Геосистема

часть предплановых разработок будущего плана. Но из многих проблем прежде

всего надо выбрать главную и общую для географов проблему. Выбор такой

проблемы должен основываться на следующих кретериях (Звонков, 1987):

1. Соответствие проблемы современным общественным и научно – техническим

потребностям.

2. Актуальности значения проблемы на большой период времени (25-30 лет и

более).

3. Наличие научных предпосылок, в частности соответствующих методов

решения проблемы.

Из перечисленных общих критериев следует, что главная задача состоит в

географическом обосновании долгосрочного развития народного хозяйства в его

региональном аспекте, а главная общая для географов научная проблема –

предвидение изменений природной среды в естественных и техногенных

условиях.

1.3.2. Методы физико-географического прогнозирования.

В географических исследованиях широко используется общенаучные методы

прогнозирования или непосредственно, или в специализированной

интерпретации. Так. Наиболее популярный в прогнозировании процесс

экстраполяции составляет основу палеографического, ландшафтно-

индикационного и метода ландшафтно-генетических рядов.

Метод ландшафтной индикации. Этот метод относительно хорошо разработан

в геоботанической части и еще предостаточно используется в ландшафтно-

географическом плане. Он основан на пространственно-временных

корреляционных связей природных компонентов и комплексов и позволяет

определять тенденции их развития и изменения в структуре. Индикаторами

могут быть все природные компоненты и ландшафты, но значение компонентных

индикаторов не универсально. Они могут хорошо работать в пределах одного и

не работать в другом природном комплексе. В процессе экстраполяции ландшафт

можно рассматривать также как фон, который во многом определяет

пространственно – временные особенности нарушения его компонентов,

обеспечивает учет однородности природных условий, особенно при выборе

природных аналогов. Для решения прогностических задач такие исследования

являются предварительными и необходимыми, они позволяют прогнозировать и

экстраполировать изменения природных комплексов с учетом перспектив

хозяйственного развития.

Одним из методических приемов ландшафтно-прогнозной индикации является

анализ структурно-генетических рядов. Основной объект исследования –

пространственные ряды природных комплексов в пределах трансекты – полосы, в

которой они размещаются в том порядке, в каком сменяют друг друга в

процессе развития. Очень хорошо прослеживается смена природных комплексов

от современной дельты Амударьи к пустыне, где в генетическом ряду

закономерно сменяют друг друга природные комплексы.

Показателями пространственно – временных тенденций изменения

природных комплексов в пределах трансекты в данном случае служат :

господство (встречаемость) определенных комплексов в общей структуре

ландшафта; число элементов ряда, отражающих стадии непрерывных изменений

природных комплексов; повторяемость комплексов в ряду. Чаще всего природные

комплексы, входящие в структурно – генетические ряд, переходят друг в друга

постепенно, что свойственно естественным природным комплексам. Размытые

границы индицируют плавность процесса, а резкие – антропогенные нарушения.

Более детально для целей прогноза разработаны приемы использования

экологических рядов растительности, которые отражают связи растительных

сообществ с основными экологическими факторами. Составляют мелкомасштабные

карты, на которых показывают территории, единые по общему направлению смен

растительных сообществ в связи с изменением, например увлажнения , и

крупномасштабные карты с показом наших пространственно – временных

переходов от одного к другому растительному сообществу. Достоинство

прогнозирования с использованием экологических и структурно – генетических

рядов – непрерывность получаемой информации.

Одним из частных прогнозно индикационных методов оценки состояния

природной среды и колебаний климата, не приводящих в настоящее время к

коренным преобразованиям растительного покрова, является метод

фенологических индикаторов. Сущность метода состоит в том, что периоды

поступления прогнозируемых фенологических явлений определяются по

предшествующим феноявлениям – индикаторам, коррелятивно связанным со

временем прогнозируемого явления.

Палеогеографический метод. Этот метод в прогнозировании основан на

экстраполяции тенденций из прошлого через настоящее в будущее. Этот метод

применим в долгосрочном прогнозировании на больших и разнообразных по

ландшафтной структуре территориях. Надежность метода определяется полнотой

и непрерывностью палеогеографической информации, обеспечиваемой правильным

выбором опорных резервов новейших отложений. Используя приемы

палеогеографического анализа, можно получить прогностические данные об

обратимости и необратимости природных процессов и ландшафтов (например,

потепление – похолодание –вновь потепление и связанные с ним смены

ландшафтов); ритмичности развития природных процессов; палеогеографических

аналогах современных ландшафтов; об устойчивости ландшафтов при колебаниях

климата; обратимости или необратимости развития ландшафтов при

катастрофических природных явлениях; об общих тенденциях развития природной

среды и событиях, их усиливающих или ослабляющих.

Для сверх срочного и долгосрочного прогнозов восстанавливают развитие

природной среды за время от нескольких десятков лет до тысячелетий и

используют палеоботанические палеофаунистические методы, например метод

спорово-пыльцевого анализа современных почв. Этот метод позволяет

восстановить картину природы и фазы ее развития за время формирования

современных почв.

Для определений прошлых тенденций развития ландшафта за более

короткие сроки применяют палеогляциологический, депдрохронологический,

лихенометрический методы.

Палеогляциологический метод основан на исследовании ледников –

естественных аккумуляторов атмосферных осадков. По ним можно судить о

естественном и антропогенном загрязнении среды за значительный период

времени. Анализ содержания пыли в годовых слоях ледников позволяет также

определять тенденции изменения в составе приземных слоев воздуха и

прогнозировать по этим данным возможный ход развития естественного и

антропогенного загрязнения атмосферы.

Депдрохронологический метод основан на измерении роста древесных пород

с большим жизненным циклом, который отражает внутрисезонные и многолетние

климатические изменения за несколько сотен лет. При этом изменяется главным

образом радиальный прирост древостоя. Отражая динамику фитомассы лесных

комплексов, он служит показателем их состояния.

По радикальным приростам могут устанавливаться эктраполяционные

прогностические ритмы и тенденции развития природной среды. Например, для

Дальнего Востока получены депдрохронологические ряды за последние 500 лет

для кедра корейского, тиса остроконечного и деревьев других пород. Ряды

отражают цикличность, близкую к цекличности солнечной активности,

цикличность с длиной волны 5-6, 9-15, 20-28, 30-40, 80-100 лет.

Для прогнозирования на еще боле короткие сроки и небольшие площади

можно использовать лихенометрический метод, который (как и

депдрохропологический) не является собственно полеогеографическим методом.

Этот метод основан на изучении лишайников (скорости их роста, размеров,

проективного покрытия, видового разнообразия) испытывающих влияние

загрязнителей.

3. Прогнозирование изменений природной среды в сфере воздействия

крупных промышленных объектов (на примере КАТЭКа).

Прогнозирование изменений природжной среды в сфере воздействия

промышленных объектов по характеру и методам исследований может быть

комплексным и отраслевым.

Комплексное прогнозирование подразумевает изучение сочетания

промышленных объектов разных отраслей. Обычно оно связано с очень крупными

промышленными узлами. Отраслевой подход основан на выделении из суммы

промышленных объектов лишь одной отрасли и оценки ее воздействия на

природную среду. Сильное воздействие на природную среду оказывают и будут

оказывать предприятия черной и цветной металлургии, нефтехимии,

электроэнергетики и другие.

До начала прогнозирования нужна информация о тенденциях развития

природной среды, а также современном состоянии и планах развития хозяйства

региона, в частности о размещении промышленных объектов, их будущих

объемах, технологии и ее воздействии на природу. В большинстве случаев

сложность размещения крупных промышленных предприятий определяется высокой

материалоемкостью их производства, потребностью в энергии и воде, а также

степенью экологичности и технологии. (Звонков Т.В., 19 )

Между природными и промышленными блоками многих геотехнических систем

главные связи осуществляются через воздушные и водные каналы, поэтому

главные объекты прогнозирования это состояние воздуха и воды. Воздушные

массы оказывают воздействие на ландшафт на расстояниях более 60 кмЮ водные

– 30 км, водно-гравитационные (от лиламоотвалов) – на расстоянии в

несколько километров. Колебания в радиусах воздействия определяются рядом

факторов, в том числе природных, ослабляющих или усиливающих техногенные

воздействия: морфометрия рельефа, наличие биохимического барьера,

циркуляционные процессы в атмосфере, способность ландшафта к самоочистке и

другое.

Количественные изменения в состоянии природной среды можно

определить, установив размеры разнонарушенных площадей в границах

промышленного воздействия. Обычно выделяют от двух до четырех зон, в

пределах которых характер изменения природных комплексов определяется

источником воздействия.

Один из актуальных объектов прогнозирования – воздействие на

окружающую природную среду Канско–Ачинского топливно – энергетического

комплекса (КАТЭКа). Этот крупнейший комплекс топливных и энергетических

предприятий создается в экономически освоенной и заселенной части Восточной

Сибири, вдоль ее главной магистрали (юг Красноярского края – запад

Иркутской области). В районе КАТЭКа прогнозируется характер и размеры

воздействия на природную среду крупных ГРЭС, угольных карьеров и других

промышленных предприятий, причем прогноз дается на 20 –30 лет вперед, то

есть с учетом срока ввода в эксплуатацию основных объектов комплекса.

Главными объектами прогнозирования являются изменения в состоянии водных

ресурсов и загрязнения природной среды техногенными и тепловыми выбросами

крупных ГРЭС, которые ежегодно будут сжигать десятки миллионов тонн угля.

Исходя из масштабов промышленных предприятий, в районе КАТЭКа можно ожидать

повышения температуры воды, увеличения испарения в водохранилищах –

охладителях в 5-7 раз, эвтрофикацию озер и изменение ледово – термического

режима водоемов. В воздух будет выбрасываться повышенное по сравнению с

природным поступлением количество серы и золы, но оно может

нейтрализоваться природно – подкисленными почвами и водами. Соединения серы

будут переносится на несколько сот километров к востоку и северо-востоку от

промышленных предприятий КАТЭКа. Следует также отметить неизбежность

изъятий под промышленную застройку части ценных земель, в связи с чем могут

проявится тенденции к изменению структуры сельскохозяйственного и

рекреационного использования соседних территорий. Все это ставит вопрос не

только о значительном усилении в районе КАТЭКа охраны природы, в частности

контроля за ее состоянием по системе мониторинга, но и снижении на природу

техногенных нагрузок (Волков, 1988).

Во всех случаях прогнозирования воздействия крупных промышленных

объектов на природную среду проводится сопряженный анализ фоновой

естественной морфологической структуры ландшафтов и функционирования их

техногенных аналоговых модификаций.

1.3.4. Ландшафтно-геохимические аспекты прогнозирования состояний

геосистем в условиях техногенного воздействия.

Ландшафтно-геохимический прогноз, как часть ландшафтного, направлен на

предсказание потенциально возможных (с учетом воздействия природных и

антропогенных факторов) характеристик вещества геосистем. Его основным

предметом служат изменение поведения вещества в геосистемах топологического

и регионального уровней. (Снытко, Семенов, Мартынов, 1984) Значимость

ландшафтно-геохимического прогноза особенно повышается в предсказании

поведения геосистем в условиях усиливающегося техногенного воздействия.

Поэтому наибольшее внимание в геохимии ландшафтов уделяется прогнозированию

изменений в количестве и составе веществ обусловленных антропогенным

воздействием причем значительная роль отводится изучению устойчивости

геосистем к техногенному загрязнению и способности их к самоочищению от

продуктов техногенеза (Семенов, 1991)

Под устойчивостью геосистем понимается их способность к самоочищению

(Глазовская, 1988), обусловленную скоростью трансформации техногенных

веществ и выноса их за пределы геосистем. Во многом эта способность

обеспечивается совместимостью природных и техногенных потоков вещества.

Устойчивость геосистем определяется как способность природных образований к

сохранению своей структуры и поведения или их восстановлению после

нарушения внешними факторами, то есть способность к саморегуляции.

Ландшафтно-геохимический прогноз, который является частью

ландшафтного, в то же время и часть геохимического прогноза. В принципе

геохимический в любой отрасли естествознания имеет целью предсказания

изменений химического состава объектов исследования.

Таким образом, предметом ландшафтно-геохимического прогноза (как

части геохимического) является изменение поведения вещества, а объектом

(как части ландшафтного прогноза) – геосистемы. Как и перед любым

ландшафтным прогнозом, перед ландшафтно-геохимическим стоит задача выбора

оптимального соотношения между жесткой охраной и разумным преобразованием

геосистем (Исаченко, 1980) . В большей части случаев, даже в условиях

интенсивного воздействия техногенного фактора, природная составляющая

геосистем преобладает над техногенной. Поэтому при прогнозировании прежде

всего следует учитывать естественные изменения природной среды, связанные с

развитием геосистем.

В ландшафтно-геохимическом прогнозировании природные особенности

вещества геосистем рассматриваются как фон прогноза, на который техногенные

факторы накладывают возмущения, приводящие к изменению вещественного

баланса. Накопление этих изменений приводят к возникновению антропогенных

производных геосистем, но геосистема – объект прогноза – по прежнему

остается природным образованием. Лишь в отдельных локусах природной среды

возникает новый класс образований, в которых техногенные факторы довлеют

над природными, - это образования Сачава (1978) предложил называть

геотехническими системами, или контролируемыми геосистемами. Однако и

антропогенные факторы опосредуются природными, в связи с чем создаваемые

человеком сооружения связанные с ними компоненты природной среды в целом

способны изменяться по законам природы. (Исаченко, 1980) Поэтому даже при

интенсивной антропогенизации геосистем основное внимание ландшафтоведов-

геохимиков должны привлекать природные процессы.

Отправными моментами для ландшафтно-геохимического прогноза служат:

1. естественные эволюционные и динамические тенденции и закономерности;

2. планы социально-экономического развития, учитывающие прогресс техники.

Современный уровень знаний о природных процессах , неоднозначность планов

и невозможность предсказания прогресса в технологиях обуславливают

неоднозначность географического прогноза, приводящую его к

многовариантности.

Ландшафтно-геохимический прогноз, обращаясь к устойчивости геосистем,

напрямую смыкается с проблемой нормирования антропогенных нагрузок на

геосистемы.

Нагрузка называется мера антропогенно-технического воздействия на

ландшафт в форме изъятия, привнесения или перемещения веществ аи энергии,

изменения пространственной структуры. Допустимой формой антропогенной

нагрузки считается величина, при которой не происходит существенных

нарушений свойств и функций ландшафта. Основной частью исследований по

определению допустимых норм нагрузки является эксперимент, включающий

обоснование и выбор объектов изучения, измерение нагрузки, определение

зависимости состояния от нагрузки и разработка основ норм.

Ландшафтно-геохимическое нормирование антропогенных воздействий на

природную среду должно базироваться на ландшафтно-динамической концепции

учения о геосистемах. Сачава (1978)

Таким образом, разработка ландшафтно-геохимического прогноза и норм

антропогенных нагрузок на геосистемы, нарду с детальным изучением

естественного развития геосистем, требует использования специальных методов

исследования, объединенных понятием «географический эксперимент». Понятие

эксперимента трактуется в научной, в том числе и географической, литературе

неоднозначно.

Согласно БСЭ (1978) экспериментом называется «метод познания, при помощи

которого в контролируемых и управляемых условиях исследуется явления

действительности» (т.30, с.6). В Географическом энциклопедическом словаре

(1988) указывается, что основной принцип экстремальных методов в

физической географии заключается в наблюдении изменений, происходящих, в

объекте, явление или процессе под воздействием факторов, интенсивность или

продолжительность действия которых может меняться по желанию

экспериментатора. По мнению Э. Неефа (1974), география не может проводить

эксперименты методами точных наук.

В противоположность этим авторам существует точка зрения на эксперимент,

значительно расширяющая его поле деятельности. Сачава (1969) считая что, в

географии имеет право на существование самая широкая трактовка понятия

«эксперимент» , объединяющая детальное изучение в природе географических

явлений в количественно учитываемых условиях. По его мнению, «наблюдение за

изменением в природе под влиянием какого – то фактора, регулируемого

исследователем, -это один из возможных методов экспериментальной географии

использование которого во всех видах экспериментальных работ вовсе не

обязательно». (Сачава, 1969)

С точки зрения таких авторов Семенов , Мамитко (1988); Семенов и другие

(1987); Снытко и другие (1987,1989), термин «эксперимент» можно сравнивать

с такими исследованием процессов в геосистемах, когда экспериментатор может

по своему усмотрению задавать один из параметров.

Сам процесс получения данных в полевых и лабораторных условиях с

принудительным изменением характера и степени воздействия одного из

факторов можно назвать экспериментальным моделированием. В последнее время

методы активных полевых и лабораторных экспериментов, позволяющие в

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5