CC BY
9УДК (502.63+504.4): 913 (477-25)
Пласкальний В. В.
Огляд теоретико-прикладних основ оц1нювання ст1йкост1 геосистем для визначення Ухньо!' стану в умовах антропогенного тиску
Кшвський нацюнальний ужверситет iMeHi Тараса Шевченка, м. КиТв e-mail: Plaskalnyi@i.ua
Анотаця. Розглянуто характер антропогенного впливу на стан природних комплексе та значення ст1йкост1 геосистем для саморегуляц¡' та самовдновлення. Розкрито значення фазово¡' антроп/зац/йно'/' ст1йкост1 на приклад! Л/'вобережнопридн/'проавського л1состепового краю та можливсть ¡¡¡' застосування для геосистем р/'зних ландшафтно-територ1альних структур..
Ключовi слова: ст1йюсть геосистем, фазова ст1йюсть, антропогенне навантаження, природокористування.
Вступ
Еволюц1я людського сусптьства, що безумовно пов'язана з використанням земельних та шших вид1в ресурав, суттево змшила вплив людськоТ д1яльност1 на навколишне природне середовище, прот1каючи вщ процесу пристосування до цтеспрямованого перетворення природи i ландшафт1в.
Тому сьогодн1 нерац1ональне природокористування та надм1рна i неконтрольована господарська д1яльнють стають причиною порушення взаемозв'язк1в у геосистемах, сприяють посиленню несприятливих географ1чних процес1в, ведуть до деградац1Т природних компонент1в та зменшують продуктивн1сть природних ресурав.
Як наслщок, сучасна територ1альна структура землекористування не в1дпов1дае вимогам збалансованого розвитку i нормам вщновлення земельних ресурс1в, так як антропогенний вплив у великш м1р1 перешкоджае процесам саморегуляци i самоорган1зац1Т природних комплешв [3].
П1дтвердженням цього е те, що природы комплекси на даний час не займають необхщноТ 60% частини територи, що за М.Ф.Реймерсом свщчить про порушення еколопчного балансу територ1Т. Причиною даноТ проблеми виступае екстенсивне, спрямоване виключно на одержання прибутку, землекористування, яке потребуе не ттьки науково обфунтованоТ реконструкци , а й прогресивно-техшчного переоснащення.
Серед вс1х в1домих шлях1в оптим1зац1Т землекористування (охорона i збереження фунт1в, попередження порушення i засм1чення грунтово-рослинного покриву i т.д.) особливоТ уваги заслуговуе пр1оритет геоеколог1чних принцип1в введення господарськоТ д1яльност1 над економ1чними 1нтересами суб'ект1в господарювання. Тод1 як важливим показником еколог1чност1 господарськоТ д1яльност1 в умовах оптим1зац1Т землекористування виступае р1вень антропогенноТ перетворюваност1 земельних ресурав.
Розробки теоретичного базису та практичних метод1в, пщход1в щодо визначення та оцшювання антропогенного навантаження, ст1йкост1 геосистем можна знайти в роботах Ф.М.Мтькова, А.Д.Арманда, А.Г.1саченка, П.Г.Шищенка, М.Д.Гродзинського, В.М.Самойленка, Г.1.Денисика, Л.Л.МалишевоТ, С.П.Романчука, Е.1.Гофмана, Л.Т.Наливайка, а також ряд1 1нших в1тчизняних та заруб1жних вчених.
Процес постшного зростання населення в арифметичн1й прогресп веде до зростання антропогенного навантаження на земельн ресурси в геометричнш та вимагае першочергово вир1шення проблем рацюнального землекористування та еколог1зац1Т сфер господарськоТ д1яльност1. Рац1ональне природокористування пщ собою розум1е збалансовану взаемод1ю сусптьства i природи, що забезпечуе досягнення компромюу м1ж соц1ально-економ1чними потребами сусптьства i здатн1сть природи задов1льняти Тх без суттевоТ шкоди для свого нормального функцюнування. Тобто сусп1льство i природно-ресурсний потенц1ал перебувають у взаеминах позитивного зворотнього зв'язку.
Для наближення до умов рацюнального природокористування необхщно змшювати характер i насл1дки тип1в впливу на природу в процеа використання природних ресурс1в та властивостей. Серед тип1в впливу вид1ляють - прямий (безпосередне використання природи, наприклад, видобуток корисних копалин), фасований (вплив через розвиток виробництва, виснаження ресурав), поб1чний (опосередкований вплив, пот1к у природу речовин та енерги невластивих середовищу, що призводить до забруднення i порушення еколопчного балансу в довктл1) [1].
1снуе низка методичних п1дход1в та показник1в - еколог1чних, економ1чних, правових - до встановлення реального стану землекористування, однак комплексна система оцшки якосп землекористування ще в повнш м1р1 не розроблена.
Вивчення та картографування антропогенно змшених ландшаф^в повинно базуватися на ландшафтнш карт i заключаеться у визначеннi ступеня антротзаци природного комплексу, просторовоТ структури природокористування, а звщси i функцюнальних видiв використання земель.
Оцiнка ступеня антротзаци ландшафту дае змогу встановити здатнють ландшафтiв до самовiдновлення.
Важливого значення для подальшого рацiонального використання територп, переходу до принципiв збалансованого розвитку в сферi землекористування, вттення процесу еколопзаци всiх сфер господарськоТ дiяльностi виступае аналiзування i анал^ичш дослiдження змiнених ландшафтних комплексiв, визначення максимально можливих нешкiдливих навантажень на них, критичноТ межi трансформацiТ природного комплексу, перевищення якоТ спричинить повну с^мку деградацiю ПТК та призведе до катастрофiчного стану дослщжуваноТ територи, неможливостi до подальшоТ саморегуляцiТ та самовщновлення дiлянки. Також антропогенну змшенють ландшафтiв варто розглядати як в локальному, регюнальному, нацiональному вимiрi так i у мiжнародному коли мова йде про ландшафты регюни, що територiально розташованi в рiзних краТнах, але генетично та типологiчно однорщж.
Дослiдження та оцiнювання змiнених ландшафтв важливе не тiльки з очки зору збереження природи, а й як мюця проживання самоТ людини, так як воно дае змогу встановити сшввщношення природноТ та антропогенно!' частин ландшафту [10].
Для того щоб встановити необхщш методи та критери аналiзу впливу того чи шшого виду природокористування на ландшафт необхщно знати його основне цтьове призначення, яке й зумовлюе певний тип землекористування.
Виклад основного матерiалу
Актуальним завданням геоекологп на сьогодн е впровадження методiв збалансованого еколопчного управлiння та полiпшення стану ландшафтних територiальних структур i геосистем, як вiдчувають постiйно зростаюче навантаження через штенсивне природокористування.
Визначення стану геосистем означае визначення Тх стшкосп, надiйностi, а також сучасного функцюнування, динамiки, здатностi до самовiдновлення, реакци на стрес-фактори, потенцшноТ можливостi виконувати покладен на них функци.
Тому доцтьним i об'ективно потрiбним е застосування теоретико-практичних основ моделювання стану геосистем з використанням модельних параметрiв, ям були розробленi та обфунтоваш у працях В.М.Самойленка, Д.В. 1ванка, 1.О. Дiброви. Згiдно iз розробленими пщходами параметричного моделювання [7,8,9] рiвень стану ге осистеми (ГС) можна визначити за стшкютю та надшнютю складникiв природноТ (квазтриродноТ) генезисно-еволюцшноТ пщсистеми (КПГЕП). Причому стiйкiсть виступае як здатнють ГС збер^ати структуру та властивосп, класифiкацiйнi ознаки при геоеконегативних природних та антропогенних впливах за рахунок саморегуляци [6]. Зважаючи на те, що стшкють е фазовою та параметричною, особливоТ уваги для визначення здатност ГС до саморегуляци та функцюнування при рiзних ступенях антропогенного впливу мае фазова антрошзацшна стшкють (ФАС(ГС)), яка знаходиться в оберненш залежност до ступеня антрошзацп КПГЕП.
Для визначення даного виду фазовоТ стiйкостi використовуеться iндекс фазово - антрошзацшноТ
стiйкостi (1фАс,к, у %):
1фаск = 100 - Антк = 100 - (Тн )ч1 Рк,. 1 (1)
де: 1ант,и - середньовиважений (за площами в1дпов1дних пол1в) ¡ндекс антрот'зац/ к-тоТ геосистеми (у %); рц,ц - загальна частка площ1 пол1в геосистеми з /-тим рангом антропогенноТ перетвореност1 та /-тим 1ндексом глибини такоТ перетвореност1 (у частках одиниц1); гк,, - значення /-того рангу антропогенноТ перетвореност1 (у %), яке визначаеться за домЫантною функц1ональною ознакою (головним видом природокористування); qj - чисельний визначник/-того Ыдексу глибини ц1еТ перетвореност1; п^,к - ктькють комб1нац1й /-того рангу та /-того Ыдексу [9].
Для розрахунш за формулою застосовуеться спецальна катеаор1йна шкала вдношень. 1Т категори вiдповiдають зростанню значень рангiв антропогенноТ перетвореност вiд iнтервалу ТхньоТ початковоТ категори (значення рангу до 8%) до штервалу кiнцевоТ категори (з максимумом значень рангу у 100%) [7].
Можливi значення шдексу фазово-антротзацшноТ стiйкостi 1ФАС,к було подiлено на ам категорiй фазово-антропiзацiйноТ стiйкостi об'ектв моделювання, як категорiй ТхньоТ здатност до саморегуляци.
Зазначенi категори було згруповано у п'ять клаав, за якими класифкувався рiвень стану модельних об'ектв за класом (вiд вщмшного до поганого)[7].
Другим показником стану ГС е ТТ надiйнiсть як «мiра здатностi виконувати чи посилювати ГС бажан геопозитивнi або обмежувати чи лiквiдовувати геонегативнi природно-соцiально-економiчнi функци» [6].
Моделювання стану ЛТС варто застосовувати до територи УкраТ'ни, модельним об'ектом у межах УкраТ'ни можна взяти територш в межах лiсостеповоТ' областi, а саме Лiвобережноднiпровський лiсостеповий край (ЛДЛК).
Адже Лiсостеп, у найбiльш загальному розумшш, можна вважати перехiдною смугою мiж природними зонами лiсу i степу, i звiдси титулувати його так званим екотоном, що характеризуемся специфiчними властивостями i ускладненою територiальною структурою, забезпечуе континуальний перехiд мiж природними комплексами i мае шдвищене порiвняно з прилеглими територiями бюлопчне та ландшафтне рiзноманiття.
Крiм того даний репон мае вiдносну еднють господарсько-культурних та етнiчних процесiв практично протягом уае'Т iсторiТ' свого освоення. Ця територiя - регiон давнього природокористування, яке висв^лено археологiчними матерiалами [5]. Спираючись на вище сказане, вибраний фiзико-географiчний край можна взяти показовим для визначення мiри антропогенно' перетвореносл ландшафтiв та фазово'Т антротзацшно'Т стiйкостi геосистем.
В межах ЛДЛК вирiзняються генезисно-еволюцiйнi структури (ГЕС) - (кваз^природна (КПГЕС), природно-антропогенна (ПАГЕС), антропогенна (АГЕС). КпГЕС можна ототожнити з субполями фiзико-географiчних областей (ФГО) в межах краю. Тодi як ПАГЕС та АГЕС разом можна ототожнити з функцюнальною системою природокористування, яку можна подтити на функцюнально -природокористувальн пiдсистеми (ФПП) залежно вщ головного виду природокористування: селитебна (СЕП), агровиробнича (АВП), промислова (ПМП), транспортна (ТРП), природоохоронна (ПОП), полiрекреацiйна (ПРП) [8].
Фазово-антротзацшна стшкють ФГО оцшюеться через дослiдження перетину субполiв ФГО субполями ФПП, а також через застосування шдексу ФЕС (ФГО). Залежно вщ того який тип функцюнально-пиродокористувально'Т пiдсистеми перетинае фiзико-географiчну область (рис.1) визначаеться вщповщно ступiнь антропогенно'' перетвореност територiй, головний вид природокористування, штенсивнють та характер впливу на природы ландшафти (КПГЕС). Зрозумiло, що в дшсносп на ландшафти одночасно впливають вiдразу декiлька або вс типи ФПП, тому ПРГЕС та АГЕС визначаються за типом переважаючого впливу. Аналiзуючи перетин ФПП i ФГО та вирахувавши iндекс ФЕС за категоршно-класифкацшною схемою розроблену i описану у статтi [7] можна встановити - як здатнють геосистеми до саморегуляцп, так i рiвень стану ГС за класом.
Рис. 1. Приклад перетину субпол1в ф1зико-географ1чних областей субполями селитебноТ п1дсистеми
Використовуючи геошформацшш технологи i так званий оверлейний аналiз та iнструменти визначення ваги того чи шшого параметру, у виглядi картографiчних матерiалiв можна показати ймовiрний характер, силу антропогенного тиску на ГС, мiру стшкосп ГС до саморегуляцп та вщновлення.
Аналiзуючи картосхеми поданi в роботах Гродзинського М.Д та Шищенка П.Г, а саме шдус^ального, транспортного, рекреацшного, аграрного навантаження на геосистеми, та схему районування територи
УкраТ'ни за антропогенного навантаження ([2]) можна стверджувати, що територи ЛПЛК вщповщае Лiвобережний репон середнього аграрного та локального шдус^ального навантаження. Говорячи про видтеш Гродзинським М.Д. район антропогенного тиску, то в межах модельноТ' дтянки (ЛПЛК) знаходиться Слобожанський район, твшч Приднiпровського, пд. - зх. Сумського та сх. частина Ки'Твського агломерацшного району (рис.2).
Рис. 2. Схема умовного перетину ФГО (фiзико-географiчних областей) Лiвобережноднiпровського краю зi схемою антропогенного навантаження (за Гродзинським М.Д.)
Разом з1 схемою райошв антропогенного тиску варто розглянути загально штегральш 1ндекси антропогенного навантаження. Тому вцтому беручи до розгляду карту антропогенного навантаження (АН) на ЛДЛК (рис.3) видно, що переважно це шдекси в межах д1апазону 4.01 - 7.00, який охоплюе середне значення. Найнижч1 значення АН спостер1гаються на п1вдн1 краю, максимальн1 на крайньому заход1, а саме в Кш'вському агломерац1йному район1. Враховуючи значення коефщ1ента антропогенно!' перетворенност1 Кап, то Шищенко П.Г, якому власне I належить обфунтування доц1льност1 використання Кап, пров1в районування територи Укра'ни за антропогенною перетворенютю ландшафт1в, при цьому ЛДЛК майже повнютю потрапляе в категорш сильно трансформованих (перетворених) ландшафт1в. Дане районування звичайно в силу часового фактора та штенсивносп природокористування потребуе звичайно перегляду I вщповщного удосконалення.
Рис. 3. Загальне антропогенне навантаження на ГНвобережний люостеповий край (за Нацюнальним Атласом Укра'ни [11])
Повертаючись до ФАС (фазова антроп1зацшна ст1йк1сть), розроблену I обфунтовану в роботах [7,8,9], варто удосконалити значення рангу антропогенно' перетвореност та вщповщно до шдексу ФАС створити карту р1вня стану геосистем та здатност 'х до саморегуляци, чому I будуть спрямоваш наш1 наступн1 дослщження та робота.
Беручи за основу пщходи гiдроiнвайроментологii [6], якщо за основний об'ект моделювання брати територш ф1зико-географ1чного краю (ФГК), в склад1 яко!' вид1ляються генезисно-еволюц1йн1 системи (ГЕС), а саме квазтриродноТ (КПГЕС), природно-антропогенно!' (ПАГЕС), антропогенно!' (АГЕС), то автором статп було зд1йснено наступн1 припущення:
Якщо КПГЕС модельного краю можна ототожнити з фiзико-географiчними областями у межах вщповщного краю {КПГЕС} = {ФГО}, то ФАС (ФГО) можна оцшити шляхом перетину субполiв ФГО з субполями ФПП {ФАС(ФГО)}= {ФГОП {ФПП} . Для визначення ФАС(ФГО) потрiбно знати шдекс ФАС, а по™ вщ стiйкостi геосистем вцiлому, яку умовно можна вважати за 100%, потрiбно вщняти середньо виважений шдекс ФАС - 1ФАС,к, таким чином знаходиться мiра залишково!' здатностi геосистеми до саморегуляци. Отже, звщси можна визначити ФАС фiзико-географiчних областей, а через них i кра'1'в, провшцш, iнших таксонiв фiзико-географiчного районування.
З шшого боку, якщо КПГЕС ототожнити з басейновою геосистемою (БГ) {КПГЕС} е {БГ}, то ФАС(БГ) можна оцшити шляхом тодi уже перетину субполiв БГ з субполями ФПП = {ФАС(БГ)}= {БГП {ФПП}. А по™ знайти 1ФАС,к для басейшв вищого рангу i басейново!' геосистеми дослщжувально!' територiï вцiлому.
Якщо КПГЕС ототожнити з геохорою (урочище, мюцевють ландшафт) {КПГЕС} е {ГХ}, то ФАС(ГХ) можна оцшити шляхом тодi уже перетину субполiв ГХ з субполями ФПП = {ФАС(ГХ)}= {ГХ(П{ФПП}.
А 1ФАС,к можна вже шукати для геохор вищого рангу в межах генетико-морфолопчно!' ЛТС.
I нарешт якщо КПГЕС ототожнити з парагенетичною дтянкою або з позицiйно-динамiчною дтянкою залежно вiд виду ЛТС {КПГЕС} е {ПГД},{КПГЕС} е {ПДД}, то ФАС(ПГД) чи ФАС(ПДД) можна оцшити шляхом тодi уже перетину субполiв ПДД чи ПГД з субполями ФПП = {ФАС(ПГД/ПДД)}= {ПГД/ПДД П{ФПП} зi знаходженням вщповщного 1ФАСк.
Таким чином, можна оцшювати фазову антротзацшну стшкють таксонiв рiзних ландшафтно-територiальних структур, визначаючи ФАС як для фiзико-географiчноï областi, так окремо i для ландшафту чи певного басейна.
Висновки
Для визначення та дослщження стшкосп ГС важливим е повне розумiння даного як феномену i властивосп, що пов'язана з шшими властивостями геосистем (цтюнють, складнiсть, iерархiчнiсть), усвiдомлення механiзмiв забезпечення та форм стшкосп, якi вчений Г.Орiанс видiлив у кiлькостi 5: шер^я, еластичнiсть, константнiсть, амплiтуда, загальна тенден^я змiн [2].
Далi необхщним постае оцiнка стiйкостi геосистем за допомогою видiлення описових параметрiв, показниш стiйкостi, розробка практичних способiв, методiв аналiзу та оцiнки стiйкостi комплешв. В умовах постiйного навантаження на ГС рiзноманiтних видiв впливу - промислового, агровиробничого, транспортного, рекреацшного, та й со^ального (в розумiннi перенаселенють) важливо аналiзувати стiйкiсть для кожного окремого з цих та шших впливiв, пов'язувати i визначати характер ТхньоТ дiï на iншi властивост природних комплексiв.
Дослiдження стiйкостi, ïï оцiнка, прогноз змiн дае змогу здшснювати бiльш виваженi управлiнськi ршення при оцiнцi екоризикiв (потенцiйних чи наявних), при ландшафтному плануванн та прогнозуванш, визначення граничних норм, лiмiтiв допустимого антропогенного навантаження. Все це необхщно для забезпечення збалансованого природокористування та рацюнально!' органiзацiï територiï, мошторингу господарсько!' дiяльностi та управлiння геотехсистем та можливо за рахунок як теоретико-емтричного дослiдження та опису стшкосп, так i створення iнтерактивних карт, графiв, геоiнформацiйних систем, тематичних/галузевих карт з ктькюними показниками.
Пiдвищити стшкють геосистем цтком можливо шляхом оптимiзацiï взаемодiï людина-природа, адже виникае потреба охороняти природу в умовах штенсивно!' експлуатаци, при чому природа мае бути збережена для процв^ання людства, а прогрес людства потребуе використання природних умов та ресурав [4]. Тому виникае об'ективна конструктивна потреба - здшснити контроль i узгодження мiж пщсистемами «природа - населення - господарство», для цього людина створюе геотехшчш системи, якi складаються з природного та техшчного компонент та блоку керування.
Основна мета при пщвищенш або хоч стаб^заци стiйкостi геосистеми мае бути здшснена через принцип «мiнiмального втручання» в природы процеси та комплекси. Адже довктля мае властивють здiйснювати саморегуляцш i самоочищення за природними законами. Вщновлення стiйкостi можливе через взаемовигщну оптимiзацiю взаемодiï людина - довктля, а тобто через здiйснення охорони довктля, заповщання територiй, рацiональне природокористування, науково обфунтовану пiдтримку природних комплешв, еколопзацш господарства, запровадження безвiдходного виробництва. Однак ва цi види збереження природи в свош основi мають принцип «мЫмального впливу» на довктля та обмеженого природокористування.
Лтература
1. Гавриленко О.П Екогеограф1я Украши: навчальний пос1бник / О.П. Гавриленко. - Кив: Знання, 2008 - 646 с.
2. Гродзинський М.Д. Стмкють геосистем до антропогенних навантажень / М.Д.Гродзинський. - К.: ГНкей, 1995. -233 с.
3. Чеболда I. Визначення аграрного навантаження територм з метою оптимЬаци землекористування на прикладi ТерноптьськоТ областi / I. Чеболда //Рацюнальне природокористування i охорона природи.- 2009.-№2.
4. 1саченко А.Г. Оптимизация природной среды / А.Г. 1саченко. - М: Мысль, 1980. - 264 с.
5. Романчук С. П. 1сторичне ландшафтознавство: Теоретико-методолопчы засади та методика антропогенно-ландшафтних конструкцiй давнього природокористування / С.П. Романчук - К.: РВЦ «Кивський ушверситет», 1998. - 146 с.
6. Самойленко В.М. Пдрошвайроментолопя як новий науковий напрям у геоекологи / В.М. Самойленко // Науковi записки КНУ iменi Тараса Шевченка. - 2004. - Т.3. - с.69-74.
7. Самойленко В.М. Розвиток теоретично-прикладних основ моделювання стану геосистем басейновоТ ландшафтноТ територiальноï структури: базовi пiдходи та фазова стмкють / В.М. Самойленко, Д.В. 1ванок // Гiдрологiя, гiдрохiмiя i гщроеколопя. - 2012. - Т. 1 (22). - С.96-102.
8. Самойленко В.М. Модельна щентифка^я берегових геосистем: Монографiя / В.М. Самойленко, I.O. Дiброва. - К.: Нiка-Центр, 2012. - 328 с.
9. Самойленко В.М. Моделювання урболандшафтних басейнових геосистем: Монографiя / В.М. Самойленко, К.О. Верес - К.: Ыка-Центр, 2007. - 296 с.
10. Сороюна Л.Ю. Дослщження антропогенно змiнених ландшаф^в для цiлей ландшафтно-планувальноТ органiзацiï трансграничного репону / Л.Ю. Сорокина // У 45 Украша : географiя цiлей та можливостей. Зб.наук. праць. - К.: ВГЛ «Обри», 2012. - Т. I. - 358 с.
11. Нацюнальний атлас Украши. Електронна верая / 1нститут географи НАНУ, "1С ГЕО", ДНВП "Картографiя", ДСГКК. - 2007.
Аннотация. В.В. Пласкальный Обзор теоретико-прикладных основ оценки устойчивости геосистем для определения их состояния в условиях антропогенного давления. Рассмотрен характер антропогенного воздействия на состояние природных комплексов и значение устойчивости геосистем для саморегуляции и самовосстановление. Раскрыто значение фазовой антропизацийннои устойчивости на примере Левобережноднепровского лесостепного края и возможность ее применения для геосистем различных ландшафтно-территориальных структур.
Ключевые слова: устойчивость геосистем, фазовая устойчивость, антропогенная нагрузка, природопользование.
Abstract. V.V. Plaskalnyi Review of theoretical and applied bases of assessment of geosystem stability to determine level of their state under anthropogenic pressure. Consider the nature of anthropogenic impact on natural systems and the importance of stability for geosystem self-regulation and selfrestoration. Show usage of the phase-anthropogenic stability in the Livoberezhnodniprovskyy forest-steppe area and the possibility of its application to geosystems of different landscape territorial structures. Keywords: stability of geosystems, phase stability, anthropogenic pressure.
Поступила в редакцию 28.01.2014 г.
