CC BY
0УДК 911.6
DOI: 10.24412/cl-37200-2024-617-621
ОЦЕНКА УЯЗВИМОСТИ ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫХ СИСТЕМ СТЕПНОЙ ЗОНЫ АЛТАЙСКОГО КРАЯ К ПРИРОДНЫМ И АНТРОПОГЕННЫМ
ФАКТОРАМ ВОЗДЕЙСТВИЯ
ASSESSMENT OF NATURAL-ECONOMIC SYSTEMS VULNERABILITY TO NATURAL AND ANTHROPOGENIC IMPACT FACTORS IN THE STEPPE ZONE OF
ALTAI TERRITORY
Красноярова Б.А.1, Назаренко А.Е.2, Плуталова Т.Г.3, Шарабарина С.Н.4, Барышников С.Г.5 Krasnoyarova B.A.1, Nazarenko A.E.2, Plutalova T.G.3, Sharabarina S.N.4, Baryshnikov S.G.5
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия Institute for water and environmental problems SB RAS, Barnaul, Russia
E-mail: 1bella@iwep.ru, 2nazarenko.iwep@gmail.com, 3plutalova.tg@gmail.com, 4sharabarinasof@gmail.com, 5 sbaryshnikov18 @gmail .com
Аннотация. В работе проведена оценка пространственной дифференциации природно-хозяйственных систем (ПХС) степной зоны Сибири по степени уязвимости к современным вызовам социально-эколого-экономического характера с учетом долгосрочных эколого-экономических приоритетов. Модельной территорией выступают муниципальные образования Кулундинской, Южноприалейской и Предалтайской ландшафтных провинций Алтайского края, крупнейшего за Уралом агропромышленного региона. Выделены четыре группы факторов уязвимости ПХС (изменение климата и загрязнение окружающей среды, сельскохозяйственное производство и водообеспечение населения) и предложен алгоритм их оценки. Оценка проведена на уровне муниципальных образований (районов и городских округов), что обусловлено системой управления в административных границах.
Высокая степень уязвимости к природным и социально-экономическим факторам характерна для западной части степной зоны - Кулундинской провинции - за счет высокой сельскохозяйственной нагрузки и низкой благоприятности агроклиматических условий (засухи, пыльные бури, контрастный термический режим). Умеренная уязвимость характерна для северных и восточных муниципальных образований Южноприалейской и значительной части Предалтайской степных провинций с высокой чувствительностью к сельскохозяйственному воздействию и умеренной - по показателям водообеченности. Предгорные районы на фоне умеренной уязвимости к сельскохозяйственному воздействию и низкими параметрами уязвимости по степени водообеспеченности и загрязнению окружающей среды имеют низкую суммарную уязвимость.
Ключевые слова: природно-хозяйственная система, степная зона, уязвимость, аграрное природопользование.
Abstract. The work assessed the spatial differentiation of natural-economic systems (NES) of the steppe zone of Siberia according to the degree of vulnerability to modern challenges of a socio-ecological and economic nature, taking into account long-term environmental and economic priorities. The model territory is the municipalities of the Kulunda, South Prialeisk and Pre-Altai landscape provinces of the Altai Krai, the largest agro-industrial region beyond the Urals. Four groups of NES vulnerability factors are identified (climate change and environmental pollution, agricultural production and water supply to the population) and an algorithm for their assessment is proposed. The assessment was carried out at the level of municipalities (districts and city districts), which is due to the management system within administrative boundaries.
A high degree of vulnerability to natural and socio-economic factors is typical for the western part of the steppe zone - the Kulunda province - due to the high agricultural load and low favorable agro-climatic conditions (droughts, dust storms, contrasting thermal conditions). Moderate vulnerability is typical for the northern and eastern municipalities of the South Alley and a significant part of the Pre-Altai steppe provinces with high sensitivity to agricultural impacts and moderate sensitivity in terms of water availability. Foothill areas have moderate vulnerability to agricultural impacts and low vulnerability parameters in terms of water availability and environmental pollution. These areas have a low total vulnerability.
Key words: natural economic system, steppe zone, vulnerability, agricultural environmental management.
Введение. Устойчивость функционирования природно-хозяйственных систем (ПХС) определяется способностью сохранять основные свойства и функции в течение длительного времени, несмотря на воздействие различных деструктивных факторов, как природного (климатические изменения, природные катаклизмы), так и антропогенного (загрязнение
окружающей среды, нарушение технологических процессов землепользования) характера [1-3]. Данное понятие тесно связано с категорией уязвимости ПХС - интенсивности изменения параметров системы под действием дестабилизирующих факторов. Уязвимые системы имеют низкую устойчивость и могут быть подвержены значительным изменениям и даже разрушению в условиях неблагоприятных факторов. С другой стороны, устойчивые системы обладают высокой адаптивностью и могут продолжать функционировать даже при некоторых изменениях [4-6]. Учитывая, что любая ПХС находится в стадии сбалансированной неравновесности в результате воздействия эндогенных и экзогенных факторов природного и антропогенного характера, но стремится к сохранению устойчивости своего функционирования, важно определить характер и интенсивность развития этих дестабилизирующих факторов или уязвимость рассматриваемых ПХС, особенно с большой долей природообусловленных видов деятельности.
Целью исследования является оценка пространственной дифференциации ПХС степной зоны Сибири по степени уязвимости к современным вызовам социально-эколого-экономического характера с учетом долгосрочных эколого-экономических приоритетов.
Материалы и методы. Основные факторы уязвимости природно-хозяйственных систем выделены на основе анализа опубликованных подходов и методов [6-11] и предложен авторский алгоритм их оценки.
Алгоритм оценки степени уязвимости ПХС представляет собой следующую последовательность действий:
1. Идентификация основных природных и социально-экономических факторов воздействия на модельные / ключевые природно-хозяйственные системы.
2. Выбор и обоснование параметров / маркеров уязвимости.
3. Расчет весовых коэффициентов параметров оценки уязвимости.
4. Оценка степени уязвимости ПХС.
Реализация данного алгоритма позволила дифференцировать сельские территории Кулундинской, Южноприалейской и Предалтайской степных провинций Алтайского края по отдельным параметрам социально-экономического развития и уровню воздействия на окружающую среду.
Модельные природно-хозяйственные системы Алтайского края - ведущего сельскохозяйственного региона в азиатской части России, входящего в топ-10 регионов страны по объему сельскохозяйственного производства. Регион находится в зоне активного аграрного природопользования, на территории которого успешно сочетается растениеводство и животноводство. В данном контексте Алтайский край является репрезентативным объектом, учитывая аграрную ориентированность его экономики и разнообразие агроклиматических условий [12]. Оценка проведена на уровне муниципальных районов и городских округов, что обусловлено наличием и доступностью статистической информации, а также спецификой управленческого механизма в рамках административных границ. Последний фактор особенно важен в условиях принятия своевременных управленческих решений для снижения степени уязвимости и повышения устойчивости функционирования ПХС к современным вызовам и угрозам.
Идентификация природных факторов воздействия проведена с учетом основных международных и российских прогнозов по изменению климата и систем землепользования, социально-экономических факторов воздействия - на базе стратегических документов пространственного развития и территориального планирования регионов юга Западной Сибири [13-15]. В результате выделены следующие факторы воздействия: демографический, продовольственной безопасности, технологический, агроэкологический, инфраструктурный, фактор качества воды, размещения отходов и загрязнения атмосферного воздуха (рисунок 1). Для каждого фактора воздействия экспертным путем определен набор маркеров уязвимости ПХС.
Уязвимость природно-хозяйственных систем к природным и социально-экономическим факторам воздействия в целом оценивалась по формуле (1):
^Г _ <1 уп Хт1п)х Wn
пхс - („ _у л> (1)
(Лтах лтт)
где
Vпхс—уязвимость природно-хозяйственных систем;
СЬ — коэффициент агроклиматической благоприятности территории;
X! - значение маркера п в районе ц
'п - весовой коэффициент значения маркера.
Рисунок 1. Факторы уязвимости природно-хозяйственных систем.
В рамках оценки уязвимости данные по каждому из выбранных маркеров были нормированы в промежутке от 0 до 1, где 0 - минимальное значение ряда, 1 - максимальное.
Каждый из выбранных маркеров в виде прямой либо обратной связи отражает степень уязвимости ПХС, например, чем большая доля населения не обеспечена водопроводом и чем большая доля водопроводной сети нуждается в замене, тем более уязвимой является система обеспечения населения и хозяйства водой, и т.п. Для показателей с обратной связью (например, площадь посевных земель на душу населения) для расчета уязвимости использовалась формула (2):
Икс = 1/Cli z?(1 - (xXi-XT\) X wn (2)
(Лmax лтЬп)
Проведенная оценка уязвимости административных районов степной зоны по факторам развития сельскохозяйственного производства включала в себя:
1. Фактор демографического воздействия через показатели плотности сельского населения, доли занятых в сельском хозяйстве и размера заработной платы в сельском хозяйстве от среднего по району.
2. Фактор продовольственной безопасности оценивался через площадь посевных земель на душу населения, производство сельскохозяйственной продукции на 1 га посевной площади.
3. Технологический фактор определялся оценкой обеспеченности аграрных предприятий сельскохозяйственной техникой: нагрузка посевной площади на 1 трактор, на 1 комбайн.
4. Агроэкологический фактор - доля эродированных сельскохозяйственных земель, внесение удобрений на 1 га посевной площади, доля кормовых культур в структуре посевов.
Источниками информации выступали базы данных краевой и федеральной статистики, схемы территориального планирования, планы развития поселений, доклады Министерства природных ресурсов и экологии, карты фонда ИВЭП СО РАН.
Классификация ПХС/административных территорий Алтайского края по степени уязвимости и картографическая интерпретация полученных результатов проведена методом геометрических интервалов, с помощью которого границы классов определены на основе интервалов, имеющих геометрическую последовательность. Геометрический коэффициент в этом классификаторе может меняться на обратный к нему в целях оптимизации диапазонов классов. Алгоритм создает геометрические интервалы путем минимизации суммы квадратов числа элементов в каждом классе. Это позволяет добиться примерно равного количества значений в каждом диапазоне, а изменения между интервалами были согласующимися [16]. Нами выделены три диапазона - низкая, умеренная и высокая степень уязвимости.
Результаты исследований и их обсуждение. К наиболее уязвимым территориям к факторам сельскохозяйственного производства относятся муниципальные образования Кулундинской ландшафтной провинции - Угловский, Ключевский и Кулундинский районы, Славгородский муниципальный округ.
Оценка уязвимости по факторам водообеспеченности включает в себя оценку инфраструктурного фактора (степень обеспеченности территории центральным водопроводом и его технического состояния) и качества воды по санитарно-химическим и микробиологическим показателям, по данным ежегодных отборов, проводимых Роспотребнадзором. Низкая степень обеспеченности централизованным водоснабжением (более 20% населения не имеют доступа) в Завьяловском, Волчихинском, Петропавловском и Третьяковском районах. Во всех исследуемых районах водопроводные сети имеют значительную степень износа. Таким образом, все они в достаточной степени уязвимы с позиций водообеспеченности.
Оценка уязвимости к загрязнению окружающей среды включает в себя оценку загрязнения воздуха и размещения отходов и исходит из понятия предельной экологической емкости. Наиболее значимые объемы загрязнения атмосферного воздуха основными загрязнителями закономерно отмечены в городах и поселках городского типа с развитой промышленностью - Рубцовск, Славгород, Алейск, Малиновое Озеро, Благовещенка.
Сводные оценки территории края по степени уязвимости к природным и социально-экономическим факторам воздействия показали, что высокая уязвимость характерна для районов степной зоны (Кулундинская и западная часть районов Южноприалейской провинций) преимущественно за счет факторов сельскохозяйственного производства и низкой благоприятности климата, которая в последние годы усилилась за счет роста числа засух и пыльных бурь, нарушения термического режима и др. (рисунок 2).
Рисунок 2. Сводная оценка уязвимости административных районов степной зоны Алтайского края к факторам природного и социально-экономического характера.
Умеренная уязвимость характерна для северных и восточных муниципальных образований Южноприалейской и значительной части Предалтайской степных провинций с высокой уязвимостью к сельскохозяйственному воздействию и умеренной - по показателям водообеченности.
К районам с низкой уязвимостью относятся предгорные Локтевский, Третьяковский, Смоленский, Алтайский, а также равнинный Новичихинский районы, где на фоне умеренной уязвимости к сельскохозяйственному воздействию отмечаются в основном низкие параметры уязвимости по факторам водообеспеченности и загрязнения окружающей среды.
Заключение. Полученные результаты имеют предварительный характер, собранная база данных представляет собой открытую систему и может быть модифицирована и дополнена в
дальнейшем по времени и широте охвата показателей в зависимости от решаемых задач, но в целом вполне адекватно описывает ситуацию и совпадает с ранее полученными выводами.
Понимание уязвимости и устойчивости природно-хозяйственных систем является важным для разработки эффективных стратегий и мер по управлению и охране окружающей среды. Обращение научного внимания к факторам уязвимости помогает улучшить понимание и прогнозирование последствий хозяйственной деятельности человека на окружающую среду, а также разработать подходы к устойчивому использованию природных ресурсов.
Работа выполнена по государственному заданию FUFZ-2021-0007.
Список литературы
1. Исаченко А.Г. Ландшафты России: экологический потенциал и устойчивость к антропогенным воздействиям // Информационный бюллетень РФФИ. 1996. № 14. 87 с.
2. Данилов-Данильян В.И. Глобальные климатические изменения и водные проблемы России и мира // Век глобализации. 2020. № 4 (36). С. 65-78.
3. Кочуров Б.И. Ноосферная конвергенция и развивающаяся устойчивость России и Казахстана в меняющихся условиях природы и общества // Парадигма. 2021. № 2. С. 7-11.
4. Мирзеханова З.Г. Методика расчета потенциальной природной уязвимости территории. Хабаровск: СП «Эльта», 1993. 49 с.
5. Дмитриев В.В. Подходы к интегральной оценке и ГИС-картографированию устойчивости и экологического благополучия геосистем. I. Интегральная оценка устойчивости наземных и водных геосистем // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 7. Геология. География. 2012. № 3. С. 65-78.
6. Кесорецких И.И. Оценка пространственной и временной изменчивости показателя уязвимости ландшафтов Калининградской области как компонент экологически ориентированного территориального планирования // Балтийский регион. 2015. № 4 (26). С. 162-180. DOI 10.5922/2074-9848-2015-4-10.
7. Оценка уязвимости социально-экономического развития арктической территории России // Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2016. № 6. С. 71-77.
8. Бадина С.В. Количественная оценка уязвимости социально-экономического потенциала российской Арктики в зоне деградации вечной мерзлоты // Региональные исследования. 2017. № 3 (57). С. 107-116.
9. Аскарова М.А., Медеу Ал.А., Медеу Айг., Мусагалиева А.Н. Адаптивная модель влияния изменения климата на природно-хозяйственные системы Казахстана // Хабаршы. География сериясы. 2021. №1 (60). С. 52-60.
10. Семенов Ю.М., Шитов А.В., Климова О.В., Мердешева Е.В. Ландшафтное планирование как база устойчивого социально-экономического развития и сохранения экосистем Алтая // Тенденции пространственного развития современной России и приоритеты его регулирования: материалы Междунар.науч.конф (XIII Ежегодная научная Ассамблея АРГО). Тюмень: ТюмГУ-Press, 2022. С. 475-482.
11. Михеева А.С., Аюшеева С.Н., Бардаханова Т.Б., Ботоева Н.Б., Садыкова Э.Ц. Оценка эколого-экономической устойчивости территориальных природно-хозяйственных систем // Московский экономический журнал. 2022. № 9. DOI: 10.55186/2413046X202279540.
12. Красноярова Б.А. Географические основы устойчивого развития аграрного природопользования в Сибирских регионах: специальность 25.00.24: Автореф. дис. ... д-ра геогр. наук. Барнаул, 2005. 51 с.
13. Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации. СПб. 2017. 106 с.
14. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 124 с.
15. Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems. IPCC. 2019. 864 р.
16. Методы классификации данных [Электронный ресурс]. URL: https://pro.arcgis.com/ru/pro-app/latest/help/mapping/layer-properties/data-classification-methods.htm (дата обращения: 11.12.2023).
