сбрасываемых в атмосферу источником, обеспечивающее предельно допустимые их концентрации в приземном слое воздуха. Обычно эти концентрации рассчитываются для створа, расположенного на каком то заданном расстоянии до источника, определяющимся особенностями ландшафта или районной планировкой территории. Или, в более общей формулировке, ПДВ представляет собой количество (объем или массу) загрязняющего вещества, выбрасываемого источником за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям для окружающей природной среды или здоровью людей.

Предельно допустимый сброс (ПДС) в водные объекты - масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте в единицу времени, обеспечивающая разбавление до ПДК этих веществ в расчетном створе или в местах водопользования.

Принципиальная разница между ПДВ в воздушную среду и ПДС в водную состоит в том, что помимо рассеивания (в воздухе) и разбавления (в воде), в водоисточнике действуют также процессы самоочищения, тогда как в воздушной среде под воздействием влаги, низкой температуры или солнечного излучения возникают фотохимические эффекты, ведущие к формированию сложных и высокотоксичных соединений, усиливающих отрицательное влияние загрязнителей на организм живых существ, включая в первую очередь - человека.

Направленность и интенсивность техногенного воздействия на природную основу определяют реакцию и состояние природной среды, способность адаптироваться к техногенным нагрузкам. Хотя сама по себе адаптация природных комплексов отнюдь не всегда предусматривается функционированием ПТГС. Можно видеть по крайней мере четыре заранее заданных для природной основы ситуации, кратко рассмотренных ниже в таблице 7.2. и скоординированных с техногенезом ландшафтов, раскрытом ранее (табл.7.1).

Таблица 7.2.

Из приведенной классификации следует, что в системе "воздействие на природный объект ® последствия этого воздействия" возможны различные случаи: наряду с положительными планируемыми изменениями природной среды (например - улучшение свойств почв и повышение на этой основе их плодородия и урожайности земель) всегда проявляются (или, по крайней мере, могут возникать!) и отрицательные последствия. Они могут быть необходимы (например разрушение сельскохозяйственных угодий при строительстве разрезов или городов), но столь же часто проявляются в результате недопустимого пренебрежения к природоохранным мероприятиям, несовершенной отсталой технологии производства работ или в силу каких-то аварийных ситуаций.

7.5. Экологические последствия техногенеза

Анализ последствий развития техногенных процессов весьма сложен по той причине, что собственно техногенное начало может (и это не исключение, а скорее правило) сопровождаться в цепочкой последующих природных событий. Иначе говоря первичные техногенные воздействия могут вызвать к жизни процессы, которые правомерно определить как природно-техногенные или техногенно-природные.

Сложность их прогнозирования состоит в том, что эти природно-техногенные процессы могут быть существенно сдвинуты во времени, а нередко и в пространстве по отношению к воздействующему источнику техногенеза. Поясним сказанное следующим примером.

Уничтожение лесной растительности на широкой площади, вне зависимости от причины, приводит, в условиях криолитозоны, к последовательному развитию следующих событий:

• увеличению значения прямой солнечной радиации, достигающей поверхности почвы за счет отсутствия рассеивающего фактора - крон деревьев;
• усилению турбулентного воздушного обмена над поверхностью Земли;
• перераспределению мощности и увеличению плотности снежного покрова, более плотного и менее равномерного по толщине, нежели под пологом леса;
• усилению испарения с поверхности почвы и транспирации - травяного покрова, поскольку транспирация с поверхности крон деревьев и сохранение под пологом леса относительно более высокой влажности воздуха оказываются утрачены;
• снижению температуры почвенного профиля, как реакция на изменение параметров снежного покрова, увеличение турбулентного воздушного обмена и смещение уровня транспирации влаги с крон деревьев на почву;
• изменению сроков и увеличению продолжительности вегетационного периода.

Приведенный пример однозначно иллюстрируют многообразие и сложность взаимосвязей техногенно-природных процессов. Их выявление, качественная и тем более количественная оценка темпов и последствий развития являются важнейшей и сложнейшей задачей изучения и прогнозирования функционирования ПТГС.

Надобно заметить, что в общей экологии широко используются представления о сукцессионных или ландшафтно-генетических рядах, отражающих результаты приспособляемости растительных ассоциаций к изменяющимся условиям произрастания растений. По аналогии с сукцессионными рядами, соответствующие образования техногенной природы могут быть обозначены техногенетическими рядами, т.е. рядами природно-техногенных событий, каждое из которых возникает и развивается как следствие возникновения и развития события предыдущего. Тогда как в начале этого ряда непременно находится техногенный процесс, который может быть определен как первичный. В частности, техногенетические ряды процессов, загрязнения атмосферного воздуха, могут быть развернуты для почв, поверхностных вод, пород зоны аэрации и грунтовых вод и, в интегрированном виде, проявлены в здоровье человека, перестройки его адаптивного механизма и приспособления его организма к загрязненному воздуху, воде и продуктам питания.

Анализ всего многообразия последствий техногенеза, вызванных использованием природных ресурсов, позволяет наметить следующие взаимосвязанные ряды:

• металлогенический, проявляющийся в изъятии из недр конце-нтрированных скоплений специфических (полезных) компонентов, последовательного их разубоживания и рассеивания на поверхности;
• геоморфологический, в т.ч. - геокриологический, охватывающий совокупность рельефообразующих процессов, начиная от прямого переустройства поверхности Земли, например при открытой добыче полезных ископаемых или строительстве и кончая изменением баланса эрозионно-аккумулятивных процессов на склонах, в долинах и дельтах рек, на морских побережьях;
• гидрогеологический, охватывающий все изменения естественного режима подземных вод и связанные с этими обстоятельствами процессы осушения, подтопления, выщелачивания и т.п.;
• гидрологический, проявляющийся в изменении режима речного стока и формирования русловых процессов;
• инженерно-геологический, проявляющийся в изменении инженерно-геологических условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений в результате накопления техногенно-образованных и техногенно-переотложенных пород или техногенного изменения свойств пород;
• геохимический, выражающийся в изменении геохимического баланса в зоне взаимодействия ядра ПТГ с природной средой либо в результате воздействия на естественный водно-солевой баланс (например при ирригации), либо в результате рассеивания или сброса в природные объекты химически активных веществ и образование полей геохимически чуждых данным ландшафтам;
• геофизический, охватывающий изменения свойств геофизических полей, в том числе - теплового, электромагнитного, гравитационного, радиационного. Сюда следует объединить и локальные тепловые аномалии, возникающие в основании зданий и крупных городов и изменение величины альбедо поверхности континентов вследствие изменения структуры подстилающей поверхности.
• биологический, охватывающий антропогенные ряды сукцессии, интегрирующие совокупность всех изменений, происходящих в атмосфере, гидросфере или литогенной основе ландшафтной сферы, биоценозах, вплоть до здоровья жителей.

Анализ и прогноз изменения природной среды в ПТГС всегда имеет конечной целью разработку конкретных природоохранных мероприятий, направленных к достижению и (или) сохранению определенного качества природной среды.

7.6. Еще раз о качестве природной среды

Риторический вопрос "Что такое хорошо и что такое плохо?" приобретает особое звучание, когда он обращен к состоянию природных объектов, качеству природной среды. В простейшем случае например для определения качества воздуха или воды, достаточно произвести необходимый химический анализ, оценить соотношение основных компонентов, количество микрокомпонентов, содержание пыли и взвесей, сравнить полученные данные со стандартами или гигиеническими нормативами, выработанными медицинской практикой, а для рыбохозяйственных водоемов - ихтиологами. Сложнее оценить состояние ландшафта в целом. Ибо в конечном итоге его экологическое благополучие определяется не только состоянием отдельных природных объектов, но территорий и свойственных им природно-территориальных комплексов. Да и потребности к состоянию природной среды существенно различны у растений, животных и даже различных категорий людей, например горожан и селян.

Единым критерием оценки состояния природной среды, точнее - природной основы ПТГС является биологическая продуктивность: способность ландшафта к воспроизводству биомассы, прежде всего - произрастанию и развитию растительного покрова. Не задерживая внимания на количественной стороне вопроса, отметим, что показатель этот интегральный но не универсальный. Действительно, любые изменения в ландшафте неизбежно скажутся на величине биологической продуктивности входящих в него фитоценозов. Однако, увеличение биологической продуктивности (урожайности) сельскохозяйственных культур за счет чрезмерного внесения удобрений и использования иных стимуляторов роста растений может привести к тому, что продукция полей и огородов окажется непригодной к использованию даже на откорм скота.

Аналогичная ситуация может возникнуть и в лесных экосистемах. Например, смена кедровых или лиственничных лесов березовыми или смешанными лиственными лесами может привести к абсолютному росту биологической продуктивности, однако хозяйственная и экологическая ценность лесных массивов при этом понизится.

Приведенные примеры не отвергают биологическую продуктивность в качестве интегрального показателя качества природной среды, а свидетельствуют лишь об определенных граничных условиях применения этого показателя. В частности, правомерно использование сравнительных значений биологической продуктивности, отражающих отношение продуктивности исследуемого ландшафта к аналогичному ландшафту в той же климатической зоне, или сопоставление продуктивности, ландшафтов затронутых и незатронутых пока процессами техногенеза. Последний прием широко применяется для оценки результатов мелиоративных работ, в т.ч. лесной мелиорации, а также рекультивации земель, нарушенных горными разработками или иным видом хозяйственной деятельности.

Отсюда мы приходим к возможности планирования и регулирования качества природной среды, разработки и осуществления мероприятий по формированию среды определенного назначения и заранее заданных свойств. Основа такого планирования опирается на изучении зональных, региональных и локальных условий прихода влаги и солнечной радиации и технико-экономических возможностей рекультивации и (или) мелиорации земель. Результаты практической деятельности в этом направлении, в частности - рекультивации в долинах рек земель, нарушенных горными работами (например дражными разработками россыпей), на крайнем Северо-Востоке СССР оказались чрезвычайно плодотворными и позволили начать формирование устойчивой местной кормовой базы молочнотоварного животноводства.

Однако при самых благоприятных возможностях планирования и реализации заданного качества природной среды, постоянно сохраняется необходимость учитывать также неизбежные, пусть временные (история подтверждает, что нет ничего постояннее временных решений и сооружений) отрицательные последствия техногенеза. В частности, нельзя избежать разрушения земель при открытых горных разработках, их затопления при создании водохранилищ и т.п. Хотя можно предельно сократить площади нарушенных земель и сроки от их разрушения (изъятия) до восстановления и передачи землепользователям по прямому назначению.