Ландшафтно-экологические основы рационального природопользования и охраны природы

Первый этап исследования — изучение фоновых эталонов и анализ природной ландшафтной структуры региона. Он может быть проведен в нескольких аспектах и сопровождается составлением серии разномасштабных инвентаризационных карт, различающихся по информативности. Этот блок включает ландшафтные, ландшафтно-геохимические и специальные ландшафтно-экологические карты, на которые могут быть вынесены структурно-функциональные параметры, определяющие естественное состояние биосистем (биомасса, продуктивность, биогеохимические особенности живых организмов и отдельных фитоярусов в ландшафтах, и т.п.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.10. Последовательность исследований при экологической оценке и картографировании городских ландшафтов

 

Другим аспектом исследований является природная миграционная структура, выявление основных вещественно-энергетических потоков и особенностей их проявления во всёх типах ландшафтных катен. Результаты эти составляют базис для специальных карт, отражающих природные предпосылки миграции вещества. Их содержание может быть дополнено сведениями по естественной способности природных систем к самоочищению, при оценке которой учитывается характер прихода-расхода вещества и степень геохимического подчинения ландшафтов, а также формы и интенсивность проявления геохимических барьеров и зон выщелачивания. Эго позволяет выделить территории с низким потенциалом к самоочищению, которые наиболее уязвимы к техногенным нагрузкам.

Второй этап исследований посвящен изучению техногенного блока геотехнических систем и выявлению основных типов антропогенных воздействий, в процессе которых формируется весь комплекс антропогенных модификаций ландшафтов. Это предполагает инвентаризацию всех источников загрязнения и анализ техногенных потоков, вовлекаемых в природные миграционные циклы. Сопоставление структуры природного и техногенного блоков позволяет подойти к созданию синтетических карт, на которых находят отражение различные типы природно-антропогенных ландшафтов (агроландшафты, селитебные и пр.) и особенности их пространственной организации. Объектом картографирования являются модификации природных комплексов, возникшие под действием определенных техногенных нагрузок; они сходны как в природном плане, так и по форме антропогенного воздействия. В пределах каждой из них сохраняется единый тип взаимодействия природных и антропогенных факторов, определяющий характер техногенной перестройки ландшафтов и ответные реакции биосистем. Например, внутренняя неоднородность городов наглядно выявляется на ландшафтно-функциональных картах. При их составлении учитывается морфологическая структура природных ландшафтов, показывающая их естественную неоднородность, и функциональные зоны, различающиеся по форме воздействия на природную среду (промышленная, селитебная и др.). Их совместная интерпретация позволяет выделить гомогенные ландшафтно-функциональные комплексы (ЛФК), набор и пространственное сочетание, которых показывают структурную сложность и дифференцированность городских ландшафтов и помогают при выявлении условий формирования техногенных аномалий.

Одновременное рассмотрение двух типов структур определяет логичность построения легенд-матриц, отражающих итог взаимодействия принципиально разных категорий факторов: природных и антропогенных. Анализ карт современных ландшафтов хорошо иллюстрирует основные направления техногенной трансформации их пространственной структуры; особенно четко эти изменения фиксируются в сфере прямого воздействия антропогенных факторов. Такая реорганизация носит двойственный характер, так как тенденции структурных преобразований часто противоположны; усложнение в связи с возникновением новых комплексов вдет параллельно с упрощением за счет исчезновения старых.

Для характеристики современного состояния ландшафтов — третий этап — используется широкий набор карт, среди которых есть как инвентаризационные, так и оценочные. К числу инвентаризационных относятся, например, серии карт, отражающих варьирование различных параметров природных и природно-антропогенных ландшафтов. Так, к ним можно отнести моноэлементные карты, показывающие неоднородность геохимического поля и позволяющие проследить пространственную изменчивость содержаний химических элементов в разных компонентах ландшафтов. В основе их создания лежат материалы, полученные на информационном этапе исследований. 'Другая серия включает специальные оценочные карты, на которых состояние ландшафтов и последствия антропогенных воздействий фиксируются по степени отклонения структурно-функциональных, геофизических и геохимических показателей от их фоновых значений. Такие показатели разнообразны и отражают разные стороны техногенной трансформации ландшафтов и их новые свойства. Сопоставление показателей позволяет оценить масштабы и итоги структурно-функциональной перестройки и ранжировать ландшафты по уровню нарушенности отдельных компонентов. С помощью геохимических показателей на картах хорошо фиксируются зоны прямого и косвенного воздействия антропогенных факторов; качественное своеобразие и интенсивность загрязнения различных ландшафтно-функциональных комплексов; выявляются пространственные закономерности распределения техногенных аномалий и ореолов рассеяния, возникающие при изменении структуры миграционных потоков.

Весь комплекс карт, отражающих современное состояние ландшафтов, составляет базис, необходимый для экологической оценки и отражения ее результатов на специальных оценочных ландшафтно-экологических картах — четвертый этап. При их методической разработке наибольшее значение приобретают параметры, показывающие связи между состоянием ландшафтов и состоянием функционирующих в них биосистем. Экологическая оценка может быть проведена с разных точек зрения в зависимости от выбранного ранга субъектов — по отношению к отдельным видам организмов или целым биоценозам. Важное значение, особенно для урбанизированных территорий, имеет антропоэкологическая оценка, субъектом которой является человек — пятый этап.

Для отражения экологической ситуации в ландшафтах при картографировании используются частные оценки по отдельным показателям, характеризующим различные компоненты или их свойства. Высокой информативностью отличаются интегральные показатели, которые помогают оценить силу воздействия техногенных потоков вещества, а также пути их поступления и особенности перераспределения в ландшафтах. К их числу относятся модуль техногенного давления, индекс общего загрязнения атмосферы твердым веществом, суммарные показатели концентрации и рассеяния химических элементов в разных депонирующих средах, и др. Специальная серия показателей, характеризующих морфологические, физиологические и биогеохимические особенности живых организмов, применяется при оценке экологического состояния ландшафтов по биоиндикаторам. При их выборе учитывается степень универсальности или специфичности, выражающие адекватность реакций биоиндикаторов на изменение экологических условий. Наибольший эффект дает сравнение данных по комплексу информативных оценочных показателей, разные соотношения которых лежат в основе интегральной оценки современного состояния ландшафтов. Совместное использование частных и интегральных оценок увеличивает смысловую нагрузку ландшафтно-экологических карт. Форма выражения интегральной оценки может быть различна: табличная, графическая, в баллах или словесная. Они отличаются по информативности, так как в одних случаях дают итоговый результат оценки степени благоприятности экологической обстановки в ландшафтах, в других же позволяют наглядно показать всю совокупность частных оценок одновременно. Процедуру получения интегральной оценки и способы ее изображения при картографировании можно проследить на конкретном примере. Он посвящен изучению экологического состояния горностепных ландшафтов на аллювиальных террасах р.Баксан в зонах прямого и косвенного воздействия Тырныаузского вольфрам-молибденового комбината —ВМК (рис. 11). Частные оценки получены по шести параметрам, характеризующим уровень загрязнения природных комплексов.

 

 

Рис.11. Оценка состояния ландшафтов в сфере воздействия Тырныаузского вольфрам-молибденового комбината

 

Как универсальный биоиндикатор выбран накипной лишайник Caloplaca elegans , у которого биологическое накопление токсичных химических элементов хорошо коррелирует с интенсивностью техногенных аэральных нагрузок. Ранжирование значений каждого из показателей проведено с использованием трех градаций, показывающих разную степень нарушения свойств компонентов относительно фоновых эталонов. Частные оценки выражены в баллах, наивысший из которых (3 балла) соответствует естественному состоянию показателя. При получении интегральной оценки использован метод суммирования баллов, который выявляет различную степень благоприятности экологической ситуации в ландшафтах, попадающих в сферу воздействия вольфрамово-молибденового комбината. Такие общие оценки могут быть условно изображены на картах в виде круговых диаграмм, иллюстрирующих различные сочетания частных оценок. Их сравнение показывает, что сильный антропогенный прессинг в зоне прямого воздействия вызывает сильное нарушение геохимической структуры ландшафтов. Их низкая оценка обусловлена интенсивным загрязнением воздушного бассейна, формированием геохимических аномалий в почвах и потоков рассеяния в донных отложениях. Неблагоприятный сдвиг экологической ситуации фиксируется по высоким уровням концентрации элементов в лишайниках. В ландшафтах, попадающих в зону косвенного воздействия, соотношение частных оценок и их общий эффект иные. Их состояние более благоприятно, однако хорошо фиксируется увеличение концентрации химических элементов в аэрозолях и донных осадках. Расположение таких диаграмм на картах позволяет получить более полное представление о масштабах влияния ВМК на природную среду и установить факт выхода загрязнения с аэральными и водными потоками с локального уровня на региональный. Эти данные имеют важное значение при проведении антропоэкологической оценки.

На заключительном этапе ландшафтно-экологического картографирования составляется блок прикладных карт, содержание которых связано с разработкой природоохранных мероприятий и прогнозом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 5. Антропоэкологическая оценка ландшафтов

 

Антропоцентрический подход в ландшафтоведении направлен на решение проблем экологии человека. Они многоплановы, а их изучение требует привлечения данных широкого круга естественных и общественных наук, различных социально-экономических дисциплин, медицины, здравоохранения и многих других. Одна из функций географии состоит в исследовании связей, возникающих при взаимодействии человеческого общества с природной средой, что определяет ее важную мировоззренческую роль при решении экологических проблем. Для выполнения этих задач необходима разработка принципов и методов антропоэкологической оценки ландшафтов, в которой состояние здоровья человека является основным критерием. Он обладает способностью адекватно адаптироваться к условиям внешней среды, хотя эти процессы имеют целый ряд генетических и физиологических ограничений и возможны лишь до определенного предела. При изменении ландшафтно-экологической ситуации человек либо находится в состоянии адаптивной нормы, либо не может адаптироваться адекватно происходящим переменам. Эго сопровождается нарушением оптимального равновесия с внешней средой и позволяет говорить о снижении ее комфортности. На этом основании было предложено использовать уровень здоровья населения как важный показатель степени его адаптированности к воздействию экологических факторов.

Его применение позволяет оценить адекватность внешней среды для нормальной жизнедеятельности человека.

Антропоэкологическая оценка предполагает выявление факторов риска и их различных сочетаний в ландшафтах. При ее проведении необходим учет по крайней мере трех групп вопросов: 1) адаптация человека к воздействию природных факторов; 2) существование природных предпосылок болезней; 3) гигиенические аспекты проблемы, связанные с изменением экологических условий в ландшафтах под действием антропогенных факторов.

 

5.1. Природные факторы и адаптация человека

 

Изучение биологии человека в разных природных зонах показало наличие специфических морфо-функциональных особенностей, которые проявляются у отдельных человеческих популяций в сходных природных условиях и не зависят от расовой и этнической принадлежности. Это позволило Т.И.Алексеевой сформулировать представление об адаптивном типе. Он выражает норму биологической реакции человека на воздействие комплекса природных факторов, которая обеспечивает состояние равновесия популяции с природной средой. Такие приспособительные реакции могут быть использованы при изучении связей, возникающих при взаимодействии человеческого организма с экологическими факторами.

В настоящее время выделено несколько адаптивных типов, каждый из которых имеет свои морфо-функциональные черты. Вопросы о роли природных факторов в их происхождении и существующие гипотезы, основанные на сопоставлении данных по современным адаптивным типам с различными палеогеографическими реконструкциями, широко обсуждаются в литературе и во многом остаются дискуссионными. По данным указанных авторов составлена обобщенная схема, которая отражает современные представления об экологической дифференциации человечества в процессе антропогенеза (табл.7). Существует предположение, что эволюция гоминид сопровождалась возникновением и усилением полиморфизма. Адаптивные типы формировались на протяжении всей истории человечества. Они появились в разное время и отражали процессы, связанные с освоением новых экологических ниш в различных природных зопах. Эти процессы могли обостряться на фоне крупных климатических изменений, в частности в связи с похолоданием в конце неогена и неоднократны ми оледенениями четвертичного периода. Преобладание биологической адаптации характерно для первых фаз антропогенеза; на рубеже среднего и верхнего палеолита возросла роль социальных адаптаций.

Изучение современных адаптивных типов позволяет выделить группу экологических факторов, воздействие которых вызывает ответные реакции человеческого организма. В разных регионах действие этих факторов неоднозначно, что позволяет наметить для разных зональных ландшафтов, свои цепочки экологических связей.

Для тропического адаптивного тина Т.И.Алексеева отмечает специфический комплекс морфо-функциональных черт: пониженное развитие скелета, Длины тела и веса, понижение основного обмена и температуры тела, уменьшение толщины жирового слоя, аномальные формы гемоглобина, повышение уровня гамма-глобулинов и др. Такие адаптивные реакции характерны для людей в ландшафтах тропических лесов, развивающихся в условиях постоянно высоких температур и большого количества осадков, способствующих интенсивному выносу химических элементов при кислом выщелачивании. Недостаток биогенов, и в первую очередь Са, хорошо увязывается с особенностями строения тела и низкорослостью тропических популяций. Есть и еще одна причина, что позволяет говорить о синергизме экологических факторов. Она связана с высокой интенсивностью света, определяю щей особенности продукционного процесса и преобладание в растительной пище углеводов над белками, о чем уже упоминалось при рассмотрении первично периодических факторов. Другая цепочка связей складывается в процессе биотических взаимодействии и контактов человека с патогенными организмами (малярийный плазмодии и др.), следствием которых является изменение сывороточных протеинов крови. Вообще, этот адаптивный тип является наиболее древним, как и ландшафты тропических лесов, в которых, очевидно происходило его формирование.