Особенности учета воздействия природных и техногенных экофакторов на устойчивость среды обитания Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

ОСОБЕННОСТИ УЧЕТА ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ЭКОФАКТОРОВ НА УСТОЙЧИВОСТЬ СРЕДЫ

ОБИТАНИЯ

А.В. Гуров, начальник кафедры, к.т.н., В.Д. Постолов, профессор, д.с.-х.н., профессор, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Техногенная нагрузка является одним из основных факторов воздействия на экосистему и природный объект. Она может разрушать или изменять объект в целом или трансформировать его свойства.

Восстановление техногенно-нарушенных экосистем является важной государственной задачей, решение которой улучшит экологическую обстановку, биологическое и видовое разнообразие среды обитания [1].

К техногенно-нарушенным экосистемам относят деградированные ландшафты, то есть те, где почвенно-растительный покров изменен вследствие эрозионных процессов, нарушений мелиоративного режима почв, строительной и изыскательной деятельности. Опустынивание экосистем - это деградация пастбищ, выпадение ценных кормовых растений и увеличение доли рудеральных растений, эфемеров и однолетников. Опустынивание приводит к полной и (или) частичной потере пашни, пастбищ и сенокосов, наступлению развеваемых песков на объекты сельскохозяйственного, промышленного, гражданского и транспортного назначения.

Любая хозяйственная деятельность, связанная с эксплуатацией природно-территориальных комплексов (ПТК), является средством воздействия, потенциально приводящая к нарушению их естественных свойств. Отсутствие учета техногенно-нарушенных ПТК, масштабов нарушений, разнообразие их видов, недостаточный перечень разработанных технологий восстановления, особенно биологических является одной из основных проблем повышения устойчивости среды обитания [2].

Основным принципом восстановления техногенно-нарушенных земель является экосистемный подход, то есть объект восстановления следует рассматривать как техногенную составляющую природной системы, образующуюся в результате природопользования, антропогенного воздействия или проявления стихийных процессов. При этом следствием восстановления нарушенных ПТК является образование новой экосистемы (техно-природной), устойчивость которой зависит от взаимодействия антропогенных и природных компонентов в среде обитания.

Общий подход к разработке проекта восстановления техногенно-нарушенных экологических систем можно сформулировать следующим образом:

- на основе ландшафтно-техногенного анализа ситуации определяется ранговое положение нарушенной экосистемы (фация, урочище, местность), степень изменения экосистемы (сильно измененная, средне измененная, слабо

измененная, условно неизмененная), классифицируется объект восстановления нарушенных экосистем в среде обитания;

- по материалам инженерно-экологических изысканий оцениваются масштабы и характер восстановления нарушенных ПТК, исследуются и изучаются нарушенные свойства экосистемы;

- с учетом принципов природообустройства разрабатываются проекты восстановления нарушенных ПТК под конкретное использование земель по целевому назначению и разрешенному использованию.

Состав инженерно-экологических изысканий для восстановления техногенно-нарушенных ПТК определяется соответствующими нормативно-правовыми документами и дополняется специальными исследованиями, вытекающими из назначения использования ПТК и нарушенных в них свойств, а также связей, в зависимости от уровня воздействия на экосистемы, в которых могут быть изменены или разрушены такие ее свойства как видовое и биотическое разнообразие, устойчивость, целостность, способность к почвообразованию и продуцирование биомассы. Изучение и исследование нарушенности (ненарушенности) этих свойств дает возможность оптимизировать состав и структуру комплексных мероприятий, применение которых обеспечит устойчивость вновь создаваемой природно-техногенной экосистемы [3].

Разработка проектов восстановления техногенно-нарушенных экосистем осуществляется на основе принципов природообустройства необходимого разнообразия, адекватности воздействий, целостности, предсказуемости, природных аналогий, интеграции знаний, сбалансированности (равновесия) и гармонизации круговоротов. Методические подходы при составлении проектов включают:

- оценку социально-экономических, природных и технологических условий для обоснования направления использования нарушенных экосистем;

- анализ эволюции техногенно-нарушенных ПТК с целью исследования и изучения естественной трансформации компонентов в измененных экосистемах и разработки способов управления биологическими процессами в восстановительный период (принцип природных аналогий);

- разработку способов восстановления по отдельным типам нарушенных ландшафтных экосистем, а также создание специальных инженерно-экологических систем по оптимизации функционирования природно-техногенных экосистем (комплексов).

Сформулированные положения восстановления нарушенных ПТК базируются на неразрывности (слитности) процессов, происходящих в экосистемах, в том числе на информативности межкомпонентных перемещений вещества и энергии как внутри экосистемы, так и в ее структурах (фация, урочище, местность, ландшафт, элементарный ареал ландшафта, агрофация и т.д.). Основой для поддержания устойчивого функционирования природно-техногенной экосистемы, созданной в результате ее восстановления, является обеспечение реабилитационного режима.

Реабилитационный режим (по аналогии: «восстановительный режим») определяется состоянием техногенно-нарушенных ПТК и включает в себя следующие показатели: эрозионную устойчивость почв; формы рельефа нарушенных земель; допустимые пределы регулирования влажности почвы (субстратов) и глубины залегания грунтовых вод; интенсивность и направленность водообмена между поверхностными и подземными водами; содержание токсичных элементов в почвах; агрохимические показатели плодородия почв; биологический состав почв и поверхностных вод, и эстетический вид восстановленного комплекса. Каждый показатель должен иметь ориентировочные или нормированные значения, которые в конкретных проектах должны быть обоснованы изысканиями, исследованиями, опытом и прогнозными расчетами. Прогнозные расчеты можно подразделить на три группы: динамические, статические, смешанные.

В первом случае подразумевается, что прогнозный расчет осуществляется по имеющемуся динамическому ряду характеристик состояния восстанавливаемого объекта. Здесь на определенный срок интерполируется ожидаемая величина исследуемой характеристики с определенной долей вероятности, например, увеличение опасного элемента в почве, проявление эрозионных процессов (плоскостной и линейный смыв почвы) и т.д.

Во втором случае, состояние нарушенного объекта и его структурного элемента сравнивается с критическим, которым может являться высокая степень эрозионной опасности, эродированности, степени разрушения с выходом на поверхность коренных материнских пород. Здесь прогнозом является возможность (вероятность) проявления негативного аномального события, например обрушение земной поверхности (длина, ширина оврагов, оползни и т.д.).

В третьем случае имеет подтверждение вероятность проявления негативного процесса с его затуханием или дальнейшем развитием во времени и пространстве [4].

Подходы к восстановлению могут быть следующими:

- точность и достоверность информации об изменениях нарушенной земной поверхности;

- полнота охвата нарушенной территории и ее влияния на окружающую среду;

- обработка первичной исходной информации, ее обобщения, систематизация и хранение;

- выявление и учет экологического изменения состояния нарушенных

ПТК;

- возможность обмена геоинформацией с другими экоинформационными системами;

- гибкость к изменениям в структуре ландшафта;

- возможность прогнозирования негативных явлений и процессов на 1015 лет.

Важной проблемой в мелиорации является восстановление техногенно

нарушенных экосистем - объектов сельскохозяйственной деятельности. Экосистема - это техно-природная средообразующая (средоформирующая) и ресурсовопроизводящая, ресурсопродуцирующая система. Как правило, она функционирует на локальном (местном) уровне, то есть в пределах севооборота, поля, агрофации, элементарного ареала экосистемы. Разновидностью экосистемы является агрогеосистема.

В агрогеосистеме наряду с основными природными компонентами (атмосфера, литосфера, гидросфера, почва, биосфера) существует техногенно-антропогенные элементы, которые тесно взаимосвязаны с природными элементами (гидротехнические сооружения - подземные и поверхностные воды, мелиоративные системы), заменяют их частично (сеяные травы -растительный покров, внесение удобрений, унавоживание, гипсование, фосфоритование, землевание - свойства почвы) или созданы взамен существующих (пашня - растительный покров, водохранилище - суходол).

Состояние должно оцениваться по следующей схеме:

- эрозионная устойчивость земель;

- эколого-мелиоративная оценка агроэкосистемы;

- комплексная кластерная эколого-хозяйственная оценка территории, подверженная негативным процессам;

- оценка экосистемы по внешним и внутренним признакам.

Устойчивое функционирование экосистемы достигается совместным

усилием техногенных и природных составляющих в эффективном управлении круговоротами потоков энергии и вещества. Информацией для оценки ее качественного и количественного состояния должны быть данные о современных геоморфологических и климатических условиях животного мира, состояния почвенного покрова, рельефа, геоморфологического строения территории, структурных связей, состоянии растительного покрова, качества и эффективности работы антропогенных составляющих о агропроизводственной или иной деятельности человека. Определяющую роль в устойчивом функционировании экосистем играет почвенный и растительный покров [5].

При нарушении функциональных связей в природных и техногенных составляющих возникают процессы разрушения отдельных свойств экосистем и агроэкосистем. Первоначально они затрагивают наиболее слабые и уязвимые свойства: устойчивость, динамичность, способность почвообразования, продуцирование биомассы. Эти нарушения являются прямым следствием негативной агрохозяйственной деятельности: нарушение мелиоративного режима, переуплотнение почвы, монокультура, превышение норм выпаса и сбитости пастбищ, загрязнение почв остаточным количеством ядохимикатов, вырубка древесно-кустарниковой растительности, не соблюдение доз внесения удобрений, загрязнение почв тяжелыми металлами, нефтепродуктами, сточными водами от животноводческих ферм.

Нарушение экосистемы вызывает несоблюдения режима в мелиоративных системах. В этих условиях основной задачей восстановления нарушенных экосистем является создание инженерно-экологических и

инженерных систем, обеспечивающих такой восстановительный и воспроизводящий режим, при котором будет восстановлен мелиоративный режим, уменьшена опасность проявления эрозионным процессов и восстановлено функционирование соответствующей доли природной составляющей экосистемы, то есть, восстановлена ее инженерная экологическая инфраструктура.

Для решения проблемы по восстановлению техногенно-нарушенных экосистем требуется разработка специальных способов, ориентированных как на виды техногенных нарушений, так и виды использования земель по целевому назначению, а также разрешенному использованию. Кроме того, необходима подготовка специалистов, привлечение инвестиций, современных методов анализа и оценки экологического состояния нарушенных земель, развитие теории, методологии, концепций природообустройства, оценка и обобщение опыта восстановления техногенно-нарушенных экологических систем и сохранения их биологического разнообразия.

Следует заметить, что для повышения потребительских свойств земли и ее стоимости (полезность) необходимо разработать приемы восстановления нарушенных агро(ландшафтов) и сохранить их биологическое разнообразие, что будет способствовать устойчивости экосистем.

Список использованной литературы

1. Резчиков Е.А. Экология: Учеб. пособие 2-е изд. испр. и доп./ Е.А. Резчиков. М.: МГИУ, 2006. - 75с.

2. Федцов В.Г. Экология: Учеб. пособие / В.Г. Федцов.-М.: РДЛ, 2006. -

128 с.

3. Соколова Л.П. Экология / Л.П. Соколова. - М.: Прибор, 2007. - 115 с

4. Коробкин В.И. Экология и охрана окружающей среды: Учеб. 2-е изд., стер. /В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. М.: КНОРУС, 2014. - 336 с.

5. Петров С.В. Опасные ситуации техногенного характера и защита от них: Учеб. пособие / С.В. Петров, В.А. Макашев. М.: ЭНАС, 2008. - 224 с.

ОСОБЕННОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЁМНЫХ ОБЛАСТЕЙ

В.Н. Жердев, профессор, д.с.-х.н., профессор, А.В. Гуров, начальник кафедры, к.т.н., С.Ю. Анисимов, доцент, к.т.н., А.Н. Крюков, преподаватель, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Центрально-Чернозёмные области (ЦЧО) в широком смысле этого слова представляют собой парадинамическую совокупность двух хорошо