CC BY
23
УДК 504.062.2
1)01: 10.21209/2227-9245-2017-23-12-51-58
ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ ГЕОСИСТЕМ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕХНОЕМКОСТИ
REGIONAL DIFFERENTIATION OF GEOSYSTEMS OF THE NORTHERN PART OF WESTERN SIBERIA FOR ENVIRONMENTAL TECHOLOGYINTENSITYN
II. JI. Ряполова, Сибирский государственный университет путей
сообщения, г, Новосибирск natalyaan 1!)Нв@таП. ги
N. Ryapolooa, Siberian Stale I hiiversili/ of Transport, Novosibirsk
Отмечено, что и связи с техногенным воздействием и хозяйственным освоением территории северной части Западной Сибири становится актуальным исследование дифференциации существующих геосистем на уровне ландшафтных провинций для оценки предпосылок их экологической устойчивости. 11оказано, что одним из показателей эколого-географической дифференциации территории является экологическая тек-моем кость (далее — ОТ). Экологическая техноемкость определена как максимальная техногенная нагрузка, которую может выдержать и переносить в течение длительного времени экосистема без нарушения ее структурных и функциональных свойств. Выявлено преимущество ее использования, заключающееся в том, что экологическая техноемкоегь дает представление о генетических особенностях, состоянии и экологическом потенциале природных комплексов. Установлено, что в связи с этим возникает необходимость оценки состояния компонентов окружающей природной среды, формирующих экологическую те хм «емкость определенных территории (далее — ЭТТ), изучения распределения этих значений и их изменчивости в контексте эколого-географических условий их формирования и функционирования. Рассмотрен методический подход и приведены результаты расчетов, а также показана дифференциация региональных геосистем севера Западной Сибири на уровне ландшафтных провинций по основным составляющим экологической техноем-кости — ЭТТ приземного слоя воздуха, поверхностных иод н фитоценозов
Ключевые слова: региональные геосистемы; ландшафтные проаинции; Западная Сибирь; аоднобалансовые расчеты; экологическая техноемкостъ; региональная дифференциация территорий; экологическая устойчивость; количественная оценка; поверхностные воды; приземные слои атмосферы
II is noted thai in connection with the tech oogenic impact and economic development of the territories of the northern pari of Western Siberia, it is becoming urgent lo study the differentiation of existing geosystems at the level of landscape provinces in order io assess the prerequisites for their ecological sustailiability. It is shown that one of the indicators of the ecological and geographic differentiation of the territory is ihe ecological technological capacity (hereinafter — ET). Ecological technological rapacity is defined as the maximum technogenic load that an ecosystem can withstand and endure for a long time without disturbing its structural and functional properties. The advantage of ils use is revealed, which is that ecological technological capacity gives an idea of genetic peculiarities, condition and ecological potential of natural complexes. It is established that in connection with this there arises the need to assess llie state of the natural environment components that form the ecological technological capacity of certain territories (hereinafter — ETT), to study the distribution of these values and their variability in the context of ecological and geographical conditions for their formation and functioning. Пи; methodical approach is considered and the results of calculations are presented. Also the differentiation of regional geosystems in the north of Western Siberia al the level of landscape provinces is shown in terms of the main components of the ecological capacity — ETT of the surface air layer, surface waters and phytoeenoscs
Key words: regional geosystems; landscape area; Western Siberia: calcinations of water and heat balance of territories; environmental technology intensity: regional differentiation of geosystems; environmental sustainabilily; quantitative assessment; surface waters; surface layers of the atmosphere
51
©//. Л, Ряполова, 2017
ведение. Стратегия развития любого региона предусматривает сохранение природной среды в природно-техногенных системах, формируемых в районах нового н перспективного освоения в восточной части страны [У; 7; 14]. С учетом хозяйственного развития северных территорий страны, геосистемы Западно-Сибирского Севера, являющиеся одновременно сложными и уникальными, представляют научно-практический интерес, причем как для данного региона, так и для России в целом. Чтобы последствия влияния хозяйственной деятельности не привели к необратимым изменениям жизнеобеспечивающих природных условий и ресурсов региональных геосистем — воздуха, поверхностных вод, фпто-непозов — необходимо осуществить анализ и оценку современного состояния приро-доформируницих элементов региональных геосистем, а именно, на уровне ландшафтных провинций.
Задачи исследования. Согласно представлениям о рациональном природопользовании, хозяйственная деятельность на любой территории и антропогенная па-грузка на окружающую природную среду не должны превышать регенеративного потенциала в пределах геосистем, т. е. экологической техноемкости территории. Другими словами, экологическая тсхноем-кость (далее — ЭТ) количественно характеризует природные возможности локальных геосистем или экосистем ландшафтных провинций е точки зрения их живучести, безопасности и адекватной реакции на техногенную нагрузку, возникающую вследствие природопользования.
Всего в северной части Западной Сибири [о: 9 ] сложилось три тина ландшафтных образований (провинций). Это зональные области Западно-Сибирской тундры. лесотундры и тайги, в которых на основе анализа комплекса факторов ландшафтной дифференциации в ходе исследования уточнены границы и количество ландшафт-
ных провинций исследуемого региона. Результаты исследования и местоположение 50 ландшафтных провинций в пределах зональных областей отражены на рис. I.
Каждая из перечисленных н выделенных ландшафтных провинций характеризуется индивидуальным набором локальных и зональных факторов, обусловивших причины их образования и современного функционирования. Генетическое единство данных природно-климатических факторов формирует экологическую емкость природно-территориальных образований, что выражается в устойчивости к внешним воздействиям, зависящей от экологической техноемкости.
Учитывая данное положение, в целях осуществления принципа сопоставления и согласованности техногенных и природных потенциалов для оптимального природопользования требуется, с одной стороны, провести оценку экологической емкости исследуемой территории как природного комплекса, с другой — определить значения совокупной нагрузки на эту территорию.
Методика и результаты исследования. Для реализации принципа сбалансированности и соизмерения потенциалов перспективными как в теоретическом, так и в практическом отношении являются разработки Т. А. Акимовой, А. П. Кузьмина и В. В. Хаскина [1; 2 |, согласно которым экологическая емкость региональных геосистем зависит от суммы объемов (масс) воздушного и водного бассейнов, фитомассы территории, а также от мощности биогеохимического круговорота.
Экологическая техноемкость территории (далее — ЭТТ) представляет собой долю общей экологической емкости территории, определяемую коэффициентом вариации состава среды от естественного уровня, при котором не происходит нарушение экологической устойчивости рассматриваемого компонента среды.
»Диксон
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
» Граница провинций
Зона тайг»ш_ ] Зона лесотундры Зона тундры
'Норильск
Зональная область тайги;
1. Туринская
2. Лшлыкскэя
3. Тобольская
4. Ваооганская
5. Сродноиртышская
6. Кондимская
7. Юганская
8. Обь-!ымская
9. Кетско-Тымская
10. Чулымская Енисейская
12. Соворо-Сосьаинсжая
13. Бепосорская
14. Сургутская
15. Вахская 1$. Агамская
17. Верхнетаэовская 1В. Нкжнеобская
19. Полуйская
20. Надымская
21. Нулетоеская
22. Южноненецкая
23. Пякупур-Толькинская
24. Тэрко-Салосскэя
25. Часольская
26. У сть-Ху досовская
27. Срвдкетаэоеская
28. Туруханская Зональная область лесотундры:
29. Уеть-Обская
30. Салехардская
31. Усть-Надымская
32. верхней ыдекая
33. Усть-Нгарская
36. Верхней гарская
37. Сидоров екая
38. Юмм охотская Зональная область тундры:
33. Усть-Ныдская
34. Севаро-Нанецкая
35. Усть-Пурскзя
40. Ворхлукыяхская
41. Щучинская
42. Мессояхская
43. Севврохотская
44. Севераямальская
45. Юрибейская
46. Гыданская
4/, Вержтанамекая
48. Танамсная
49. Усть-Енисейская
50. Северогьщанская
Рис. 1. Схема физико-географического районирования зональных областей Западно-Сибирской физико-географической страны и местоположение в них ландшафтных провинций/Fig. 1. Scheme of physical-geographical zoning of the West Siberian physical-geographical country and location of landscape
provinces of the areas
Если трем компонентам среды обитания — воздуху, иоде и земле (или почве), включая биоту экосистем и совокупность реци11иентов, 11 ри! I исать индекеы, соответственно 1, 2 и 3, то ЭТТ может быть вычислена по формуле:
где ЭТТ. = Т — экологическая тех ноем кость территории, выраженная в единицах массы техногенной нагрузки, усл. т/год;
Э.— экологическая емкость / ой среды, т/год;
X. — коэффициент вариации естественных колебаний содержания основной субстанции в среде;
А. — коэффициент перевода фактической массы загрязняющего вещества в условные тонны {коэффициент относительной опасности примесей).
Величина и характер пространственной и временной изменчивости ОТ приземных слоев воздуха ландшафтных провинции являются прямым следствием ветрового режима за любой рассматриваемый расчетный период времени [4]. При
этом в большой степени скорость ветра и ОТ зависят от рельефа местности, высоты и защищенности флюгера. В результате можно утверждать, что измеренные и приводимые в справочниках сведения о скорости ветра представляют собой результат интегрального воздействия названных и иных факторов.
Применительно к исследуемой территории — ландшафтным провинциям За-
падно-Сибирского Севера — определение первой составляющей ОТ, т. е. ОТ приземных слоев воздуха (? ) позволило получить и графически отобразить результаты расчетов. По результатам расчетов и анализа значений выполнена дифференциация исследуемой территории. Фоновая окраска отражает граничные значения удельной ЭТ приземных слоев атмосферы (рис. 2).
Рис. 2. Картограмма распределения удельной экологической техноемкости приземного слоя воздуха tt ландшафтных провинций Западно-Сибирского Севера / Fig. 2. Cartogram of specific value distribution of environmental technology-intensity of surface airtt of landscape provinces of the West-Siberian North
Зкологическая техноем кость поверхностных вод является прямым следствием экологического состояния поверхностных вод н представляет собой предельно допустимое поступление загрязняющих веществ (далее — ЗВ) в водоемы и водотоки исследуемой территории [10; I 11.1 [ри этом подразумевается, что в общей массе нормируемого содержания
загрязняющих веществ (экологической техноемкости) ЗВ могут быть как естественною, так и техногенного происхождения.
В расчетах удельной экологической техноемкости 12 поверхностных вод (усл. т/км2) при прочих равных условиях ведущее значение имеет назначение расчетной величины коэффициента относительной
опасности примесей А , содержащихся в поверхностных водах, исходя из формулы (1). Значение А достоверно может быть рассчитано и принято на основании данных о фактическом или предполагаемом поступлении и поверхностные воды основных загрязнений. В исследуемом регионе нефтепродукты, фенолы и органика рассматривались 15 качестве основных загрязняющих веществ 12].
На основании воднобалансовых расчетов определены значения удельной ОТ суммарного годового стока 12, его поверхностной н грунтовой составляющих, а также суммарной годовой ЭТ.
Результаты определения второй составляющей ОТ, т. е. ОТ поверхностных вод
ландшафтных провинций, графически отображены на рис. 3.
Фоновая окраска отражает граничные значения удельной ОТ поверхностных вод ландшафтных провинций исследуемого региона и определенным образом показывает их пространственное изменение. Величины удельной ОТ поверхностных вод ландшафтных провинций /,„ полученные в результате выполнения расчетов, численно характеризуют изменяющееся [1 пространстве и времени предельно допустимое поступление загрязняющих веществ, сформированное в результате совокупного воздействия зональных н локальных (в частности, строения ландшафтных провинций) причин.
Рис. 3. Картограмма распределения удельной экологической техноемкости поверхностных вод t, ландшафтных провинций Западно-Сибирского Севера/Fig. 3. Cartogram of specific value distribution of environmental technology-intensity of surface waters /, of landscape provinces of the West-Siberian North
Вестник ЗабГУ. 2017. Т. 23. № 12
Рис. 4. Картограмма распределения удельной экологической техноемкости фитоценозов 13 ландшафтных провинций Западно-Сибирского Севера / Fig. 4. Cartogram of specific value distribution of environmental technology-intensity of phytocenoses t, of landscape provinces of the West-Siberian North
Количественная оценка ОТ фитоценозов ландшафтных провинций выполнялась I! соответствии с научно-методическими рекомендациями, изложенными в работе [3]. При этом для определения расчетных зависимостей для годичной продукции Р (т/км2) и для запаса фи то массы В (тыс. т/км2) использовались уравнения:
у у I у
рв =_4084.2 (—+ 3644.6•(—)-96.44 , (2)
^ к ^ к
В = -379.2 ■ (—у + 371.63 ■ (—У -
2Х гк
К X
- 68.94 • (-) + 2,85, (3)
^ к
где КХ — сумма атмосферных осадков за год;
ХК — водный эквивалент теплоэнергетических ресурсов климата.
Расчеты показали, что только в восьми ландшафтных провинциях исследуе-
мой территории — Туринской, Лшлыкской, Тобольской, Васюганской, Среднеиртыш-ской, Кондинской, Обь-Тымской и Чулымской — в средний многолетний год влажность 100 см слоя почвы является ниже наименьшей влагоемкости (W/WHB = 0,83—0,99). В остальных провинциях относительная влажность W/W„a > 1,0, достигая мак-
по
симума W/Wm= 1,20—1,22 в Гыданской
* по
ландшафтной провинции. В данной про-винции из-за низкой теплообеспеченности (Zm = 344 мм) годичная продукция н запас фитомасеы являются минимальными.
По результатам расчетов составлена картограмма удельной ОТ фитоценозов t, — третьей составляющей OTT. Результаты расчетов в соответствующих значениях отображены на рис. 4. Фоновая окраска отражает граничные величины исследуемого параметра и их пространственное распределение по территории региона.
Выводы. Таким образом, региональные геосистемы северной части Западной Сибири обладают различной ЭТ. Как показали расчеты, значения этого показателя определяют, главным образом, параметры ЭТТ фитоценозов: чем они выше, тем больше и суммарное значение ЭТТ. Следующей по значимости является ЭТТ поверхностных вод. Экологическая тех-ноемкость территорий приземных слоев атмосферы, безусловно, также весьма по-
Сппсок литературы_
казательна и важна it определении и оценке эколого-географических возможностей данной территории как региона действующего и перспективного хозяйственного развития 13; 13; 15: 1(11.
Динамика показателей ЭТ, в свою очередь, влияет на стабильность функционирования региональных геосистем (ландшафтных провинций) и их устойчивость к внешним воздействиям.
1. Акимова Т. А, Основы экоразвития. М.: Рос. экон. акад., I 994. 312 с.
2. Акимова Т. А., Кузьмин Д. П., Хаскии li. В. Экология. (1рирода — Человек — Техника. М.: Экономика, 2010. 343 с.
3. Белоненко Г. П., I [опова Н. Б., Тусупбсков Ж. А. Экояого-географические условия транспортного освоения Западной Сибири, i 1овосибирск: СГУ11С, 2012. 2(5(5 с.
4.Белоненко Г. В., Тусупбеков Ж. А. Оценка ветрового переноса снега по данным метеонаблюдений в аоне влияния Транссибирской магистрали и федеральных автодорог юга Западной Сибири // I [аучные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2014. ,№ 1 (2}. С. 131 — 1 .'>4,
5. Винокуров Ю, И,, I{имбалей Ю. М. Ландшафтная индикация в эколого-географических исследованиях. Новосибирск: Гео, 2010. 258 с.
0. Заслоновский В. II. Решение проблемы повышения гидроэкологической безопасности территорий в Забайкальском крае // Кулагннские чтения: техника и технологии производственных процессов: сб. ст. XV Междунар. науч.-практ. конф. Чита: ЗабГУ, 2015. С, 312—316.
7. Идрисов И. Р., Козни И. В., Марии шин Д. В., Марьинских Д. М. Полимасштабное ландшафтное картографирование территории Тюменской области как геоинформационная основа для организации ландшафтного планирования, рацион ильного природопользования и регионального устойчивого развития // ИнтерКарто/ИнтерГИС. Тюмень: Тюмен. гос. ун-т, 2010. Т. 22. .№ I. С. 233—245.
8. Иеронова В. В., Безухова Д. В. Оценка экологического состояния почв в зоне нефтегазодобычи по содержанию загрязняющих веществ (на примере нефтяного месторождения Ямало-Ненецкого автономного округа) // Вестник Югорского государственного университета. Ханты-Мансийск: Югорск. гос. ун-т, 2014. ЛЧЬ 3 (34). С. 38-40.
9. Кузьменко Е. И., Семенов Ю. М., Фролов А. Д., Силаев А. В. Ландшафтное картографирование таежных территорий северо-запада Западной Сибири с использованием ГИС // Ландшафтоведение: теория, методы, ландшафтно-экологическое обеспечение природопользования н устойчивого развития: материалы XII Междунар. ландшафтной конф. Тюмень: Тюмен. гос. ун-т, 2017. С. 203—207.
10. Курганавич II. Д.. Шшнпсовский Д. В. Оценка антропогенной нагрузки на водосборы рек Забай-кальского края // Вестник Забайкальского государственного университета. 2014. № I п. С. 4—10.
11. Матафонова О. В., Заслоновский 15. М.. Семенюк М. 11. К вопросу прогнозирования качественного состава вод водных объектов // Актуальные проблемы техносферной безопасности и природообустройства: материалы Междунар. науч.-нракт. конф. Благовещенск: Дальневост. гос. аграр. ун-т, 2014, С. 153— 157.
12. I [среладова Л. В., Кормильцева А. Д. Особенности морфологии и гидрологического режима озер территории Ямало-Ненецкого автономного округа // Вестник Тюменского государственного университета. Сер, Экология и природопользование. Тюмень: Тюмен. гос. ун-т, 2017. Т. 3, № 1. С. 35—46.
13. Попова II. Б. Экологическая техноемкость и антропогенная нагрузка на территориях субъектов федерации и речных бассейнов Западной Сибири // Проблемы региональной экологии. 2002. .№ 2, С. 35-43.
14.Семенов Ю. М. Po.ii> ландшафтно-оценочных карт в региональном анализе экологических рисков // Проблемы анализа риска. М.: Деловой экспресс, 2016, Т. 13. .№ 3. С. 60—67.
15. Calm М. Managing the human impact on the natural environment patterns and processes // Appl. Geography. 1993. Vol. 13. № 3. P. 285-291.
10. Ilage P. Environmentally sound technology for sustainable development // Natur. Resour. Forum. 1993. Vol. 17. № 1. P. 72-73.
References_
1. Akimova 'Г. Л.. Khaskin V. V. Osnovy ekorazvitiya (The basics of eco-development). Moscow: Russian Academy of Economics, I !Ш4, 312 p.
2. Akimova T. A., Kuzmin A, I1., Khaskin V. V. Ekologiya. Priroda — Chclovek — Tehnika (Ecology. Na-Iure — Man — Technique). Moscow: Economy, 2010. 343 p.
3. Belonenko G. V., Popova N. В., Tusupbekov Zh. A. Ekologo-geograficheskie usloviya transporlnogo osvoeniya Zapadnoy Sibiri (Ecological and geographical conditions of the transport development in Western Siberia). Novosibirsk: SGUPS, 2012. 266 p.
4. Belonenko G. V. Nauchnyeproblemy tmnsporta Sibiri i Da'nego Yostoka (Scientific transport problems of Siberia and the Far East). Novosibirsk: SGUPS, 2014, no. I (2), pp. 131-134.
5. Vinokurov Y.i. I., Tsimbalay Yu. M. Landshaftnaya indikatsiya v ekologo-geogiqficheskih issledovani-yah (Landscape indication in ecological and geographical studies). Novosibirsk: Geo, 2016. 258 p.
6. Zaslonovsky V. N. Kuluginskie chteruya: tehnika i tehnologii proizvodstvennyh protsessov (Kulagin readings: technique and leclinology oi' production processes: collected articles of the XV luteruational scientific-practical conference). Chiia: Transbaikal Slate University, 2015, P. 312—31(5.
7. Idrisov I. R., Kozin V. V., Marshinin A. V., Marinskyh I). M. InterKarto/InterCIS (InterKarto/Inter-GIS). Tyumen: Tyumen State University, 20l(i, vol. 22, no. I, pp. 233—245.
8. (eronova V. V., Bezukhova Л. V. Vestnik Yugorskogo gosudarstvennogo universiieta (Bulletin of the Ugra Stale University). Khunly-Vlansiysk: Ugra Stain University, 2014, no. 3 (34), pp. 38-40.
0. KuzmenkoE.)., Semenov Yu. M,, Frolov A. A., Silaev A. V. Landshaftovedenie: teoriya, melody, land-shaftno-ekologicheskoe obespechenie primdopolzovaniya i ustoychivogo razvitiya, (Landscape science: theory, methods, ecological landscape system of natural resource management and sustainable development: proceedings of XII International landscape conference). Tyumen: Tyumen State University, 2017. pp. 203—207.
10. Kurganovich N. A., Shulikovsky A. V. Vestnik Zabaykalskogo gosudarstvennogo universiieta (Transbaikal State University Journal). Chita: Transbaikal State University, 2014. no. 10, pp. 4—1(1.
I I. Matafonova О. V., Zaslonovsky V. N., Semenyuk M. P. Aktudhiyeproblem;/ tehnosfernoy bezopasnosti i prirodoobustroystva (Actual problems of technosphere safety and environmental engineering: materials of international scientific-practical conference). Blagoveshhensk: Far Easl State Agrarian University, 2014. P.153-157.
12. Pereladova I.. V., Kormiltseva Л. A. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiieta, Ser. Ekologiya i prirodopolzovanic {Bulletin of Tyumen Stale University. Ser. Ecology and nature). Tyumen: Tyumen State University, 2017, vol, 3, no. I, pp. 35—40,
13. Popova N. B. Problemy regionalnoy ekologii (Problems of regional ecology), 2002, no. 2, pp. 35—43.
14. Scmenov Yu. M. Problemy analiza riska (Problems of risk analysis). Moscow: Delovoy Express, 2016, vol. 13, no. 3, pp. 60—67.
15. Cidm M. Application Geography (Application Geography). I S)93, vol. 13. no. 3, pp. 285—2!) 1. 16.1 lage P. Natur.: lie sour. Forum (Nat nr. Besour. Forum), 1993, vol. 17, no. 1, pp. 72—73.
Коротко об авторе _ Briefly about the author
Ряполова Наталья .к'шшдопнл, аспирант, кафедра гидравлики, водоснабжения, водных ресурсов и экологии, Сибирский государственный университет путей сообщении, г. 11оиосибирси, Россия. Область научных интересов: геоэкология, гидрология суши, комплексное использование и охрипл водных ресурсов natalyaan [email protected]
¡Natalia Ityapolova. postgraduate. Hydraulics, Water Supply, Water Resources and Ecology department, Siberian State University of Transport, Novosibirsk, Russia. Sphere of scientific interests: geoecology, hydrology, complex use and protection of water resources
Образец цитирования _
Ряполова II. JI. Дифференциация региональных геосистем северной части Западной Сибири по экологической техноемкости // Нести. Забайкал. гос. ун-та. 2017. 'Г. 23. № 12. С. 61—58. DOI: 10.21200/2227-0246-2017-23-12-61-58.
Ryapolova N. Regional differentiation of geosystems of the northern part of Western Siberia Jhr environmental technology intensity //TnansbaikalState University Journal, 2017, vol. 23, no. 12,pp. 51-58. DOI: 10.21209/2227-9245-2017-23-12 51-58.
Дата поступления статьи: 14.12.2017 г. Дата опубликования статьи: 25.12.201 7 г.
