close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

3542.Оценка степени антропогенной преобразованности природно-техногенных систем

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Е. В. Гривко, О. С. Ишанова
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ АНТРОПОГЕННОЙ
ПРЕОБРАЗОВАННОСТИ ПРИРОДНОТЕХНОГЕННЫХ СИСТЕМ
Рекомендовано к изданию Ученым советом федерального государственного
бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального
образования «Оренбургский государственный университет» в качестве учебного
пособия
для
студентов,
обучающихся
по
программам
высшего
профессионального образования по направлению подготовки 022000.62 Экология
и природопользование
Оренбург
2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 504.61 (076.5)
ББК 20.18я7
Г82
Рецензент – профессор, доктор сельскохозяйственных наук Т. А. Гамм
Гривко, Е. В.
Г82 Оценка степени антропогенной преобразованности природно-техногенных
систем : учебное пособие / Е. В. Гривко, О. С. Ишанова. – Оренбург:
ООО ИПК «Университет», 2013. – 128 с.
ISBN 978-5-4417-0218-8
Учебное пособие предназначено для выполнения работ по
дисциплинам
направления
подготовки
022000.62
Экология
и
природопользование: «Экология», «Практикум по экологии».
Материалы состоят из теоретической и практической частей.
Практическая часть содержит следующие разделы: понятийный аппарат,
сформулированные цель и задачи, описание необходимого оборудования и
материалов, этапы хода работы, содержание и структура отчета о
выполненной работе, контрольные вопросы для самопроверки.
Практикум рекомендован для студентов естественнонаучных,
инженерных и экономических специальностей, изучающих дисциплины
«Экология», «Практикум по экологии», «Биоэкология», «Биология с
основами экологии».
УДК 504.61 (076.5)
ББК 20.18я7
ISBN 978-5-4417-0218-8
© Гривко Е. В., Ишанова О. С., 2013
© ОГУ, 2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Введение…………………………………………………………………………….. 5
1 Пояснительная записка…………………………………………………………... 9
Часть 1 Теоретические материалы по проблеме степени антропогенной
преобразованности природно-техногенных систем (ПТС)……………………… 11
2 Понятийный аппарат…………………………………………………………..…
11
3 Используемые научные подходы в экологических исследованиях…………...
15
4 Характеристика методов, применяемых в ходе реализации экологических
исследований………………………………………………………………………..
24
4.1 Ландшафтно-географические исследования с использованием электронных
карт и математических расчетов экологической напряженности территории……. 26
4.1.1 Характеристика экологического равновесия природно-техногенной
среды………………………….………………………………………………….….. 26
4.1.2 Оценка экологического состояния гео- и экосистем и ее критерии………
30
4.1.3 Показатели оценки состояния гео- и экосистем и их компонентов……....
36
4.1.4 Экологические ситуации и их оценка………………………………..……..
41
4.1.5 Оценка прогнозируемых изменений природной среды…………………...
49
4.1.6 Современные инструменты для оценки экологической ситуации
исследуемой территории…………………………………………………….……..
63
4.2 Биотический анализ. Краткая характеристика метода биотического анализ…..
65
4.2.1 Правила организации некоторых методик биотического анализа………..
67
4.2.2 Работа с определителем растений…………………………………………..
69
4.3 Характеристика физико-химических методов исследования абиотических
компонентов ПТС…………………………………………………………………..
72
4.3.1 Оценка качества водной экосистемы по органолептическим и
гидробиологическим параметрам…………………………………………………
72
4.3.2 Почва как объект исследования……………………………………………
74
4.4 Характеристика способов снижения негативного влияния антропогенных
нагрузок……………………………………………………………………………..
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.4.1 Принцип оптимизации взаимоотношений общества и природы……….…
4.4.2
Организация
экологического
каркаса
территории
как
81
способ
оптимизации системы «природа-общество»……………………………………..
95
Часть 2 Методика подготовки и проведения экологического практикума…….
101
5 Ход практикума…………………………………………………………………..
101
5.1 Этапы реализации практикума………………………………………………...
101
5.2 Методики отбора образцов почвы…………………………………………….
102
5.3 Расчет степени антропогенной преобразованности исследуемых территорий… 103
6 Отчет о выполненной работе…………………………………………………….
110
7 Вопросы для самоконтроля…………………………………………………..….
112
8 Список рекомендованных источников………………………………………….
113
Приложение А………………………………………………………………………
116
Приложение Б………………………………………………………………………
118
Приложение В………………………………………………………………………
120
Приложение Г………………………………………………………………………
121
Приложение Д………………………………………………………………………
124
Приложение Е………………………………………………………………………
126
Приложение Ж……………………………………………………………………...
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
В связи с ростом хозяйственной деятельности человека и существенным
изменением окружающей природной среды появляется острая необходимость в
оценке ее состояния и степени благоприятности для человека и других живых
существ.
А поскольку основными структурными образованиями урбанизированных
территорий выступают природно-техногенные системы, то значение современной
экологии и методов ее исследования среди других наук как области деятельности
человека по защите и восстановлению окружающей среды обитания переоценить
не возможно. В последнее время сформировались определенные приоритетные
научные направления в области природной и техногенной безопасности России:
- идентификация и оценка природной и техногенной опасности территории
Российской Федерации и районирование территорий по степени рисков от
чрезвычайных ситуаций различного характера;
- обобщение и развитие теоретических и практических основ анализа и
управления комплексным риском от чрезвычайных ситуаций природного и
техногенного характера;
- разработка и реализация комплекса эффективных мер по исследованию и
предупреждению чрезвычайных ситуаций;
- совершенствование системы подготовки специалистов по управлению
риском;
- совершенствование и развитие федеральной, региональной и ведомственной
систем
мониторинга,
прогнозирования
и
оценки
комплексного
риска
и
экологической опасности;
- создание единой государственной системы информационного обеспечения
управления риском с применением новых ГИС-технологий.
Так как природно-техногенные системы (ПТС) включают в себя различные
взаимосвязанные компоненты, каждый из которых выполняет специфическую
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
функцию, то окружающая природная среда может рассматриваться как по
отдельным компонентам (атмосфера, вода, почва, биота), так и по ландшафтам в
целом. Обращение к ландшафтам как цельным многокомпонентным геосистемам
связано со следующими преимуществами:
- рассматривается весь комплекс взаимодействующих компонентов и
межкомпонентных связей;
- фиксируются все происходящие или ожидаемые изменения и последствия.
Антропогенные нагрузки и их последствия в значительной степени
определяют состояние современных гео- и экосистем. Понятие «состояние»
характеризует прежде всего временной аспект функционирования и развития
природных и природно-антропогенных объектов. Состояние гео- и экосистем это характеристика их важнейших свойств за определенный более или менее
длительный
промежуток
времени,
формирующихся
под
влиянием
как
естественных, так и антропогенных факторов.
От свойств и состояния гео- и экосистем зависят также важные для
человека
и
уязвимые
при
антропогенных
воздействиях
средо-
и
ресурсовоспроизводящие их функции.
В полной мере эти функции способны выполнять ландшафты, находящиеся
в нормальном, ненарушенном состоянии. Если же природные компоненты
оказываются
нарушенными,
выполнение
названных
функций
становится
неполным или совсем прекращается. Таким образом, все свойства природной
среды, свидетельствующие о степени ее благополучия (неблагополучия),
оказываются экологически значимыми и для человека.
Оценка экологически значимых свойств тесно связана с определением
природного потенциала гео- и экосистем и его устойчивости, то есть
определением способности поддерживать свое нормальное состояние при
антропогенных воздействиях.
Важным также представляется выбор критериев для оценки состояния. Их
можно разделить на покомпонентные (частные) и комплексные (суммарные,
интегральные). Они должны выражать наиболее существенные признаки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
состояния компонентов природной среды и их закономерное сочетание в виде
территориальных и аквальных гео- и экосистем. Необходимость использования
покомпонентных критериев связана с тем, что во многих случаях оценить
природный комплекс в целом очень трудно, не оценив его отдельных сторон.
Потребность же в комплексных показателях возникает тогда, когда необходимо
дать оценку состояния гео- и экосистем не по одному свойству, а по сочетанию
одновременно нескольких свойств, то есть, если говорить о экологической
безопасности природно-техногенной системы. При этом оптимальным следует
считать совместное использование покомпонентных и комплексных критериев
Целесообразно различать экологические (геоэкологические), санитарногигиенические
и
медико-демографические
показатели
состояния
гео-
и
экосистем. К первой группе можно отнести такие показатели, как площади
деградированных земель, стадии дигрессии пастбищ и рекреационных угодий,
площади вырубленных и сгоревших лесов, потеря почвенного плодородия,
уменьшение биологической продуктивности биоценозов, степень антропогенного
евтрофирования водоемов и др. Во вторую группу входят величины кратности
предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в воздухе, водах,
почвах, продуктах питания. Третью группу составляют показатели здоровья
населения, детской смертности, генетических нарушений, продолжительности
жизни населения.
Выбор показателей экологического состояния в значительной степени
определяется уровнем и соответствующим ему рангом гео- и экосистем. На
региональном уровне широко используются показатели, относящиеся к первой и
третьей группам. В качестве операционных территориальных единиц здесь чаще
всего выступают административные районы и области, по которым регулярно
собирается и накапливается значительная по объему экологическая информация.
На локальном и элементарном иерархических уровнях наиболее важное значение
имеют показатели второй группы, однако для их получения необходимы
специальные наблюдения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Различные методы оценки качества среды обитания и состояния ПТС
служат основой многообразных форм экологических исследований, которые
представляют собой средство контроля безопасности производства и качества
производимой продукции во всех отраслях народного хозяйства. Выяснение
химического состава почв, воды, атмосферного воздуха, структуры экосистем
различного типа, осуществляется как в лабораторных, так и в полевых условиях.
Наиболее эффективным подходом при реализации полевых и лабораторных
исследований является комплексный подход.
В контексте вышесказанного одной из задач профессиональной подготовки
бакалавров
в
области
защиты
окружающей
среды
и
экологии
и
природопользования является формирование умений и навыков проведения
комплексных
экологических
техногенных систем.
исследований
естественных
и
природно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Пояснительная записка
Экология – это наука, изучающая живые системы (макросистемы и, в том
числе, природно-техногенные комплексы) с их внутренними и внешними связями.
Унифицированный
алгоритм
проведения
комплексного
учебного
экологического исследования природных объектов (живых макросистем и
природно-техногенных комплексов) включает четыре основных этапа: разработка
маршрута полевого практикума в аудиторных условиях, выезд на исследуемые
объекты с целью оценки его состояния, проведение расчетов уровня
антропогенной нагрузки на основании собранных материалов, формирование
отчета о проведенном исследовании.
Дисциплина «Практикум по экологии» для студентов направления
подготовки 022000 «Экология и природопользование», профиль «Экология»
включает следующие разделы:
- подходы, методы и формы практических работ по исследованию живых
естественных и антропогенных систем в курсе экологии;
- биотические и биоиндикационные методы экологических исследований;
- физико-химические
и
физические
методы
исследования
живых
естественных и антропогенных систем;
- здоровье как критерий качества окружающей среды;
- комплексные исследования природно-техногенных систем.
Все
основные
составляющие
учебного
курса
(лекционная
часть,
практические работы, полевой практикум и самостоятельная работа студентов)
глубоко взаимосвязаны как содержательно, так методически и организационно.
Данные методические указания предназначены для использования во время
практических работ в полевых условиях. Основной задачей практикума - это
знакомство, для обеспечения более углубленного осмысления освоенного
теоретического материала. Кроме того, практикум способствует формированию у
студентов первичных умений и навыков работы с натуральными материалами с
использованием методических указаний как справочного издания.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Важным этапом полевого практикума – формирование отчета. Данная
форма самостоятельной работы, включает картосхемы, рисунки, сводные
таблицы, фоторепортажи, выводы – основной документ, свидетельствующий о
выполнении студентом программы практикума.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Часть 1 Теоретические материалы по проблеме степени
антропогенной преобразованности природно-техногенных
систем (ПТС)
2 Понятийный аппарат
Природно-технические системы (ПТС) – это сложные образования,
которые
включают
техническую
(источник
воздействия)
и
природную
(геоэкосистема, подвергаемая воздействию) составляющие, то каждая из них
выполняет специфическую функцию.
Экологическая ситуации (геоэкологическую) - пространственно-временное
сочетание средообразующих природно-антропогенных условий и экологических
проблем, существенно влияющих на жизнь и деятельность населения.
Оценка экологической ситуации - пространственное соотношение внутри
региона площадей с различной остротой экологических ситуаций
Критерии остроты экологических ситуаций (по Б. И. Кочурову, 1992):
а) качество условий жизни населения;
б) степень сохранности природно-ресурсного потенциала ландшафтов;
в) интенсивность нарушения структуры и свойств ландшафтов.
Показатели остроты экологической ситуации:
а) удовлетворительная;
б) напряженная (конфликтная);
в) критическая;
г) кризисная;
д) катастрофическая.
Экологическая опасность - состояние риска в системе «ПриродаОбщество», связанное с загрязнением окружающей среды и применяемое для
оценки
экологических
последствий
антропогенного характера и т.д.
аварий,
катастроф
природного
и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Состояние гео- и экосистем - это характеристика их важнейших свойств за
определенный
более
или
менее
длительный
промежуток
времени,
формирующихся под влиянием как естественных, так и антропогенных факторов.
Экологические критерии - структурно-функциональные показатели гео- и
экосистем, характеризующие их естественное или измененное состояние.
Экологические нормативы - максимальные величины нагрузок на гео- и
экосистемы,
при
которых
их
основные
структурно-функциональные
характеристики (продуктивность, интенсивность биологического круговорота,
видовое разнообразие, устойчивость и др.) не выходят за пределы естественных
изменений (Современные проблемы, 1992).
Степень доминирования – показатель, который отражает отношение
числа особей данного вида к числу особей всех видов рассматриваемой
группировки.
Эдификаторы – виды, которые своей жизнедеятельностью в наибольшей
степени создают среду для всего сообщества и без которых в связи с этим
существование большинства невозможно (строители сообщества).
Консорция (Л.Г. Раменский, 1952 г.) – совокупность популяции
организмов,
жизнедеятельность
которых
в
пределах
одного
биоценоза
трофически или топически связана с центральным видом – автотрофным
растением.
Детерминант – популяция автотрофного растения, на базе которого
формируется консорция.
Консорты – виды, объединённые вокруг детерминанта.
Концентры (В.В. Мазинг, 1966 г.) – группа консортов того или иного
порядка, объединённые вокруг детерминанта.
Состав консорции – результат длительного процесса подбора видов,
способных существовать в условиях местообитания детерминанта. Любая
консорция представляет собой особую структурную границу биоценоза.
Обилие вида – число особей данного вида на единицу площади или объёма
занимаемого пространства.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частота встречаемости – равномерность (неравномерность) распределения
вида в биоценозе.
Ярусность – вертикальное расслоение биоценозов на равновысокие
структурные части.
Мозаичность – расчлененность в горизонтальном направлении.
Синузия – структурная часть фитоценоза горизонтального расположения
вида сходной группы жизненных форм. Синузия характеризуется определённым
видовым составом и эколого-биологическим единством входящих в неё видов.
Парацеллы – структурные части горизонтального расчленения биоценоза,
отличающиеся составом, структурой, свойствами компонентов, спецификой их
связей и материалом энергетическим обмена.
Экотон – пограничная полоса. Между двумя биоценозами пограничная
зона занимает промежуточное положение, отличаясь от них температурой,
влажностью, освещённостью.
Биотический анализ (изучение местообитания) – изучение участков среды
определенного
типа
(физическое
пространство)
и
особенности
частных
территории (микроместообитания), а также, необходимые для жизнедеятельности
живых сообществ, природные ресурсы (т.е. экологическая ниша).
Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии
окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития
организмов — биоиндикаторов.
Пограничный эффект - признак структурной характеристики биоценозов,
связанный с наличием обширных переходных зон, отличающихся особыми
условиями, способствующими увеличению численности видов и особей в них.
Линейная трансепта – метод для сбора образцов на однородной площади,
когда полагают что в пределах исследуемого участка происходит переход одних
местообитаний и популяций в другие
Квадрат - это инструментальный метод, осуществляемый благодаря
металлической или деревянной квадратной рамки определенной площади,
которую кладут по одну сторону трансепты и исследуют заключенную в рамке
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
группу растительных сообществ. Затем ее переносят вдоль линейной трансепты в
другие точки.
Геоинформационная
система
(ГИС)
-
это
многофункциональная
информационная система, предназначенная для сбора, обработки, моделирования
и анализа пространственных данных, их отображения и использования при
решении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Основное назначение
ГИС заключается в формировании знаний о Земле, отдельных территориях,
местности, а также своевременном доведении необходимых и достаточных
пространственных данных до пользователей с целью достижения наибольшей
эффективности их работы.
Оптимизация природной среды - это система мер, включающая
следующие аспекты: а) рациональное, научно обоснованное и технологически
совершенное использование естественных ресурсов; б) охрана природных
комплексов, включающая систему защиты от техногенной нагрузки в различных
формах, в том числе, особо охраняемые территории, экологический каркас
урбанизированной
территории,
природно-технической
системы;
процессов на строго научной основе.
ландшафтно-географическое
в)
активное
регулирование
зонирование
природных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3
Используемые
научные
подходы
в
экологических
исследованиях
В ходе развития экологии как опытно-экспериментальной сферы научной
деятельности формировались и доминировали различные способы организации
исследований.
Для
современной
экологии
характерно
равноправное
существование следующих подходов:
1) популяционный;
2) экосистемный;
3) синэкологический;
4) биотический анализ;
5) эволюционно-исторический;
6) комплексный,
7) социально-демографический;
8) геоинформационый и другие.
Популяционный подход. Одной из важнейших задач популяционной
экологии было выявление общих закономерностей динамики численности
популяций — как отдельно взятых, так и взаимодействующих (например,
конкурирующих за один ресурс или связанных отношениями «хищник—
жертва»). Для решения этой задачи использовались простые математические
модели —
отдельными,
формулы, показывающие наиболее вероятные связи
характеризующими
состояние
популяции
между
величинами:
рождаемостью, смертностью, скоростью роста, плотностью (числом особей на
единицу пространства), и др. Математические модели позволяли проверять
следствия разных допущений, выявив необходимые и достаточные условия для
реализации того или иного варианта популяционной динамики.
В 1920г. американский исследователь Р. Перль (1879-1940) выдвинул так
называемую логистическую модель популяционного роста, предполагающую,
что по мере увеличения плотности популяции скорость ее роста снижается,
становясь равной нулю при достижении некоторой предельной плотности.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изменение численности популяции во времени описывалось S-образной кривой,
выходящей
на
плато.
Перль
рассматривал
логистическую
модель
как
универсальный закон развития любой популяции. И хотя вскоре выяснилось, что
это далеко не всегда так, сама идея о наличии некоторых основополагающих
принципов, проявляющихся в динамике множества разных популяций, оказалась
очень продуктивной.
Внедрение в практику экологии математических моделей началось с работ
Альфреда Лотки (1880-1949). Свой метод он сам называл «физической
биологией» — попыткой упорядочить биологическое знание с помощью
подходов, обычно применяемых в физике (в том числе — математических
моделей). В качестве одного из возможных примеров он предложил простую
модель, описывающую сопряженную динамику численности хищника и жертвы.
Модель показала, что если вся смертность в популяции жертвы определяется
хищником, а рождаемость хищника зависит только от обеспеченности его
кормом (т. е. числа жертв), то численность и хищника, и жертвы совершает
правильные
колебания.
Затем
Лотка
разработал
модель
конкурентных
отношений, а также показал, что в популяции, увеличивающей свою численность
по экспоненте, всегда устанавливается постоянная возрастная структура (т. е.
соотношение долей особей разного возраста). Позднее им же были предложены
методы расчета ряда важнейших демографических показателей. Примерно в эти
же годы итальянский математик В. Вольтерра, независимо от мнения Лотки,
разработал модель конкуренции двух видов за один ресурс и показал
теоретически, что два вида, ограниченных в своем развитии одним ресурсом, не
могут устойчиво сосуществовать — один вид неизбежно вытесняет другой.
Теоретические исследования Лотки и Вольтерры заинтересовали молодого
московского биолога Г. Ф. Гаузе. Он предложил свою, гораздо более понятную
биологам,
модификацию
уравнений,
описывающих
динамику
численности
конкурирующих видов, и впервые осуществил экспериментальную проверку этих
моделей на лабораторных культурах бактерий, дрожжей и простейших. Особенно
удачными были опыты по конкуренции между разными видами инфузорий.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Гаузе удалось показать, что виды могут сосуществовать только в том случае, если
они ограничены разными факторами, или, иначе говоря, — если они занимают
разные экологические ниши. Данное правило, получившее название «закона Гаузе»,
долгое время служило отправной точкой в обсуждении межвидовой конкуренции и
ее роли в поддержании структуры экологических сообществ. Результаты работ
Гаузе были опубликованы в ряде статей и книге «Борьба за существование» (1934),
которая при содействии Перла вышла на английском языке в США. Книга эта имела
громадное значение для дальнейшего развития теоретической и экспериментальной
экологии. Она несколько раз переиздавалась и до сих пор часто цитируется в
научной литературе.
Изучение популяций происходило не только в лаборатории, но и
непосредственно в полевой обстановке. Важную роль в определении общей
направленности таких исследований сыграли работы английского эколога Чарлза
Элтона (1900-1991), особенно его книга «Экология животных», опубликованная
впервые в 1927, а потом не раз переиздававшаяся. Проблема динамики численности
выдвигалась в этой книге как одна из центральных для всей экологии. Элтон
обратил внимание на циклические колебания численности мелких грызунов,
происходившие с периодом в 3-4 года, а, обработав многолетние данные о заготовке
пушнины в Северной Америке, выяснил, что зайцы и рыси тоже демонстрируют
циклические колебания, но пики численности наблюдаются примерно раз в 10 лет.
Много внимания Элтон уделял изучению структуры сообществ (предполагая, что
структура эта строго закономерна), а также цепям питания и так называемым
«пирамидам чисел» — последовательному уменьшению численности организмов по
мере перехода от нижних трофических уровней к более высоким — от растений к
травоядным, а от травоядных к хищникам. Популяционный подход в экологии
долгое время развивался преимущественно зоологами. Ботаники же больше
исследовали сообщества, которые чаще всего трактовали как целостные и
дискретные образования, между которыми довольно легко провести границы. Тем
не менее, уже в 1920-е годы отдельные экологи высказывали «еретические» (для
того времени) взгляды, согласно которым разные виды растений могут по-своему
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
реагировать на определенные факторы внешней среды, а их распределение вовсе не
обязательно должно совпадать с распределением других видов того же сообщества.
Из этого следовало, что границы между разными сообществами могут быть весьма
размытыми, а само выделение их условно.
Наиболее четко такой, опережающий свое время, взгляд на растительное
сообщество был развит российским экологом Л. Г. Раменским. В 1924 в
небольшой статье (ставшей потом классической) он сформулировал основные
положения нового подхода, подчеркнув, с одной стороны, экологическую
индивидуальность растений, а с другой — «многомерность» (т. е. зависимость
от многих факторов) и
непрерывность всего
растительного покрова.
Неизменными Раменский считал только законы сочетаемости разных растений,
которые и следовало изучать. В США совершенно независимые сходные
взгляды, примерно в те же годы, развивал Генри Аллан Глисон (1882-1975).
В его «индивидуалистической концепции», выдвинутой в качестве антитезы
представлениям Клементса о сообществе как об аналоге организма, также
подчеркивалась независимость распределения разных видов растений друг
от друга и непрерывность растительного покрова. По-настоящему работы
по изучению популяций растений развернулись только в 1950-х и даже 1960-х
годах. В России бесспорным лидером этого направления был Тихон
Александрович Работнов (1904-2000), а в Великобритании — Джон Харпер.
Экосистемный подход. Термин «экосистема» был предложен в 1935
видным английским экологом-ботаником Артуром Тенсли (1871-1955) для
обозначения естественного комплекса живых организмов и физической среды, в
которой они обитают. Однако исследования, которые с полным основанием
можно назвать экосистемными, начали проводиться значительно раньше, а
бесспорными лидерами здесь были гидробиологи. Гидробиология, а особенно —
лимнология с самого начала были комплексными науками, имевшими дело сразу
со многими живыми организмами, и с их средой. Изучались при этом не только
взаимодействия организмов, не только их зависимость от среды, но и, что не
менее важно, — влияние самих организмов на физическую среду. Нередко
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
объектом исследований для лимнологов был целый водоем, в котором
физические, химические и биологические процессы теснейшим образом
взаимосвязаны. Уже в самом начале 20-го века американский лимнолог Эдвард
Бердж (1851-1950) с помощью строгих количественных методов изучает
«дыхание озер» — сезонную динамику содержания в воде растворенного
кислорода, которая зависит как от процессов перемешивания водной массы и
диффузии кислорода из воздуха, так и от жизнедеятельности организмов.
Существенно, что среди последних как производители кислорода (планктонные
водоросли), так и его потребители (большинство бактерий и все животные). В
1930-х годах большие успехи в изучении круговорота вещества и трансформации
энергии были достигнуты в Советской России на Косинской лимнологической
станции под Москвой. Возглавлял станцию в это время Леонид Леонидович
Россолимо (1894-1977), предложивший так называемый «балансовый подход»,
уделяющий основное внимание круговороту веществ и трансформации энергии.
В рамках этого подхода начал свои исследования первичной продукции
(т. е. создания автотрофами органического вещества) и Г. Г. Винберг, используя
остроумный метод «темных и светлых склянок». Суть его в том, что о количестве
образовавшегося при фотосинтезе органического вещества судят по количеству
выделившегося кислорода.
Спустя три года аналогичные измерения были осуществлены в США
Г. А. Райли. Инициатором этих работ был Джордж Эвелин Хатчинсон
(1903-1991), который своими собственными исследованиями, а также горячей
поддержкой
начинаний
многих
талантливых
молодых
ученых,
оказал
значительное влияние на развитие экологии не только в США, но и во всем мире.
Перу Хатчинсона принадлежит «Трактат по лимнологии» — серия из четырех
томов, представляющая собой самую полную в мире сводку по жизни озер.
В 1942 в журнале «Эколоджи» вышла статья ученика Хатчинсона,
молодого и, к сожалению, очень рано умершего эколога — Раймонда Линдемана
(1915-1942), в которой была предложена общая схема трансформации энергии в
экосистеме. В частности, было теоретически продемонстрировано, что при
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
переходе энергии с одного трофического уровня на другой (от растений к
травоядным животным, от травоядных — к хищникам) количество ее
уменьшается
и
организмам
каждого
последующего
уровня
оказывается
доступной только малая часть (не более 10%) от той энергии, что была в
распоряжении организмов предыдущего уровня.
Для самой возможности проведения экосистемных исследований очень
важным было то, что при колоссальном разнообразии форм организмов,
существующих
в
природе,
число
основных
биохимических
процессов,
определяющих их жизнедеятельность (а следовательно — и число основных
биогеохимических ролей!), весьма ограничено. Так, например, самые разные
растения (и цианобактерии) осуществляют фотосинтез, при котором образуется
органическое вещество и выделяется свободный кислород. А поскольку
конечные продукты одинаковы, то можно суммировать результаты активности
сразу большого числа организмов, например, всех планктонных водорослей в
пруду, или всех растений в лесу, и таким образом оценить первичную продукцию
пруда или леса. Ученые, стоявшие у истоков экосистемного подхода, хорошо это
понимали,
а
разработанные
ими
представления
легли
в
основу
тех
крупномасштабных исследований продуктивности разных экосистем, которые
получили развитие в разных природных зонах уже в 1960-1970-х годах.
К экосистемному подходу примыкает по своей методологии и изучение
биосферы. Термин «биосфера» для обозначения области на поверхности нашей
планеты, охваченной жизнью, был предложен в конце 19-го века австрийским
геологом Эдуардом Зюссом (1831-1914). Однако в деталях представление о
биосфере, как о системе биогеохимических циклов, основной движущей силой
которых является активность живых организмов («живого вещества»), было
разработано уже в 1920-30-х годах российским ученым Владимиром Ивановичем
Вернадским (1863-1945). Что касается непосредственных оценок этих процессов,
то их получение и постоянное уточнение развернулось только во второй
половине 20-го века, и продолжается до сих пор.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Синэкологический
подход.
Сущность
синэкологического
подхода
заключается в изучении биотических компонентов экосистемы. Основными
принципами являются:
1) поэтапность сукцессионных изменений;
2) сбалансированность взаимосвязей в климаксовых сообществах.
Данный подход используется для решения вопросов рационального
использования природных ресурсов.
Изучение мест обитания или биотический анализ. Сущностью
биотического анализа является изучение участков среды определенного типа
(местообитание,
физическое
пространство),
а
также
необходимые
для
жизнедеятельности живых сообществ природные ресурсы (экологическая ниша)
и частные территории (микро местообитания). Данный подход включает
принципы следующих методов:
а) методы по оценке размеров популяций: объективные и субъективные;
1. Объективные методы: прямые и косвенные.
К прямым методам относят:
- метод квадрата (определение плотности или частоты проективного
покрытия);
- метод прямого наблюдения;
- метод фотографирования;
- метод прямого учета;
- метод сбора организмов или образцов.
К косвенным методам относят:
- метод повторного отлова и мечения (определение индекса Линкольна);
- метод изъятия.
2. Субъективные методы определяют обилие и покрытие популяции или
экосистемы по стандартным шкалам;
б) изучение
растительных
ассоциаций
(группы,
сообщества)
с
доминирующим одним или двумя видами (например: ковыльно-полынная
ассоциация характерна для Оренбургских степей).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) метод
индикационных
исследований
(например:
при
изучении
лишайников - определение объёма кислорода).
г) этологический метод (изучение поведения животных).
Эволюционно-исторический подход. Сущность подхода заключается в
изучении изменений связанных с развитием жизни и истории цивилизации,
позволяющих понять закономерности, действовавшие до появления человека и
после этого события.
Данный подход включает в себя принципы методов геологических
исследований и математического моделирования исторического развития
экологических ситуаций в биосфере. Его значение состоит в следующем:
1. Долгосрочный прогноз возможных биосферных изменений, позволяющих
сделать выводы о характере вероятных будущих преобразований в биосфере.
2. Изучение соотношения видов в ископаемых сообществах.
3. Изучение реликтов и эндемиков (гинго и тисс ягодный).
Ранее этими вопросами занималась палеонтология и археология, но с
дополнением
экологического
содержания
появилась
возможность
изучать
закономерности изменения климата и закономерности конвергентной коэволюции.
Комплексный подход. Сущность подхода заключается в разработке
критериев оценки состояния компонентов природно-техногенной системы. В
настоящее время в практике оценочных исследований в качестве признаков
применяют нормативные санитарно-гигиенические показатели и комплексные
экологические критерии. Одни из таких индикаторов состояния экологических
систем выступает суммарный показатель ( X s ), рассчитываемый по формуле 3.1:
Xs
1
n
n
X i Ki
i 1
где n – число компонентных критериев;
X i – показатель компонента (в относительных величинах);
K i – массовый коэффициент показателя.
(3.1)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Геоинформационный
окружающий
нас
мир,
подход.
Это
опирающийся
система
на
новых
современные
взглядов
на
компьютерные
технологии для картирования и анализа объектов реального мира, а также
событий, происходящих на нашей планете. Этот подход объединяет основы
прикладной информатики в области традиционных операций работы с базами
данных, такими как запрос и статистический анализ, принципы экологической
статистики с преимуществами полноценной визуализации и географического
(пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Данный подход
позволяет
формировать
эколого-информационный
портрет
регионов
и
разрабатывать системы мер по принятию экологически грамотных решений
специалистами в области защиты окружающей среды.
Социально-демографический
подход.
Система
методов
оценки
и
прогноза развития изменений в состоянии здоровья социальных групп
населения по различным показателям.
Степень
зависимости
общей
заболеваемости
от
качества
среды
рассчитываемый по формуле 3.2:
P
Pф
где
1
Pma
Pф
Pф (1 10 a
bK
(3.2)
)
P
- отношение общей заболеваемости к фоновой заболеваемости
Pф
при
отсутствии
экопатологий,
т.е.
заболеваний,
вызванных
неблагоприятными экологическими факторами;
Pmax – условная максимальная заболеваемость (100 % заболеваемость
из-за загрязнения среды);
а, b – параметры логистической функции;
К – общая загрязненность среды.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4 Характеристика методов, применяемых в ходе реализации
экологических исследований
Нарастающее использование природных ресурсов, углубление процессов
освоения территорий и негативные последствия хозяйственной деятельности
человека, выражающиеся в загрязнении, нарушении и деградации окружающей
природной среды, привели к изменению облика и разрушению природных
ландшафтов России. Все это можно рассматривать как утрату национального
природного наследия с далеко идущими и труднопредсказуемыми последствиями
не только для России, но и всего мира в целом. Наиболее серьезной проблемой
при этом является утрата биологического и географического (ландшафтного)
разнообразия, а также неповторимости (уникальности) природных объектов, их
эстетической привлекательности.
Современный ландшафт представляет собой природно-антропогенный
комплекс, в пределах которого природные, антропогенные, географические,
этнические и социокультурные факторы находятся в тесном взаимодействии,
образуя однородную по условиям развития, единую неразрывную, присущую
данному региону или местности систему – геоэкосоциосистему или природнотехногенную систему.
К
таким
системам
относятся
городские
и
сельские
поселения,
сельскохозяйственные системы, отдельные промышленные предприятия и
индустриальные зоны, транспорт и транспортные коммуникации, энергетические
системы, горно-рудные предприятия вместе с зонами их влияния, рекреационные
системы и др.
Природно-техногенные системы (ПТС) отличаются двойственностью, как
это видно из самого термина. С одной стороны, первоначальные природные их
особенности в значительной степени изменены, и состояние ПТС определяется
антропогенной нагрузкой на них. С другой стороны, основные особенности их
функционирования во многом зависят от природных условий, в которых эти
системы размещаются. Основные компоненты ландшафта, такие как рельеф,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
геологическое строение, климат и до некоторой степени природные воды
сохраняют свои основные особенности и в пределах ПТС, оказывая решающее
влияние на состояние природно-техногенной системы.
Выявление степени экологического состояния и степени антропогенной
преобразованности ПТС проводят с помощью различных методов и средств
экологических исследований. Последние постоянно изменяются: привлекаются
новые подходы, используются новые принципы, явления, часто из далеких
областей знания.
Под методом исследования в энциклопедической трактовке понимается
достаточно универсальный и теоретически обоснованный способ определения
состава безотносительно к определяемому компоненту и к анализируемому объекту.
Когда говорят о методе исследования, имеют в виду принцип, положенный в основу,
количественное выражение связи между составом и каким-либо измеряемым
свойством; отобранные приемы осуществления, включая выявление и устранение
помех; устройства для практической реализации и способы обработки результатов
измерений. Методика исследования – это подробное описание этапов реализации
изучения данного объекта с использованием выбранных методов.
В связи с выше сказанным комплексное
экологическое исследование
включают в себя изучение абиотических и биотических компонентов, связанных
с естественным сообществом, обнаруженных в определённом географическом
районе, т.е. эдафические, топографические, климатические, биологические и
экологические факторы данного природно-территориального комплекса.
При проведении такого исследования необходимо выполнить следующие шаги:
- ландшафтно-географические исследования (составление плана - карты
исследуемого участка);
- биотический анализ (определение перечня обитающих видов с помощью
определителя и оценка их численности);
- физико-химические исследования (изучение состояния экологических
сред
как
абиотических
факторов
природно-территориального
оказывающие воздействие на живые организмы);
комплекса,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- комплексная оценка экологического риска исследуемой системы (оценка
уровня антропогенной нагрузки и экологической опасности исследуемой
территории по доле деградации ландшафта и другим критериям).
4.1 Ландшафтно-географические исследования с использованием
электронных
карт
и
математических
расчетов
экологической
напряженности территории
4.1.1 Характеристика экологического равновесия природно-техногенной
среды
Экологическое равновесие – это динамическое состояние природной среды,
при котором она устойчиво функционирует, т.е. улучшается качество жизни людей,
сохраняется при этом потенциальная емкость экосистем, обеспечивающая жизнь.
При
этом
основными
функциями
природной
среды
будут
функции
самовосстановления и самоочищения. Экологическое равновесие ПТС сохраняется
при допустимых антропогенных нагрузках, не превышающих емкость территории.
Емкость территории – это количественно выраженная способность ландшафта
удовлетворять
потребности
населения
данной
территории
без
нарушения
экологического равновесия. Выделяют потребности в площадях для строительства, в
воде, в рекреационных ресурсах и т.п. Показателем, характеризующим потребности
населения, является демографическая емкость – максимальное количество жителей,
которое может проживать в границах района, при условии обеспечения потребностей
населения и сохранения экологического равновесия.
Считается, что территория находится в состоянии полного экологического
равновесия, если природная
среда обеспечивает воспроизводство
своих
компонентов, фито- и зоомассы этих территорий сбалансированы и сложившееся
биоразнообразие сохранено, степень геохимической активности ландшафтов и
степень
биохимической
активности
экосистем
соответствуют
уровню
антропогенного загрязнения, а уровень физической устойчивости ландшафтов
соответствует силе техногенных нагрузок, т.е. его преобразованности. Полное
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
экологическое равновесие зависит от климатических и гидрологических условий
местности, лесистости, хозяйственного освоения территории.
Характеристиками
определяющими
способность
функционирования
экологическое
территории,
ее
равновесие,
экологическая
природно-техногенной
являются:
емкость,
среды,
репродуктивная
геохимическая
и
биохимическая активность, устойчивость территорий к физическим нагрузкам.
Эти характеристики выражаются количественными показателями, которые
представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Характеристики функционирования ПТС
Показатель
Краткая характеристика
Репродуктивная
Характеризует способность территории воспроизспособность территории
водить основные компоненты природной среды:
кислород атмосферного воздуха, воду, почвеннорастительный покров
Экологическая
емкость Плотность биомассы представителей животного и
территории
растительного мира на единицу территории, с
учетом оптимального состава и численности для
данного природно-географического района
Геохимическая активность Характеризует
способность
территории
территории
перерабатывать и выводить за свои пределы
продукты
техногенной
деятельности
–
загрязняющие вещества
Биохимическая
Обусловлена
способностью
территории
активность территории
биологически
перерабатывать
органические
загрязнения и нейтрализовать вредные воздействия
неорганических загрязняющих веществ
Устойчивость территории Характеризует сопротивляемость ландшафта к
к физическим нагрузкам
физическим
антропогенным
нагрузкам
(воздействие застройки, транспорта, инженерной
инфрастуктуры, рекреационных зон и т.п.)
Полное экологическое равновесие освоенных территорий не всегда достижимо. Поэтому кроме полного различают условное и относительное экологическое
равновесие территорий. При условном экологическом равновесии компоненты
природной среды не воспроизводятся в полной мере. При относительном
экологическом равновесии не соблюдаются как условия воспроизводимости компонентов природной среды, так и условия баланса биомассы; при этом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
геохимическая, биохимическая активности, а также физическая устойчивость
территории соответствуют антропогенным воздействиям.
Приблизить
экологического
природно-техногенную
равновесия
можно,
экосистему
увеличивая
к
площади
состоянию
естественных
ландшафтов и озелененных территорий города, а также снижая антропогенные
нагрузки. Для этого используется комплекс природоохранных мероприятий по
снижению
негативного
воздействия
хозяйственной
деятельности
на
окружающую среду.
С развитием урбанизации антропогенные нагрузки на окружающую среду
возрастают: повышается плотность населения, разрастаются территории городов
и агломераций, возрастает плотность застройки городских территорий и
насыщенность
их
инженерной
инфраструктурой,
увеличиваются
объемы
промышленного производства, растет уровень автомобилизации. Все это ведет к
обострению экологических проблем природно-техногенной среды.
Антропогенные нагрузки и их последствия в значительной степени
определяют состояние современных гео- и экосистем. Понятие «состояние»
характеризует прежде всего временной аспект функционирования и развития
природных и природно-антропогенных объектов.
Понятие «экологическое состояние» характеризует условия жизнеобитания
людей в пределах определенной конкретной территории или акватории. С позиций
геоэкологии,
важнейшим
фактором,
формирующим
свойства
природно-
антропогенных гео- и экосистем, выступает хозяйственная деятельность человека.
Естественно, что ее последствия в первую очередь определяют условия
жизнеобеспечения населения. В связи с этим экологическое состояние гео- и
экосистем можно рассматривать как совокупность показателей, характеризующих
последствия их антропогенных изменений за определенный более или менее
длительный промежуток времени (А. Г. Емельянов, О.А.Тихомиров, 2000).
Характеристика экологического состояния геосистем макрорегионального
уровня основана на более общих показателях, причем нередко приходится
сталкиваться с недостатком информации и использовать косвенные критерии.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
А. Г. Исаченко и Г. А. Исаченко (1995) выделяют две категории таких критериев
преобразованности природных систем.
Характеризуя первую категорию показателей антропогенных нагрузок в
случаях отсутствия прямых данных об экологическом эффекте воздействия
различных антропогенных источников, судят о возможных последствиях косвенно,
по характеру самого источника. Например, количественный учет структуры вредных
атмосферных выбросов конкретных источников загрязнения дает представление о
концентрации соответствующих примесей в воздушном бассейне изучаемой
территории. Точно так же количество внесенных в почву удобрений и пестицидов
позволяет судить о степени загрязнения вод и почв, хотя такое суждение не может
заменить прямых наблюдений за содержанием этих ингредиентов в водоемах и
миграцией их в природных и природно-антропогенных системах.
Вторая категория критериев характеризует реакцию населения на качество
среды обитания. Это, прежде всего, медико-географические показатели, т. е.
данные о заболеваемости людей «экологическими» болезнями техногенного
происхождения.
Разумеется,
данные
показатели
используют
с
большой
осторожностью, так как связи между экологическим состоянием территории и
здоровьем населения носят опосредованный (через социальную среду) характер.
Выбор показателей экологического состояния в значительной степени
определяется уровнем и соответствующим ему рангом гео- и экосистем.
В связи с этим целесообразно, так же, различать следующие показатели состояния гео- и экосистем:
- экологические (геоэкологические);
- санитарно-гигиенические;
- медико-демографические.
К первой группе можно отнести такие показатели, как площади
деградированных земель, стадии дигрессии пастбищ и рекреационных угодий,
площади вырубленных и сгоревших лесов, потеря почвенного плодородия,
уменьшение биологической продуктивности биоценозов, степень антропогенного
евтрофирования водоемов и др. Во вторую группу входят величины кратности
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в воздухе, водах,
почвах, продуктах питания.
Третью группу составляют показатели здоровья населения, детской
смертности, генетических нарушений, продолжительности жизни населения.
На региональном уровне широко используются показатели, относящиеся к
первой и третьей группам. В качестве операционных территориальных единиц
здесь чаще всего выступают административные районы и области, по которым
регулярно собирается и накапливается значительная по объему экологическая
информация. На локальном и элементарном иерархических уровнях имеют
важное значение показатели второй группы, однако для их получения
необходимы специальные наблюдения.
4.1.2 Оценка экологического состояния гео- и экосистем и ее критерии
Поскольку антропогенное воздействие на природу часто влечет за собой
негативные последствия, возникает необходимость оценки экологического
состояния гео- и экосистем и их компонентов. Оценка рассматривается как
выявление степени благоприятности или неблагоприятности последствий
трансформации природных систем с точки зрения условий жизни и деятельности
населения. В общем виде это понятие обычно используется как мнение,
суждение, представление о качестве, достоинстве чего- либо. В геоэкологии и
природопользовании цель оценки состоит в том, чтобы определить в первую
очередь возможный ущерб от негативных последствий вмешательства человека в
природные процессы с тем, чтобы выбрать наилучший вариант хозяйственного
использования территории и акватории и их ресурсов.
Оценка предполагает наличие объекта (что оценивается) и субъекта
(с каких позиций оценивается). В качестве объектов выступают гео- и
экосистемы и их компоненты разной степени трансформации. Субъектами чаще
всего служат виды хозяйственной деятельности человека и сам человек (точнее,
население конкретной территории). В связи с этим выделяют два направления
оценки — технологическое (производственное) и социально-экологическое.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В
первом
случае
субъектами
выступают
различные
виды
производства
(строительство, сельское хозяйство и др.). Во втором случае изучение последствий
хозяйственной деятельности проводят с позиций, определяющих условия жизни и
здоровья населения. Отсюда оценка — соотнесение показателей из мнения свойств
гео- и экосистем с состоянием или требованиями субъекта. Одна и та же система
разными субъектами может быть оценена неодинаково, поэтому ее оценка может
быть многозначной, в то время как результат измерения однозначен.
Сущность оценки состоит в сравнении показателей фактического состояния
окружающей среды с заранее определенными критериями, т.е. с признаками, на
основе которых проводится сравнение. В качестве критериев могут выступать
показатели исходного состояния наблюдаемых объектов, их естественные
(фоновые) характеристики, а также различные нормативные показатели,
характеризующие допустимые меры воздействия человека на природные
системы.
Критерии
оценки
экологического
состояния
можно
разделить
на
покомпонентные (частные) и комплексные (суммарные, интегральные). Они
должны выражать наиболее существенные признаки состояния компонентов
природной среды и их закономерных сочетаний в виде территориальных и
аквальных гео- и экосистем. Необходимость использования покомпонентных
критериев связана с тем, что во многих случаях оценить природный комплекс в
целом очень трудно, не оценив его отдельных сторон. Потребность же в
комплексных показателях возникает тогда, когда необходимо дать оценку
состояния гео- и экосистем не по одному свойству, а по сочетанию одновременно
нескольких свойств. Оптимальным следует считать совместное использование
покомпонентных и комплексных критериев.
Оптимальным
следует
считать
их
К покомпонентным экологические критерии
гигиенические
критерии
(ПДК,
ПДС,
ПДВ,
совместное
использование.
можно отнести санитарнокоторые
устанавливают
и
рассчитывают исходя из требований экологической безопасности населения
(т.е. применительно к здоровью человека).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В настоящее время в практике оценочных исследований в качестве
признаков для сравнения чаще всего применяют нормативные показатели —
санитарно-гигиенические и экологические критерии.
Санитарно-гигиенические критерии устанавливают исходя из требований
экологической безопасности
населения
(т.е. применительно
к здоровью
человека). К ним в первую очередь относятся нормы предельно допустимых
концентраций (ПДК) загрязняющих веществ в воздухе, водах, почвах и
продуктах питания, а также нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ) в
воздух и предельно допустимых сбросов (ПДС) в водоемы. ПДК — это
максимальная концентрация веществ, не влияющая негативно на здоровье людей
настоящего и последующих поколений при воздействии на организм человека в
течение всей его жизни. ПДВ и ПДС называют максимальные объемы
поступающих веществ в единицу времени (соответственно в воздух и водоемы),
которые не ведут к превышению их ПДК в сфере влияния источника загрязнения.
В
каждом
конкретном
случае
эти
объемы
рассчитывают
исходя
из
производственных мощностей изучаемого источника загрязнения и данных о
вредных
последствиях
выделяемых
ингредиентов.
В
настоящее
время
разработано большое число нормативов допустимого содержания веществ и
энергии различного происхождения (химических, физических, биологических).
Только ПДК химических веществ установлено в воде около 1500, в атмосферном
воздухе — более 450, в почве — более 100.
Степень загрязнения природной среды принято оценивать по кратности
превышения ПДК, ПДВ и ПДС, классу опасности (токсичности) веществ,
допустимой
повторяемости
концентраций
заданного
уровня,
количеству
загрязняющих веществ. В случае одновременного присутствия нескольких
загрязняющих
веществ
(что
весьма
распространено)
используются
так
называемые суммарные показатели. Так, при наличии веществ с одинаковой
степенью вредности суммарный показатель загрязнения Cs может быть определен
по следующей формуле 4.1:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
n
Cs
i 1
Ci
ПДК i
(4.1)
где Сi — фактическая концентрация i-го загрязнителя.
Санитарно-гигиенические критерии, несмотря на широкое их применение в
практике
природопользования,
лишь
частично
отвечают
требованиям
экологической оценки. Значения ПДК территориально не дифференцированы,
они не учитывают влияния реальной физико-географической ситуации (климат,
геохимические условия, состав природных вод и др.). При их разработке часто не
принимаются во внимание процессы превращения загрязняющих веществ при
переходе из одной среды в другую, их миграционные свойства, способность
накапливаться в отдельных компонентах экосистем и вызывать вторичное
загрязнение.
Наконец,
санитарно-гигиенические
нормы,
установленные
применительно к организму человека, не учитывают свойств других организмов.
Допустимые для человека уровни загрязнения могут привести к нарушению
состояния многих видов растений и животных, а соответственно их сообществ и
экосистем в целом. Последствия антропогенных изменений природы связаны не
только с загрязнением среды, но и с другими формами трансформации
(например, механическим нарушением структуры гео- и экосистем). В связи с
этим для оценки состояния окружающей среды наряду с ПДК, ПДВ и ПДС
необходимо использовать и экологические критерии.
Экологические критерии — структурно-функциональные показатели гео- и
экосистем, характеризующие их естественное или измененное состояние. Для части
из них установлены экологические нормативы — максимальные величины нагрузок
на гео- и экосистемы, при которых их основные структурно-функциональные
характеристики (продуктивность, интенсивность биологического круговорота,
видовое разнообразие, устойчивость и др.) не выходят за пределы естественных
изменений (Современные проблемы, 1992). Они призваны определить область и
границы допустимого состояния природных систем и дозволенного воздействия на
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
них со стороны человека. Установлены нормативы сельскохозяйственного,
лесохозяйственного, рекреационного воздействия на гео- и экосистемы, но они
имеют преимущественно производственную, а не экологическую направленность
(нормы выпаса скота, внесение удобрений и пестицидов, величины рекреационных
нагрузок на ландшафты и др.). Слабо разработаны нормативы допустимых
преобразовательных воздействий (распашка, мелиорация, застройка земель), почти
отсутствуют нормативные показатели, характеризующие функционирование гео- и
экосистем в условиях различных антропогенных нагрузок.
Покомпонентные
экологические
критерии
используют
для
оценки
состояния воздуха, почв, вод, биоты. К ним относятся такие показатели, как
содержание диоксида углерода в атмосферном воздухе и биогенных веществ в
водах водоемов, процент деградированных земель, содержание гумуса в почвах,
лесистость территорий, видовое разнообразие растений и животных и многие
другие. По их колебанию можно с большой достоверностью установить
изменения природных
систем под влиянием как естественных, так и
антропогенных факторов.
К
комплексным
экологическим
критериям
относятся
показатели,
характеризующие состояние гео- и экосистем в целом. Они могут быть получены
на основе суммирования покомпонентных критериев или путем нахождения
общесистемных индикаторов. Один из способов получения суммарного
показателя (Xs) представляет собой расчет по следующей формуле 4.2:
Xs
1
n
n
xi K i
i 1
где n - число покомпонентных критериев;
xi - показатель компонента (в относительных величинах);
K i - массовый коэффициент показателя.
(4.2)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поиск общесистемных индикаторов состояния антропогенного изменения
природной среды — сложная и еще нерешенная задача. Предложен ряд
показателей, количественно характеризующих структуру и функционирование
гео- и экосистем. Среди них можно выделить интенсивность биологического
круговорота, определяемую как отношение массы ежегодной биологической
продукции к общей биомассе; естественную способность гео- и экосистем к
самоочищению, обусловленную особенностями взаимосвязей и скоростью
биологического круговорота; энерго-вещественный баланс природных систем и
др. В условиях городских геосистем показателем экологического состояния
окружающей среды может служить здоровье населения (уровень младенческой
смертности, врожденные аномалии развития новорожденных, заболеваемость
детей и взрослых и др.).
Рассмотренные критерии дают возможность оценить степень и направление
изменений природных комплексов и их компонентов как во времени, так и в
пространстве. Временные (динамические) показатели характеризуют скорость
нарастания неблагоприятных изменений природной среды (например, скорость
накопления тяжелых металлов в почве, скорость прироста площадей эрозии и
др.). Пространственные критерии характеризуют размеры ареалов, в пределах
которых проявляются антропогенные нарушения природных комплексов и их
компонентов. Они могут быть выражены как относительными показателями
(например, процент площади земель, выведенных из землепользования), так и
абсолютными величинами (например, в виде площадей деградированных
территорий).
Для оценки состояния окружающей среды с помощью рассмотренных
критериев необходимо ранжировать их величины по нескольким градациям
относительно неизмененных или, наоборот, полностью нарушенных объектов
исследования. Затем каждой градации присваивается определенная степень
благоприятности или неблагоприятности последствий изменения природных
систем исходя из конкретных условий изучаемой территории.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.1.3 Показатели оценки состояния гео- и экосистем и их компонентов
Многие элементы и компоненты гео- и экосистем одновременно являются
ценными
природными
ресурсами,
которые
широко
используются
в
хозяйственной деятельности человека. Естественно, что от состояния ресурсов в
большой
степени
природопользования
зависит
—
их
использование.
определение
Одна
показателей,
из
важных
позволяющих
задач
оценить
природные и природно-антропогенные комплексы. В связи с этим рассмотрим
некоторые показатели (индексы, коэффициенты), применяющиеся для оценки
гео- и экосистем и их отдельных компонентов (ресурсов).
Оценку экологического состояния атмосферного воздуха обычно проводят
с
помощью
санитарно-гигиенических
показателей.
Степень
загрязнения
воздушного бассейна определяют по кратности превышения ПДК с учетом класса
опасности ингредиентов, суммарного биологического действия загрязненного
воздуха и частоты превышения ПДК. Для оценки степени загрязнения воздушной
среды используется суммарный санитарно-гигиенический критерий — индекс
загрязнения атмосферы (ИЗА).
Он представляет собой относительный показатель, величина которого
зависит от концентрации вещества в анализируемой точке, кратности его ПДК и
количества веществ, загрязняющих атмосферу. Индекс загрязнения определяют
по следующей формуле:
n
ИЗА=
i 1
Ci
ПДК i
Ki
(4.3)
где Сi - концентрация i-го вещества;
ПДКi - среднесуточная ПДК i-го вещества;
Кi
-
коэффициент,
принимающий
значения
1,7, 1,3,
соответственно 1, 2, 3, 4-му классам токсичности веществ.
1,0,
0,9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Величины ИЗА меньше 2,5 соответствуют чистой атмосфере; 2,5 - 7,5 слабозагрязненной атмосфере; 7,5 - 12,5 - загрязненной атмосфере; 12,5 - 22,5 сильнозагрязненной атмосфере; 22,5 - 32,5 - высокозагрязненной атмосфере;
более 52,5 - экстремально загрязненной атмосфере.
Состояние вод поверхностных водоемов (а также подземных вод)
оценивается по различным химическим, физико-химическим и биологическим
показателям. Для оценки опасных уровней загрязнения водоемов используется
суммарный показатель химического загрязнения — ПХ310, определяемый по 10
максимально превышающим ПДК веществам. Этот показатель особенно
эффективен в тех случаях, когда химическое загрязнение наблюдается сразу по
нескольким ингредиентам, каждый из которых многократно превышает ПДК.
Расчет ПХ310 проводят по следующей формуле 4.4:
ПХЗ10=
C1
ПДК 1
С2
ПДК 2
...
С10
ПДК 10
(4.4)
где С — концентрация химического вещества в воде; ПДК — предельная
концентрация этого вещества, установленная для рыбного хозяйства.
Для фоновых условий ПХЗ10=1 (или приближается к этой величине).
Кризисную ситуацию можно характеризовать соотношением 1<ПХ310<10.
Катастрофической ситуации (экологическому бедствию) соответствует величина
ПХ310> 10 (Н.И.Алексеевский и др., 2000).
Разработаны обобщенные показатели качества воды, примером которых
может служить так называемый индекс загрязнения вод (ИЗВ) (формула 4.5),
используемый в системе Росгидромета. Он рассчитывается как среднее из
превышений ПДК по 6 ингредиентам: кислороду (О2), органическим веществам,
определяемым по биохимическому потреблению кислорода за 5 суток (БПК5), и
четырем ингредиентам с наибольшим превышением ПДК:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
ИЗВ10=
6
n
i 1
Ci
ПДК i
(4.5)
где С1 — концентрация одного из шести ингредиентов.
Для О2 вместо отношения С/ПДК в формулу подставляется обратная
величина. Значения ПДК для О2 и БПК5 принимаются скользящими в
зависимости от содержания этих ингредиентов (Методические указания по
формализованной комплексной оценке качества воды по гидрохимическим
показателям, 1988).
В соответствии со значениями ИЗВ природные воды делят на семь классов:
- I — очень чистые (ИЗВ менее 0,3);
- II — чистые, (0,3— 1,0);
- III — умеренно загрязненные (1,0 — 2,5);
- IV — загрязненные (2,5 — 4,0);
- V — грязные (4,0 — 6,0);
- VI — очень грязные (6,0—10,0);
- VII — чрезвычайно грязные (более 10,0).
В последние годы для выявления экологического состояния поверхностных
водоемов широко используют гидробиологические индикаторы. Поскольку
единый гидробиологический показатель отсутствует, качество воды определяется
набором
характеристик,
отражающих
состояние
зообентоса,
перифитона
(организмов, поселяющихся на подводных частях речных судов, бакенов, свай и
т.п.), зоопланктона, фитопланктона, высших водных растений. Конкретный набор
характеристик обусловлен эколого-зональным типом водного объекта, составом
и объемом сточных вод, их токсичностью и требованиями, предъявляемыми к
качеству воды.
Экологическое состояние почв оценивают с помощью химических,
физических и биологических критериев, а также показателей деградации
сельскохозяйственных угодий. Для оценки степени загрязнения почв и снегового
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
покрова тяжелыми металлами используют суммарный показатель загрязнения
(СПЗ), определяемый по следующей формуле 4.6.
СПЗ=
n
Ki
n 1
(4.6)
i 1
где n - число наблюдаемых ингредиентов;
Кi - коэффициент концентрации загрязнителя, который определяется как
отношение содержания загрязнителя в почве (или снеговом покрове) к
его фоновому содержанию (или ПДК).
Разработана оценочная шкала опасного загрязнения почв, увязанная с
показателями здоровья населения (Методические указания об оценке загрязнения
почвы химическими веществами, 1987). С некоторыми сокращениями она
приведена в таблице 4.2.
В качестве показателей физической деградации сельскохозяйственных
земель
рекомендуется
использовать
площади
угодий,
выведенных
из
землепользования в результате проявления не благоприятных почвенных
процессов (эрозия, вторичное засоление, загрязнение и др.), величины потери
гумуса
в
пахотном
слое,
состояние
жизнедеятельности
почвенных
микроорганизмов и др.
Таблица 4.2 - Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по
суммарному показателю загрязнения (СПЗ) (Емельянов)
Категория
загрязнения
СПЗ
Показатели здоровья населения
почв
1
2
3
Низкий уровень заболеваемости детей и минимальная
Допустимая < 16
частота встречаемости функциональных отклонений
Умеренно
16-32
Увеличение общей заболеваемости
опасная
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 4.2
1
2
3
Увеличение числа часто болеющих детей, детей с
хроническими
заболеваниями,
нарушениями
Опасная
32-128
функционального
состояния
сердечно-сосудистой
системы
Повышенная
заболеваемость
детей,
нарушения
Чрезвычайно
репродуктивной функции женщин (увеличение токсикоза
> 128
опасная
беременности,
числа
преждевременных
родов,
мертворожденное™ и др.)
Для
оценки
экологического
состояния
и
антропогенного
изменения
растительности и животного населения используют структурные и функциональные
показатели популяций и биоценозов. Среди них следует выделить такие критерии,
как изменение видового состава фито- и зооценозов, уменьшение разнообразия видов
растений и животных в биоценозах, сокращение площади коренных ассоциаций,
изменение плотности (численности) популяций видов-индикаторов, уменьшение
проективного покрытия и продуктивности растительного покрова и др.
К
комплексным
экологическим
критериям
относятся
показатели,
характеризующие состояние гео- и экосистем в целом. Они могут быть получены
на основе суммирования покомпонентных критериев или путем нахождения
общесистемных индикаторов, в частности дающие представление об остроте
экологической ситуации или степени антропогенной нагрузки.
Для определения состояния гео- и экосистем в целом во многих случаях
используют балльные оценки. Такой подход, в частности, применяют при
изучении и картографировании экологического состояния регионов европейской
территории России (JI. В. Злотина, Р. С. Чалов, 1996). Оценка проводилась путем
суммирования баллов, характеризующих состояние отдельных компонентов
окружающей среды, каждому из которых был присвоен определенный весовой
коэффициент его значимости в создании неблагоприятных условий для жизни и
деятельности человека. Учитывались семь показателей:
а) радиационное загрязнение территории (весовой коэффициент 1,0);
б) загрязнение поверхностных вод фосфором (0,8);
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) химическое загрязнение почв (0,8);
г) интенсивность развития эрозии на пахотных землях (0,6);
д) заовраженность территории (0,5);
е) неблагоприятные изменения русел и пойм рек (0,5);
ж) состояние районов освоения нефтегазовых месторождений (0,5).
По степени негативного проявления все виды воздействий ранжируются по
шестибалльной шкале:
- отсутствие неблагоприятных последствий оценивается в 0 баллов;
- слабое отрицательное воздействие - в 1 балл;
- наибольшие негативные последствия - в 5 баллов.
Интегральный критерий определялся как сумма произведений рангов
показателей на их весовые коэффициенты. В случае учета семи показателей его
величина варьировала от 0 баллов (при отсутствии негативных последствий) до
23,5 баллов (при максимальном отрицательном воздействии). Использование
этого критерия для анализа конкретных условий европейской территории России
позволило выделить пять уровней экологического состояния - от относительно
благоприятного (сумма баллов менее 4,5) до максимально негативного (сумма
баллов более 18,5).
4.1.4 Экологические ситуации и их оценка
Экологическое состояние гео- и экосистем, как правило, отражает
экологическую ситуацию, сложившуюся на той или иной территории.
Понятие «экологическая (геоэкологическая) ситуация» широко используется в
эколого-географической литературе, однако пока оно не имеет общепринятой
интерпретации. Обобщая имеющиеся представления (Б. И. Кочуров и др., 1992;
Оценка качества, 1995 и др.), определим экологическую (геоэкологическую)
ситуацию как пространственно-временное сочетание средообразующих природноантропогенных условий и экологических проблем, существенно влияющих на жизнь
и деятельность населения. Нередко используется понятие «острая экологическая
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ситуация», которое обычно ассоциируется с экологическим неблагополучием или
угрозой здоровью и самой жизни человека.
Формирование экологических ситуаций обусловлено действием нескольких
групп факторов — природных, экономических, социальных, демографических,
политических
(Оценка
качества,
1995).
Однако
главной
причиной
их
возникновения является антропогенный фактор - существенное превышение
природно-ресурсного и экологического потенциалов ландшафтов (вырубка леса,
превосходящая ежегодный прирост древесины; смыв почвы более 5 т/га в год;
поступление загрязняющих веществ в концентрациях, превосходящих ПДК и
т.д.). Конкретнее, возникновение острых экологических ситуаций чаще всего
связано с загрязнением природной среды, угрожающим здоровью населения,
деградацией ландшафтов (интенсивная эрозия, опустынивание земель и т.д.) и
истощением естественных ресурсов.
Экологические (геоэкологические) ситуации всегда имеют пространственновременной характер. По пространственным масштабам проявления их можно
разделить на локальные, региональные и глобальные. Отсюда следует, что анализ
экологических
ситуаций
необходимо
проводить
в
рамках
определенных
территориальных структур - гео- и экосистем разных иерархических уровней. Ареалы
их проявления имеют сложные границы, образованные сочетанием границ
природных и антропогенных ландшафтов, бассейнов рек, административных
районов, типов землепользования. По временному признаку можно выделить кратко-,
средне- и долговременные экологические ситуации.
Поскольку возникновение острых экологических ситуаций чаще всего ухудшает
условия жизни и деятельности человека, необходима оценка степени их опасности.
Наибольший практический интерес вызывает оценка остроты (критичности,
напряженности) ситуаций, т.е., по существу, выявление степени опасности
последствий хозяйственной деятельности человека с позиций самого человека.
Предложенная Институтом географии Российской академии наук методика
определения степени остроты экологических ситуаций исходит из следующих
показателей:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а) качество условий жизни населения;
б) степень сохранности природно-ресурсного потенциала ландшафтов;
в) интенсивность нарушения структуры и свойств ландшафтов (Б. И.
Кочуров и др., 1992).
Учитывая эти признаки, разные авторы выделяют от трех до одиннадцати
степеней остроты (напряженности) экологической ситуации. В настоящее время
более или менее четко можно охарактеризовать следующие ситуации:
удовлетворительную, напряженную (конфликтную), критическую, кризисную и
катастрофическую.
Удовлетворительная ситуация характеризует районы, относительно слабо
затронутые хозяйственной деятельностью человека (природоохранные территории,
районы с сохранившимся традиционным укладом хозяйства). Антропогенные
изменения захватывают отдельные компоненты природы. Они легко обратимы при
снижении или прекращении нагрузок. Загрязнение среды чаще всего не превышает
ПДК и практически не отражается на здоровье населения.
Напряженная (конфликтная) ситуация проявляется в освоенных районах
со стабильно функционирующими социально-экономическими структурами.
Негативно изменяются отдельные компоненты гео- и экосистем, что ведет к
некоторому ухудшению условий жизни и деятельности населения. Улучшение
обстановки достигается с помощью стабилизации хозяйственной деятельности и
совершенствования технологии производства.
При критической ситуации антропогенные нагрузки, как правило,
превышают установленные нормативные величины и экологические требования.
В результате возникают значительные изменения гео- и экосистем, нарастает
угроза истощения естественных ресурсов, ухудшаются условия проживания
населения. Уменьшение и прекращение антропогенных нагрузок может привести
к нормализации экологической обстановки и частичному восстановлению
ландшафтов.
Кризисные
ситуации
наблюдаются
в
районах,
где
хозяйственная
деятельность человека ведет к нарушению структуры гео- и экосистем,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
истощению естественных ресурсов, существенному загрязнению компонентов
биосферы. В связи с этим негативные изменения в окружающей среде принимают
устойчивый
характер,
что
угрожает
здоровью
населения,
состоянию
естественных экосистем, генетическому фонду растений и животных.
При катастрофических ситуациях антропогенные нагрузки (в том числе
загрязнение среды) многократно превышают допустимые границы. Разрушается
структура природных комплексов и соответственно сложившаяся система
природопользования.
необратимые
В
изменения
результате
наблюдаются
природной
среды,
глубокие,
которые
влекут
чаще
всего
за
собой
существенное ухудшение здоровья населения, нарушение экологического
равновесия, деградацию флоры и фауны.
Ориентировочные характеристики степени остроты (напряженности)
выделенных экологических ситуаций представлены в таблице 3.
Уровень экологической напряженности региона может быть оценен в
баллах исходя из пространственного соотношения внутри региона площадей с
различной остротой экологических ситуаций. Сначала в баллах оценивается
экологическая напряженность для территории с однородной экологической
ситуацией. Предложена следующая шкала оценки (Б. И. Кочуров и др., 1994):
а) очень острая (катастрофическая) ситуация — 10 баллов;
б) острая (кризисная) ситуация — 5 баллов;
в) умеренно острая (критическая и напряженная) ситуация — 3 балла;
г) удовлетворительная ситуация — 1 балл.
Для оценки экологической напряженности (Нi) используют следующую
формулу 4.7:
Hi
10 S1
5S 2 3S 3
100
S4
(4.7)
где S1, S2, S3, S4 — соответственно доли площади очень острой, острой,
умеренно острой и удовлетворительной экологических ситуаций в
процентах от общей площади исследуемого региона.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В соответствии с этой формулой значения экологической напряженности
региона (Нi) могут изменяться от 1 до 10 баллов. Например, при однородном по
экологической обстановке характере структуры региона 10 баллов будет иметь
территория со 100 %-й площадью очень острой экологической ситуации, а 1 балл —
территория со 100 %-й площадью удовлетворительной экологической ситуации.
Т а б ли ц а 4 . 3 - Ориентировочные характеристики остроты экологических
ситуаций. (Б. И. Кочуров и др., 1994, А.Г. Емельянов, 2009)
СуммарСнижение НарушенКатегория
ный
продуктивные
Степень
Состояние
экологичепоказатель
ности
земли,
нарушения
здоровья
ской
загрязнен- экосистем,
% от
ландшафтов
населения
ситуации
ности почв
% в год
площади
Удовлетво Существе
< 1 ,0
<2,0
Норма
Норма
рительная
нно < 16
Отдельные
Изменение
Напряженпризнаки
Около 16
1,0-1,5
2-5
свойств
ная
ухудшения
компонентов
здоровья
Ухудшение
Нарушение
здоровья
структуры
Критическая
16-32
1,5-3,5
5-20
отдельных
вторичных
групп
компонентов
населения
Повсеместное
Деградация
Кризисная
32-128
3,5-7,5
20-50
ухудшение
ландшафтов
здоровья населения
Рост
Нарушение смертности и
Катастро
структуры и сокращение
> 128
> 7 ,5
>50
фическая
функций
продолжителандшафтов
льности
жизни
Уровень экологической напряженности может служить одним из критериев
рациональности природопользования в конкретных условиях региона. При
удовлетворительной ситуации показатели свойств и функций геосистем изменяются
слабо, что практически не отражается на использовании природных ресурсов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В случае конфликтной ситуации отмечаются негативные изменения некоторых
компонентов ландшафтов. Это нередко ведет к нарушению и деградации отдельных
природных
ресурсов,
усложнению
хозяйственной
деятельности
населения.
В условиях критической ситуации наблюдается заметное нарастание угрозы
истощения и даже утраты ресурсов (в том числе генофонда), что существенно снижает эффективность хозяйственной деятельности в регионе. При кризисной
ситуации происходит резкое (а нередко и полное) истощение естественных
ресурсов, падение эффективности производства, наступает угроза экономического
спада. Катастрофическая ситуация обычно ведет к утрате природных ресурсов,
резкому экономическому спаду, а в ряде случаев к полному разрушению
сложившейся системы природопользования.
Обстоятельные исследования по выявлению, картографированию и оценке
экологических ситуаций на территории России были проведены в Институте
географии Российской АН (Б. И. Кочуров и др., 1992; Оценка качества.., 1995 и др.).
Они показали, что ареалы с критическими, кризисными и катастрофическими
ситуациями занимают площадь более 2,5 млн м2, или 15 % территории страны.
С учетом площадей деградированных оленьих и аридных пастбищ эта величина
может достигать от 18 % до 20 %. Общая численность городского населения,
проживающего в экологически неблагоприятных районах, составляет 20 % всего
населения России.
В кризисном, или катастрофическом, состоянии находятся такие районы
страны, как Кольский полуостров, Московский регион, зона влияния Чернобыльской
АЭС, Среднее Поволжье и Прикамье, Северный Прикаспий, Калмыкия, прибрежные
территории
Черного
и
Каспийского
морей,
промышленная
зона
Урала,
нефтепромысловые районы Западной Сибири, Кузбасс, Норильский промышленный
район. Эти территории характеризуются очень сложным комплексом экологических
проблем, обусловленным главным образом загрязняющим влиянием промышленных
центров, а также интенсивным использованием естественных ресурсов (горные
разработки, сельскохозяйственное производство, получение древесины и др.) и в
большинстве случаев высокой плотностью населения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Следует отметить, что выделенные районы приурочены в основном к
наиболее освоенной и заселенной территории страны (европейская часть России,
Урал, юг Сибири), которая еще несколько десятилетий назад обладала высокими
природными возможностями самовосстановления и самоочищения. В настоящее
время этот потенциал в значительной степени утрачен, и дальнейшее увеличение
антропогенной нагрузки приведет к еще большему обострению экологической
обстановки, а в ряде случаев даже к экологической катастрофе.
Многие элементы и компоненты гео- и экосистем одновременно являются
ценными
природными
ресурсами,
которые
широко
используются
в
хозяйственной деятельности человека. Естественно, что от состояния ресурсов в
большой
степени
природопользования
зависит
-
их
использование.
определение
Одна
показателей,
из
важных
позволяющих
задач
оценить
природные и природно-антропогенные комплексы. В связи с этим рассмотрим
некоторые показатели (индексы, коэффициенты), применяющиеся для оценки
гео- и экосистем и их отдельных компонентов (ресурсов).
Косвенно об экологическом состоянии гео- и экосистем можно судить по
величине антропогенной нагрузки на природу. Б. И. Кочуров (1999) предложил
коэффициенты абсолютной (Ка) и относительной (Ко) (формула 4.8 и 4.9
соответственно) экологической напряженности территории, т.е. отношение
площади земель с высокими антропогенными нагрузками (АН) к площади земель
с наиболее низкими нагрузками:
Ka
AH 6
AH 1
Ko
AH 4
AH 1
( 4 .8 )
AH 5
AH 2
AH 6
AH 3
( 4 .9 )
где АН1, АН2, АН3, АН4, АН5, АН6 - площади земель с различной степенью
антропогенной нагрузки - от самой низкой до самой высокой (согласно данным
таблицы 4.4).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Т а б ли ц а 4 . 4 - Классификация оценка земель по степени антропогенной
нагрузки (по Б.И.Кочурову, 1999, А.Г. Емельянов, 2009)
Степень
Балл (н) Виды и категории земель
нагрузки
Земли промышленности, транспорта, городов, поселков,
Высшая (АН6)
6
инфраструктуры, нарушенные земли
Очень высокая
5
Орошаемые и осушаемые земли, садово-огородные участки
(АН5)
Пахотные земли, ареалы интенсивных рубок, пастбища и
Высокая (АН4)
4
сенокосы, используемые нерационально
Средняя (АН3)
3
Многолетние насаждения, рекреационные земли, зоны отдыха
Низкая (АН2)
2
Леса ограниченного использования
Очень низкая
1
Природоохранные и неиспользуемые земли
(АН1)
Коэффициент Ка показывает отношение площади нарушенных горными
разработками,
промышленностью
или
транспортом
земель
к
площади
слабоизмененных или неизмененных хозяйственной деятельностью территорий.
Интерпритация полученных при расчете результатов основывается на следующих
положениях: чем выше это отношение, тем менее благоприятны условия жизни и
деятельности человека, что требует восстановления ландшафтов и поддержания
на соответствующем уровне необходимой площади заповедников, заказников и
других природоохранных территорий. Чем больше площади с коэффициентом
Н 1 , тем ниже коэффициент Ка и благополучнее состояние окружающей среды.
При расчете К0 учитывается состояние всех участков изучаемой территории.
Поэтому проведение мероприятий по снижению экологической напряженности
исследуемой территории уменьшает значение этого показателя. Если этот
показатель равен или близок к 1,0, то можно говорить об относительном
равновесии
между
величиной
антропогенной
нагрузки
и
потенциалом
устойчивости ландшафтов.
Территория, которая занята техническим или любым гражданским
сооружением, теряет свой плодородный слой, т.е. снижается ее устойчивость.
Поэтому оценка степени разрушения естественного ландшафта является одной из
характеристик антропогенной нагрузки обследуемой территории.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для этого определяют долю измененного ландшафта путем измерения
общей площади участка и размера поврежденной территории. Результаты
приводят в процентах.
4.1.5 Оценка прогнозируемых изменений природной среды
Необходимый
элемент
опережающего
управления
—
оценка
прогнозируемых изменений гео- и экосистем с позиций жизнеобеспечения
человека. Такая оценка позволяет заранее выявить возможные «конфликтные»
ситуации, которые могут быть устранены или смягчены еще на стадии
проектирования природно-технических систем.
К. Н.Дьяконов и А. В.Дончева (2002) выделяют пять последовательных
видов (этапов) оценки экологических последствий функционирования природнотехнических систем и производственных объектов: природную, специальную
природную, технологическую, экономическую и социальную.
Сущность природной оценки заключается в соотнесении прогнозируемых
изменений в свойствах ландшафтов с теми же свойствами зональных аналогов
вне
сферы
антропогенного
воздействия.
Сравниваются
прогнозируемые
изменения конкретных параметров геосистемы с пространственной или
временной
изменчивостью
тех
же
показателей
—
климатических,
гидрологических, ботанических, почвенных, геохимических. В качестве критерия
для природной оценки изменений можно использовать отношение изменения
индикатора (параметра) к пространственной изменчивости этого показателя,
например, между соседними подзонами таежной зоны.
Специальная природная оценка — это оценка изменений природных
характеристик одних показателей состояния геосистем (глубина залегания
грунтовых вод, влажность и химический состав почв и др.) по отношению к
другим
тоже
природным
показателям
(изменение
биологической
и
сельскохозяйственной продуктивности лесов, лугов, пашни и т.д.). Специальная
природная оценка дает возможность из всего многообразия процессов и явлений,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
которые претерпевают преобразования в зонах влияния, отобрать наиболее
существенные и важные.
Технологическая оценка предусматривает рассмотрение прогнозируемых
изменений свойств и процессов в ландшафтах окружающей территории с
позиций
требований
технологий
и
различных
видов
отраслей
деятельности
хозяйства,
человека
производственных
(сельскохозяйственная,
рекреационная, промышленного и гражданского строительства и т.д.). Она
необходима на предпроектной стадии и стадии ТЭО, когда сопоставляются
альтернативные
варианты.
Следует
отметить
многообразие
видов
технологических оценок и их противоречивость (например, одни и те же
изменения
в
гидрогеологических
условиях
на
берегах
водохранилищ
благоприятны для одних отраслей хозяйства и неблагоприятны для других).
Экономическая оценка характеризует последствия изменения природных
условий и компенсационных мероприятий по снижению или предотвращению
негативного эффекта от создания хозяйственных объектов. Она включает расчет
прямого ущерба (или эффекта от улучшения) от функционирования отраслей
хозяйств,
производственных
фондов,
трудовых
ресурсов,
от
затрат
на
компенсацию негативных последствий и т.д.
Собственно экономическая оценка — это соотнесение экономических
обобщающих показателей проекта с аналогичными характеристиками для
отрасли в целом с оценкой способа достижения данного результата другим
путем, т. е. определение целесообразности проекта и рассмотрение его
альтернативных вариантов. Показатели экономической оценки — удельные
затраты, сроки окупаемости капитальных вложений, а самое главное — суммы
ущерба природной среде, хозяйству, населению в результате реализации проекта
в сравнении с альтернативными вариантами и решениями.
Социальная оценка характеризует качество среды обитания человека,
эстетические и психологические условия его существования. Для ландшафта как
среды обитания человека показателями социальных условий выступают: нормы
химического, шумового, радиоактивного загрязнения, санитарно-гигиенические
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нормативы,
обеспечение
бытового
водопотребления,
состояние
зеленых
насаждений и их площадь на одного жителя, живописность местности,
разнообразие ландшафта, благоустройство территории (дороги с твердым
покрытием, социальная инфраструктура). По большинству из этих показателей
разработаны общие и региональные нормативы и критерии. В качестве
интегральных могут выступать такие показатели как средняя продолжительность
жизни в регионе, число болезней, общая и детская смертность. Фактически
социальная оценка отражает антропоцентрический аспект экологической оценки
изменения окружающей среды под влиянием деятельности человека.
Если известны параметры изменений ряда отдельных компонентов
природы, можно оценить степень трансформации комплексов в целом.
Показатель изменчивости (JC ) гео- и экосистем определяют как среднее степеней
изменения их изученных параметров ( J j ) . Его вычисляют по следующей
формуле 4.10 (Биогеохимические основы экологического нормирования, 1993):
n
JC
i 1
Ji
n
(4.10)
где n — число анализируемых параметров.
Если критерии выражены количественно, то для оценки антропогенных
изменений природных комплексов может быть использован метод, известный как
система оценки состояния среды — СОСС (И. Е.Тимашев, 1988). При этом
методе
учитывается
большое
число
параметров
(климатические,
гидрологические, геоморфологические, биологические и др.), отражающих
воздействие инженерных сооружений на природу. Каждому из них придается
массовый коэффициент, т.е. показатель его значимости относительно других
параметров. Затем параметры переводятся в показатели качества среды (ПКС) —
величины, взятые относительно каких-либо нормативов (например, ПДК) или
фоновых уровней, что дает возможность сравнивать исходное и измененное
состояния природной среды. Умножая исходный и измененный ПКС на значение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
массового коэффициента и суммируя вычисленные параметры, получают
обобщенную оценку изменения геосистем ( V ) , выраженную в безразмерных
единицах. Расчет проводят по следующей формуле 4.11
n
V
Vi
1
Wi
Vi
i 1
Wi
2
i 1
(4.11)
где (Vi)1 — преобразованный ПКС для параметра i;
(Vi)2 — исходный (эталонный, номативный) ПКС для параметра i;
Wi— значение массового коэффициента параметра i;
n — общее число параметров.
Этот
метод,
несмотря
на
ряд
недостатков
(субъективность
при
установлении массовых коэффициентов, некоторая условность обобщенной
оценки и др.), позволяет сравнить преобразованные и естественные ландшафты и
выявить степень их изменений. Кроме того, с его помощью можно сопоставить
конкурирующие варианты проектов и выбрать наилучший.
При отсутствии или недостатке количественных критериев для оценки
антропогенных
изменений
геосистем
может
быть
использован
метод,
предложенный географами Киевского университета (П. Г. Шищенко, 1988).
Сущность
его
состоит
преобразованности
(Кап),
в
определении
который
коэффициента
вычисляют
исходя
из
антропогенной
учета
ранга
антропогенной преобразованности, площадей ландшафтов, вида использования
территории и индекса глубины преобразования ландшафтов. Ранг антропогенной
преобразованности нарастает по мере усиления степени трансформации
геосистем (ландшафтов). Площади видов природопользования устанавливают по
картографическим
ландшафтов
(т.е.
материалам,
а
относительная
индекс
глубины
значимость
преобразованности
каждого
из
видов
природопользования) определяют с помощью экспертов. При наличии этих
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
показателей коэффициент антропогенной преобразованности (К ап) ландшафтов
вычисляют по следующей формуле 4.12:
Kап=
ri pi qi
100
(4.12)
где ri — ранг антропогенной преобразованности ландшафта i-м видом
природопользования;
рi— площадь территории с данным рангом преобразованности (% от
площади всей исследуемой территории);
q — индекс глубины преобразованности ландшафта.
Деление суммы, полученной в числителе, на 100 сделано для удобства
пользования значениями коэффициента Кап.
Коэффициент Кап колеблется от 1 до 10 и характеризует следующую
закономерность: чем больше площадь вида природопользования и выше индекс
глубины
преобразованности
ландшафта,
тем
в
большей
степени
трансформированы ландшафты региона.
С помощью данного метода была проведена оценка степени антропогенного
изменения ландшафтов в пятикилометровой зоне влияния Калининской АЭС
(А.Г.Емельянов, С.Н.Кузнецова, 1997). Для оценки использована следующая шкала
преобразованности (измененности) ландшафтов (по величине Кап):
- 2,00 — 3,80 — очень слабоизмененные;
- 3,81 — 5,30 — слабоизмененные;
- 5,31—6,50 — среднеизмененные;
- 6,51 — 7,50 — сильноизмененные;
- более 7,51 — очень сильноизмененные.
Значения ранга антропогенной преобразованности и индекса глубины
преобразованности
ландшафтов
приняты
на
основании
рекомендаций
П. Г. Шищенко (1988), а также учета конкретных природно-антропогенных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
условий района Калининской АЭС (таблица 4.5). Значения площадей территорий
с тем или иным рангом преобразованности (% от площади пятикилометровой
зоны Калининской АЭС) .
Расчеты, проведенные на основе изложенного метода оценки, показали, что
район Калининской АЭС, сложенный мореннохолмистыми и озерно-ледниковыми
ландшафтами, относится к слабоизмененным: исходный показатель Кап равен
4,45 — 5,07. В ходе строительства атомной электростанции возведена большая
строительная площадка, появились новые промышленные и вспомогательные
предприятия, современные городские кварталы, сооружены каналы, возникли новые
карьеры, отвалы и другие техногенные объекты. В результате степень
трансформации ландшафтов существенно повысилась: показатель Кап для
пятикилометровой зоны АЭС увеличился до 6,23, т.е. вплотную приблизился к
группе сильноизмененных комплексов (городских селитебных ландшафтов).
Таблица 4.5 - Значение ранга антропогенной преобразованности и индекса
глубины преобразованности ландшафтов (Б. И. Кочуров и др., 1994, А.Г. Емельянов,
2009).
Ландшафты по видам
Индекс глубины
Ранг преобразованности
природопользования
преобразованности
Природоохранные ландшафты
1
1,00
Ландшафты хвойных лесов,
2
1,05
неосушенные болота
Ландшафты мелколиственных
3
1,10
лесов
Лугово-пастбищные ландшафты
4
1,15
Ландшафты коридоров ЛЭП
5
1,20
Пахотные ландшафты
6
1,25
Осушенные болота
7
1,30
Сельские селитебные и садово8
1,35
дачные комплексы
Городские селитебные и
9
1,45
дорожные ландшафты
Промышленные площадки
10
1,55
Ландшафты с глубоко
преобразованной литогенной
11
1,65
основой (каналы, карьеры,
отвалы и др.)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Еще один подход в оценке степени деградации (преобразованности)
наземных экосистем и ПТС в целом проводится по следующим критериям,
которые определяют негативные изменения в них:
- тематические
(ботанические,
зоологические,
микробиологические,
геофизические и т. п.);
- пространственные;
- динамические;
- интегральные.
Данные
критерии
учитывают
пространственную
дифференциацию
негативных изменений по степени нарушения, а также динамику процессов
деградации. Так в зоне ЧЭС состояние экосистем характеризуется изменением
соотношения основных трофических групп при снижении или увеличения массы
одной из групп в пределах от 20 % до 50 %.
При этом обычно наблюдается нарушение взаимодействий внутри
экосистемы, но процессы деградации еще не принимают необратимый характер.
В зонах экологического бедствия снижение или повышение удельной массы
одного из трофических уровней происходит более чем на 50 ,%. Нарушение
взаимосвязей внутри экосистемы приобретает необратимый характер и она
теряет средо- и ресурсовоспроизводящие функции.
При оценке экологического состояния значительной территории учитывают
как общую площадь проявления негативных изменений, так и пространственную
неоднородность
распределения
участков
разной
степени
деградации
на
исследованной территории.
Скорость деградации экосистем обычно рассчитывается по 5-10 летним рядам
наблюдений. Особенно важно оценивать направленность и скорость деградации
экосистем на стадии формирования напряженной экологической ситуации по
тематическим, пространственным, динамическим и интегральным критериям.
Тематические критерии. Решающую роль в функционировании экосистем
играет растительность, которая наиболее наглядно отражает изменение экологической
обстановки территории под влиянием антропогенного воздействия (таблица 4.6).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Важнейшим показателем, характеризующим состояние растительности как
индикатора экологического состояния территории, являются следующие:
Таблица 4.6 - Растительные индикаторы экологической обстановки (норма (Н),
риск (Р), кризис (К) и бедствие (Б) (Евстифеева Т.А., 2012)
Показатель
Н
Р
К
Б
Ухудшение видового Естественная Уменьшение
Смена господУменьшение
состава естественной
смена
обилия ствующих видов на обилия вторастительности
доминантов господствую
вторичные, в
ричных видов
и
щих видов
основном
характерных
непоедаемые
видов
сорные и ядовитые
Биоразнообразие
(уменьшение индекса
разнообразия
Симпсона) (%)
Лесистость
(% от зональной)
<10
10-20
25-50
>50
>80
60-70
50-30
<10
Повреждение
древостоя
промышленным дыГибель
мом (%)посевов
(% площади)
<5
10-30
30-50
>50
<5
5-15
15-30
>30
Продуктивность
пастбищной
растительности
(% от потенциальной)
Жизненность
доминантов (балл)
Полнота древостоя
(доля от 1,0)
>80
60-70
10-30
<5
4-5
3-4
2-3
1-2
>0,8
0,6-0,4
0,3-0,2
<0,1
В пресноводных экосистемах
с точки зрения специалистов по
биомониторингу важнейшим является следующие показатели (таблица 4.7):
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4.7 - Зоологические индикаторы экологической обстановки
Показатели
Норма
Зона ЧЭС
Зона ЭБ
Фитопланктон
Естественное
Пленка связанных
Отсутствие или
развитие
или
единичные
пряди нитчатых
экземпляры
водорослей
Зоопланктон
Естественное
Резкое снижение
Единичные
развитие
численности
экземпляры
Ихтиофауна
Сохраняется
Резкое снижение
Исчезновение
естественное
доли ценных и
редких и ценных
воспроизводство
редких видов
видов
Заболеваемость
Отсутствует
< 50%
> 50%
рыб
Признанными биологическими критериями деградации почвы является
снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о которой можно
судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы, а также по более
распространенным, но менее точным признакам:
1)
потеря гумуса в пахотном слое за 10 лет с 1 % в норме до 10 – 25 %
при ЧЭС и более 25 % - при бедствии;
2)
доля загрязненной основной сельскохозяйственной продукции с 5% в
норме, до 50 % -при ЧЭС и более 50 % -при бедствии;
3)
по дыханию почвы.
Пространственные критерии. Кроме силы воздействия на среду для
оценки зон экологического бедствия большое значение имеет площадь
воздействия. Небольшая по площади нарушенная система восстановится быстрее,
чем обширная. Если площадь нарушения более предельно допустимых размеров,
то разрушение среды практически необратимо и относится к уровню катастрофы.
Размер зон экологического бедствия, как правило, превышает площадь
10000-100000 га в зависимости от типа экосистем и геолого-географических
условий. По размерности зоны экологического бедствия делятся на локальные
(на площади более 10 тыс. га), районные (более 100 тыс. га), областные
(более 1 млн. га), региональные (более 10 млн. га). К пространственным
критериям относится также относительная площадь земель, выведенных из
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
землепользования в пределах исследуемого района. В норме в стабильных
экосистемах относительная площадь нарушенных экосистем может достигать
5 %. В зонах экологического риска она уже составляет от 5 % до 19 %. По одной
и той же стадии нарушения, выявленной по тематическим критериям, увеличение
относительной площади нарушения представляет собой более высокий уровень
опасности (таблица 4.8).
Таблица 4.8 - Почвенные индикаторы зон экологической нормы (Н), риска (Р),
кризиса (К) и бедствия (Б) (Евстифеева Т.А., 2012)
Н
Р
К
Б
Индикатор
1
2
3
4
5
Плодородие почв
>85
65-85
65-25
<25
(% от
потенциального)
Содержание
>90
70-90
30-70
<30
гумуса (% от
первоначального)
Площадь вторично
<5
5-20
20-50
>50
засоленных почв
(%)
Содержание
<0,5
0,5-1
1-3
>5
пестицидов в почве
(ПДК)
Содержание
<1
1-3
3-10
>10
поллютантов в
почве (ПДК) .
Остаточное
<1,0
1-5
5-10
>10
содержание нефти
и нефтепродуктов
в почве (вес. %)
Площадь водной
эрозии
(% площади)
Овражная
расчлененность
(км на км2)
<10
10-25
25-50
>50
<0,3
0,3-0,7
0,7-2,5
>2,5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 4.8
1
2
Площадь
<5
ветровой эрозии
(полностью
сдутые почвы) (%)
Уровень активной
микробной
биомассы
(снижение в число
раз)
<5
3
10-20
4
20-40
5
>40
5-10
10-50
>50
Для административного района площадью 100-200 тыс. га это
может быть выражено в виде матрицы. Так, экспертная оценка зон
экологического нарушения почв (Н - норма, Р - риск, К-кризис, Б - бедствие)
территории в зависимости от глубины экологического нарушения территории
(умеренное, среднее, сильное) и занимаемой относительной площади (%) имеет
следующий вид (таблица 4.9):
Таблица 4.9 - Матрица для экспертной оценки зон экологического нарушения почв
Нарушение
<5 %
от 5 % до 20 %
от 20 % до 50 %
>50 %
Умеренное
Среднее
Сильное
Н
Н
Н
Н
Н
Р
Н
Р
К
Р
К
Б
Из этих данных следует, что если даже сильное нарушение занимает площадь
менее 5 % территории, изменение квалифицируется в пределах нормы: но даже
умеренное нарушение на относительной площади более 50 % экспертной
территории служит основанием для ее объявления зоной экологического риска.
Для классификации зон экологического риска, кризиса и бедствия
необходимо учитывать пространственную неоднородность нарушенных зон и
наличие в ней комбинаций участков разной степени нарушенности.
Динамические критерии. Тематические и пространственные критерии
выявления зон экологического бедствия при всей их очевидности недостаточны
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
для объективной квалификации зон, так как они не отражают истинной картины
бедствия. Более достоверны динамические критерии выявления зон экологических
нарушений по скорости нарастания неблагоприятных изменений природной среды
(накопления тяжелых металлов, прироста площади подвижных песков и т.д.). По
этому показателю выделяют четыре класса экосистем. Стабильные экосистемы со
скоростью изменений менее 0-5 % площади в год подвержены лишь разногодичной
и циклической флуктуации. Умеренно динамичные экосистемы со скоростью
изменений до 1-2 % площади в год соответствуют зонам экологического риска.
Среднединамичные экосистемы со скоростью изменений свыше 4 % площади в год,
полная смена которых происходит менее чем за 25 лет, представляют собой зоны
экологического бедствия. Для объективного выявления скорости смен и
исключения
разногодичных
колебаний
скорости
необходима
значительная
продолжительность наблюдений. Минимальный срок для определения линейной
скорости изменений составляет 8-10 лет, а для выявления нелинейной скорости —
20-30 лет. К динамическим показателям нарушения экосистем относятся
увеличение площади их разрушения, эродированных земель, сбитых пастбищ,
засоленных земель, полная смена состава, уменьшение годичной продукции,
содержания гумуса в почве и др. (таблица 4.10).
Таблица 4.10 - Динамические показатели зон экологической нормы (Н), риска
(Р), кризиса (К) и бедствия (Б) по повышению скорости изменения мощности
индикационного критерия в год (среднее за 5-8 лет непрерывных наблюдений)
Повышение скорости
Н
Р
К
Б
в год
1
2
3
4
5
Увеличение площади
<0,5
1-2
2-4
>4
разрушения
экосистем, (%)
Полная смена состава
100
50-100
25-50
<20
экосистем, (годы)
Уменьшение
<1
1,5-3,5
3,5-7,5
>7,5
годичной
растительной
продукции, (%)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 4.10
1
Уменьшение
годичной продукции
в посевах, (%)
Увеличение площади
сбитых пастбищ, (%)
Ухудшение
качественного состава
пастбищ, (%)
Уменьшение запаса
древесины, (%)
Увеличение площади
эродированных
земель, (%)
Уменьшение
содержания гумуса в
почве, (%)
Увеличение площади
засоленных почв, (%)
Увеличение площади
подвижных песков,
(%)
Потери
водных
запасов, (%)
Заполнение водоемов
твердыми осадками,
(м3/м2)
Скорость увеличения
площади земель с
неблагоприятными
агромелиоративными
условиями,
(%
площади
ценных
сельскохозяйственных
угодий)
Интегральные
2
3
4
5
-
1-2
3-5
>5
<2
3-5
5-8
>8
<1
2,5-5
5-7,5
>7,5
<1
2,5-5
5-7,5
>7,5
<0,5
1-2
2-5
>5
<0,5
1-3
3-7
>7
<1
1-2
2-5
>5
<0,5
1-2
2-4
>4
<0,2
0,2-0,4
0,4-1,0
>1
<50
60-200
200-500
>500
<0,1
0,1-0,3
0,3-0,1
<1
критерии.
Структура
интегральных
индикационных
критериев может быть выражена в виде корреляционной матрицы, на которой для
каждого уровня нарушенных экосистем показана встречаемость тех или иных
тематических, пространственных и динамических индикационных показателей. Кроме
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
встречаемости необходима оценка экологической значимости отдельных показателей.
Задача интеграции облегчается тем, что, как правило, большая часть тематических
показателей (ботанических, зоологических, почвенных) взаимно коррелируется.
Сходным же образом характеризуется состояние фауны, а также изменение
генофонда животных. При этом необходимо учитывать, что численность многих
животных подвергаются циклическим изменениям. Например, в самой крупной на
территории России зоне экологического бедствия в Черных землях Калмыкии
ботанические критерии бедствия (уменьшение проективного покрытия более 10 %
от первоначального и полная смена растительных формаций) сочетаются с
почвенными (уменьшение содержания гумуса более 10 % от исходного) и в
особенности с почвенно-эрозионными (увеличение площади подвижных песков
свыше 30 % площади массива). Это кореллируется с зоологическими критериями
(сокращением популяции сайгака в 10 раз ниже нормальной численности стада и
в то же время с превышением численности домашних животных на 250-300 %
выше нормы). Кроме того, здесь наблюдается засоление почв (содержание
водорастворимых солей более от 1 % до 3 %) и минерализация грунтовых вод
(свыше
10
г/л),
соответствующие
зоне
экологического
бедствия.
Гидрохимические и атмосферные критерии свидетельствуют о сильном
загрязнении
участков
экосистем.
Геофизические
критерии
показали
катастрофическое повышение альбедо (более чем на 0,15). Наконец, экологоэкономические критерии также квалифицируют зону экологического бедствия,
поскольку потребуются миллиардные затраты на восстановление природного
потенциала, что во много раз превышает стоимость полученной продукции.
С тематическими критериями зоны экологического бедствия совпадают
пространственные (площадь свыше 1 млн. га) и динамические (скорость полного
разрушения пастбищных экосистем в течение 1980 г. превысила 4 % площади в
год). Иными словами, если разнообразные критерии зон экологического бедствия
взаимно коррелируются, то сочетание перечисленных критериев убедительно
подтверждает квалификацию территории как региональную зону экологического
бедствия.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Критерии для выделения зоны ЧЭС служит 10 – 15 – кратное увеличение
критических уровней.
Таблица 4.11 - Критерии выявления риска (Евстифеева Т.А., 2012)
Вещества
Норма
Время
В зоне ЧЭС
В зоне ЭБ
мг\м3
воздействия
SO2
<0,02
0,1 – 0,2
>0,2
среднегодовое
NO2
<0,09
0,2 – 0,3
>0,3
среднегодовое
<0,002HF
0,01-0,02
>0,02
долговременное
0,003
O3
<0,015
1- 1,5
>1,5
За 1 час
4.1.6 Современные инструменты для оценки экологической ситуации
исследуемой территории.
Развитие общества, усложнение его инфраструктуры требуют более
тщательного и продуманного управления как природными, так и человеческими
ресурсами, овладения новыми средствами и методами обработки информации.
Это — методы обработки и анализа пространственной информации, оперативного
решения задач управления, оценки и контроля изменяющихся процессов.
Принятию
экологически
грамотных
решений
могут
помочь
информационные технологии, без которых уже невозможно представить наш
мир. Новые изобретения и разработки стремительно входят в нашу жизнь.
Сейчас уже никого не удивишь словами «компьютер» и «Интернет».
Применение информационных технологий осуществляется уже на уровне
государства.
Одним
из
таких
современных
инструментов
являются
геоинформационные системы.
Поскольку геоинформационные технологии (ГИТ) представляют собой
поэтапный процесс обработки географически организованной информации, то их
основной особенностью является наличие геоинформационной основы, т.е.
цифровых карт (ЦК), дающих необходимую информацию о земной поверхности.
Современные ГИС представляют собой новый тип интегрированных
систем, которые, с одной стороны, включают методы обработки данных
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
существующих автоматизированных систем, а с другой - обладают спецификой в
организации и обработке данных
Так как в ГИС осуществляется комплексная обработка информации (от ее
сбора до хранения, обновления и предоставления), их возможности можно
рассматривать со следующих различных точек зрения:
ГИС как система управления - предназначена для обеспечения поддержки принятия решений на основе использования картографических данных;
ГИС как автоматизированная информационная система - объединяет ряд
технологий известных информационных систем (САПР и других);
ГИС как геосистема - включает технологии фотометрии и картографии;
ГИС как система, использующая БД, характеризуется широким набором
данных, собираемых с помощью разных методов и технологий;
ГИС как система моделирования, система предоставления информации является развитием систем документального оборота, систем мультимедиа и т.д.
ГИС с развитыми аналитическими возможностями близки к системам
статистического анализа и обработки данных, причем в ряде случаев они
интегрированы в единые системы, например:
- имплантация в современную ГИС ARC/INFO мощного статистического
пакета S-PLUS;
- добавление некоторых возможностей пространственной статистики и
картографической визуализации в массовые статистические пакеты (SYSTATfor
Windows);
- развитие собственной ГИС в рамках пакета SAS - лидера среди систем
обработки числовой информации.
SAS Планета – это программа для загрузки и просмотра спутниковых
снимков высокого разрешения, предоставленных сервисами Google Maps,
Космоснимки, Яндекс Карты, Virtual Earth, Yahoo Maps, Gurtam, OpenStreetMap.
В отличие от этих сервисов, все загруженные карты остаются на компьютере, и
появляется возможность их просматривать даже без подключения к Интернету.
Помимо спутниковых карт возможна работа с политической, ландшафтной,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
совмещённой картами, а также с картой Луны и Марса. На сайте разработчиков
постоянно добавляются обновления. Основные возможности программы SAS
Планета:
• Загрузка карт из Интернета (выделением области или в фоновом режиме)
для последующего просмотра.
• Работа с прямоугольной и полигональной областями, а также задание
области с граничными координатами (в том числе, с целью определения доли
того или другого фрагмента от общей площади полигона).
• Загрузка и отображение слоя WikiMapia.
• Возможность работы с файлами KML.
• Возможность работы с GPS приемником
• Склейка выделенной области в один файл (поддерживаются форматы
JPG, J2K, TIF, PNG, BMP).
• Генерация предыдущих слоев карт.
• Навигация по карте
• Переход к определенному месту на карте (координаты, название),
сохранение выбранного места.
• Измерение площади и расстояний на местности (по прямой или ломаной
линии).
4.2 Биотический анализ. Краткая характеристика метода биотического
анализа
При
исследовании
организмов,
населяющих
данное
местообитание
(биотический компонент экосистемы), необходимо охарактеризовать структуру
сообществ, т.е. определить встречающиеся в местообитании виды и численность
популяции каждого вида и их пространственную организацию, как по
горизонтали, так и по вертикали.
Фитоценоз приобретает ярусный характер при наличии в нём растений,
которые различаются по высоте. Растения, особенно их органы питания,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
располагаясь на разной высоте или глубине, легко уживаются в сообществе, что
способствует увеличению числа организмов на единице площади, ослаблению
конкуренции между ними, более полному и разностороннему использованию
условий среды.
Подземные части растений также располагаются ярусно, корни деревьев
проникают на большую глубину, чем у кустарников. Ближе к поверхности
располагаются корни мелких травянистых растений, а непосредственно на ней –
ризоиды мхов. Ярусы определяют сложение и структуру фитоценоза. При малой
ярусности растительное сообщество называют простым, при большой –
сложным. Растения любого яруса и обусловленный ими микроклимат создают
определённую
среду
для
специфических
животных,
что
приводит
к
возникновению группировок растений и животных – популяций тесно связанных
между собой организмов.
Виды различных ярусов в биоценозе находятся в тесном взаимоотношении
и взаимозависимости в форме синузий, парацелл и консорций.
В отличие от синузии и яруса по геоботаническим понятиям парацелла
является комплексной границей, т.к. на правах участников обмена веществ и
энергии в неё входят растения, животные, микроорганизмы, почва, атмосфера.
Важнейшим признаком структурной характеристики биоценозов является
наличие границ сообществ, но они весьма редко бывают чёткими. Соседние
биоценозы постепенно переходят одни в другие. Следовательно, образуются
обширные переходные зоны, отличающиеся особыми условиями.
Пограничная зона нередко представляет собой особое местообитание со
своими специализированными видами.
Таким образом, при пространственном переходе одного биоценоза в другой
число экологических ниш увеличивается, т.к. это случается на границах
биотопов, обладающих свойствами стыкующихся сообществ, нередко дающих
новое системное качество.
В таких переходных зонах возникает сгущение видов и особей,
наблюдается краевой эффект: на стыках биоценозов увеличивается число видов и
особей в них
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.2.1 Правила организации некоторых методик биотического анализа
Значение растительного мира. Растительный мир - важнейший источник
благосостояния человечества.
Трудно переоценить значение растений в жизни человека. Источник пищи,
корм скоту, сырье для легкой промышленности, лекарственные, декоративные
культуры и, наконец, источник кислорода, важнейшего ингредиента круговорота
веществ в природе, – все это растения. В значительной степени, растения это и
есть наша среда.
Стремительная деградация окружающей среды, происходящая во всём
мире, показала то, как мы мало знаем о разнообразии растений, которое столь
необходимо для существования человека.
Сведения о разнообразии растений очень важны при восстановлении
опустыненных и деградировавших ландшафтов, для привнесения устойчивости к
вредителям у культурных растений, поиска новых источников энергии,
продовольствия, лекарств и необходимых нам материалов.
Для разумного использования окружающего нас богатства и сохранения
генофонда мировой флоры, т.е. всего того разнообразия растений, необходимо
хорошо знать и постоянно изучать особенности отдельных растений и всего
растительного мира в целом.
Выявить и подсчитать полностью все организмы какого-либо вида на
исследуемой территории невозможно, поэтому необходимо применяется такой
метод
отбора
образцов,
который
позволяет
оптимально
определить
присутствующие виды и его численность. При записи данных все виды растений
и животных, поддающиеся определению, необходимо определить прямо в поле,
пользуясь, если нужно, определителями.
Выделяют следующие методы биотического анализа:
1) метод сбора организмов;
2) метод сбора образцов на исследуемой территории;
3) метод оценки популяции и сообществ (расчетные методы);
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4) метод оценки обилия и покрытия;
5) методы биоиндикационного исследования.
Массовый сбор видов может иметь серьезные последствия для местных
сообществ, поэтому при отборе животных нужно постараться сохранить их
живыми и выпустить в местообитания, сходные с теми, из которых они были
изъяты.
Систематическое положение организмов на исследуемой территории
необходимо определять с максимально возможной точностью, т.е. до видового
названия.
Список всех видов, населяющих данное местообитание, дает некоторое
представление
о
многообразии
структуры
сообщества,
о
его
видовом
разнообразии или богатстве.
С помощью этих данных можно построить возможные пищевые цепи или
пищевые сети, но для количественной характеристики сообщества этого
недостаточно. Степень разнообразия может считаться полностью выявленной
только тогда, когда установлена численность организмов каждого вида (размер
популяции). Эти данные дают возможность построить более детальную картину
сообщества, например пирамиду численности.
Метод выбирают в соответствии с образом жизни, поведением и размерами
животных.
Проводится исследование биотических компонентов экосистемы обычно
путем закладки трансепт или квадратов, что ограничивает сбор образцов их
площадью, математическим методом определения и частотой встречаемости
видов.
Метод квадрата можно использовать и отдельно от метода линейной
трансепты, если исследуемое место обитания имеет явно однородный характер. В
этом случае квадрат размещают случайным образом, бросая (устанавливая) его
через плечо и записывая подсчитанное количество особей каждого вида,
оказавшегося внутри квадрата на месте его падения (установки).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.2.2 Работа с определителем растений
Число видов высших растений в мире достигает 500 тысяч, из них более
12000 видов сосудистых растений обитают в России. Это папоротники, хвощи,
плауны, голосеменные и покрытосеменные (И.А. Губанов, К.В. Киселёва,
В.С Новиков – М.: КМК, 2004, 672с.). Они могут выступать в качестве
биоиндикаторов состояния окружающей среды. По современным представлениям
биоиндикаторы — это организмы, присутствие, количество или особенности
развития которых служат показателями естественных процессов, условий или
антропогенных изменений среды обитания. Условия, определяемые с помощью
биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации. Ими могут быть как
определенные типы природных объектов (почва, вода, воздух), так и различные
свойства этих объектов (механический, химический состав и др.) и определенные
процессы, протекающие в окружающей среде (эрозия, дефляция, заболачивание и
т. п.), в том числе происходящие под влиянием человека (таблица 4.12).
Таблица 4.12 - Растения – индикаторы почв по водородному показателю (А. С.
Степановских., 2003)
Значение рН
Название растений индикаторов
рН 3,5-4,5 (Ацидофилы крайние)
рН 4,5-6,0 (Ацидофилы умеренные)
рН 5,0-6,7 (Ацидофилы слабые)
рН 6,0-7,3 (Нейтрофильные)
рН 6,7-7,8 (Нейтральнобазофильные)
рН 7,8-9,0 (Базофильные)
Сфагнум, зеленые мхи, плаун, кошачьи
лапки, хвощ полевой, щавель малый.
Черника, брусника, багульник, сушеница,
калужница болотная, сердечник луговой,
вейник наземный.
Папоротник мужской, медуница неясная,
зеленчук, колокольчик широколистный,
малина
смородина,
иван-да-марья,
кисличка заячья.
Сныть европейская, клубника зеленая,
клевер горный, борщевик сибирский,
цикорий, мятник луговой.
Мать и мачеха, люцерна серповидная,
осока мохнатая, гусиная лапка.
Бузина
сибирская,
вяз
шершавый,
бересклет бородавчатый, горчица полевая,
льнянка.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для справки:
Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и
почвенных организмов, на скорость и направленность происходящих в ней
химических и биохимических процессов.
В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 (в
сфагновых торфах) до 10 (в солонцовых почвах). Чаще всего кислотность не
выходит за пределы 4-8.
Дикорастущие растения получили название индикаторных, поскольку по
ним можно судить о характере и состоянии почвы, на которой они произрастают.
Особенностью
Оренбургской
области
является
флора
степной
географической зоны, которая насчитывает более 1610 видов сосудистых
растений. В группу высших растений входят также мохообразные, мировая флора
которых насчитывает около 30000 видов. В России произрастает около 1100
видов мхов, в Оренбургской области зарегистрировано к настоящему времени
около 200 видов (Афонина, Благодатских, 2005; Благодатских, 1995г.)
Юго-западная часть Оренбургской области богата ресурсами корковых
растений. Здесь произрастают: злаки (пырей, житняк, овсяница, костер безостый,
мятлик), бобовые (клевер, астрагал, вика, эспарцет) и большое количестве
разнотравья.
Одним из типичных участков ее юго-западной части является Донгузская
степь. Ее растительность длительное время подвергается воздействию человека,
негативными примерами которого являются распашка земель, разработка
полезных ископаемых (бурение скважин по добыче газа которые в настоящее
время находятся практически повсеместно), внесение удобрений и ядохимикатов,
а также пожары.
Донгузская степь - это территория военного полигона, на которой
проводятся военные учения. А это ведет к возникновению неконтролируемых
пожаров.
Теоретические
аспекты
работы
с
определителями.
Наиболее
распространённый метод изучения растений заключается в их сборе и
последующем
установлении
их
видовой
принадлежности,
которое
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
осуществляется по особым справочникам, так называемым «Определителям
растений». Для сосудистых растений можно назвать «Флору средней полосы
европейской части СССР» (Маевский, 1964), «Определитель высших растений
средней полосы европейской части СССР» (Губанов, Новиков, Тихомиров, 1981),
«Иллюстрированный
определитель
растений
Средней
России»
(Губанов,
Киселёва, Новиков, Тихомиров, 2003, 2004) . Для мхов – «Флору мхов средней
части Европейской России» (Игнатов, Игнатова, 2003, 2004), «Определитель
листостебельных мхов СССР. Верхоплодные мхи» (Савич – Любицкая,
Смирнова, 1970), « Определитель лиственных мхов средней полосы и юга
Европейской части СССР» (Мельничук,1970), Рябинина, З. Н. Древние растения в
современной степи [Текст] / З. Н. Рябинина, Л. Г. Линерова. - Оренбург :
Оренбург. губерния, 2004. - 140 с. : ил. - Библиогр.: с. 131-136. - Алф. список лат.
назв.: с. 129. - Алф. список рус. назв.: с. 130.
Определить растение – это значит выяснить его научное название, а также
положение в системе растительного мира, т.е. к какому семейству, роду и виду
оно принадлежит. Систематики разработали быстрый метод определения
растений
при
помощи
дихотомических
таблиц,
или
ключей.
Ключи
предназначены для выявления противоположных признаков в форме тезы и
антитезы, которые отделяют одну группу растений от другой. Например, теза –
цветки белые, антитеза – цветки розовые; супротивные листья – очередные
листья, и т.п. Тезы имеют порядковый номер, антитезы набраны с новой строки и
начинаются знаком тире. В конце
каждой тезы и антитезы написан номер
следующей ступени, куда нужно обращаться для дальнейшего определения.
Определять лучше всего живое растение, так как детали его строения и
особенно окраска цветков и других органов видны лучше, но можно определять и
засушенное
для
гербария.
Подлежащее
определению
растение
следует
внимательно рассмотреть, изучить его признаки, характеризующие корень,
стебель, лист, цветок, соцветие и плод. Многие морфологические черты растений
можно рассмотреть невооружённым глазом, но для анализа строения цветка и его
частей следует пользоваться препаровальными иглами, пинцетом с тонкими
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кончиками, скальпелем, бритвенными лезвиями и бинокулярной лупой. Для
рассмотрения засушенного цветка нужно слегка разварить его, после чего его
части легко отделяются одна от другой.
Необходимо внимательно читать тезу и антитезу, а затем, тщательно
изучить их, сопоставив с признаками растения и выбрав наиболее подходящий
ответ. Выбирая последовательно тезу или антитезу, нужно переходить к
следующему пункту, на который сделана цифровая ссылка. Необходимо
внимательно следить за цифрами, указывающими ход определения. Так, переходя
от ступени к ступени, определение нужно продолжать до тех пор, пока не
дойдёте до названия семейства, рода или вида, определяемого вами растения.
Название растений дано на русском и латинском языках. Оно состоит из
двух слов: первое обозначает род, второе является видовым эпитетом. Затем
следует фамилия автора вида.
Некоторые ступени в таблице имеют слева в скобках номера. Эти номера
указывают предшествующую ступень, от которой сделана отсылка. Если при
определении допущена ошибка, то по этим обозначениям можно легко вернуться
обратно.
4.3
Характеристика
физико-химических
методов
исследования
абиотических компонентов ПТС
4.3.1 Оценка качества водной экосистемы по органолептическим и
гидробиологическим параметрам
Говоря о качестве воды, мы имеем в виду основанные на нормативах
(таблица 3) ее потребительские свойства, т.е. пригодность для пищевого,
хозяйственного или другого использования. В то же время, оценку качества воды
не следует отождествлять с оценкой экологического состояния водного объекта,
т.к. последняя значительно шире и включает также определение биотических и
гидрологических параметров водоема, признаков и стадий его деградации, а
также оценку состояния дна (донных отложений) и прилегающих к водоему
территорий. Вместе с тем, некоторые гидробиологические показатели (например,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
индекс Вудивисса), также позволяют оценивать качество воды реального
водоема, не связывая, однако, это качество с какими-либо нормативами.
Если воздух - среда, в которой человек постоянно находится и ею дышит,
то воду человек ежедневно употребляет в пищу, вводя ее в состав собственных
тканей. С этой точки зрения, качество потребляемой воды в значительной мере
определяет и состояние нашего организма. Именно поэтому, трудно отделить
вопросы качества реально потребляемой нами воды (не только для пищевых
целей) от вопросов качества воды, которая потенциально может быть
употреблена в пищу или использована каким-либо образом человеком. По той же
причине, различные нормативы качества воды имеют много одинаковых
значений. Различают группы нормативов (ПДК) для питьевой воды, воды
водоемов
хозяйственно-бытового
бытового
назначения,
воды
назначения,
водоемов
воды
водоемов
рыбохозяйственного
культурноназначения.
Традиционной методикой оценки качества воды является способ определения ее
органолептических показателей, что можно осуществлять как для открытого
водоема (Лабораторный практикум по экологии [Электронный ресурс] : учеб.
пособие / П. В. Дебело [и др.], 2012).
Особенности
нормирования
химических
веществ
в
водной
среде
обусловлены несколькими факторами.
1.С гигиенических позиций оценивается уровень загрязнения воды,
предназначенной для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения
(спорт, купание, отдых).
2.Гигиенические нормативы качества воды распространяются не на весь
водный объект, а только на пункты водопользования.
3.Вода используется населением не только для питья, приготовления пищи,
личной гигиены, но и для хозяйственно-бытовых целей. В связи с этим при
нормировании
учитывается
как
непосредственное
влияние
химических
загрязнителей на организм, так и их влияние на органолептические свойства и
процессы самоочищения воды водоёмов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.Для всех водных объектов, используемых населением, устанавливаются
единые гигиенические нормативы (ПДК, ОДУ).
Таблица 4.13 - Нормативы по стандарту для воды (П. В. Дебело, Т.Ф.Тарасова, 2012)
Цветность воды в градусах
Не более 20 град.
Прозрачность воды в см.
Не менее 30 см
Запах воды в баллах
Не более 2 балов
РН воды
В диапазоне 6,5-8,5
4.3.2 Почва как объект исследования
Почва - это малая динамическая система, состоящая из трех основных
компонентов: детритофаги (организмы, питающиеся органическими остатками),
детрит (органические остатки), почвогрунт. Эти компоненты находятся в
постоянном взаимодействии друг с другом, а результатом этого процесса
является образования гумуса.
В.
В.
Докучаев
формулировал
«понятие
о
почве
как
вполне
самостоятельном естественно-историческом теле, которое является продуктом
совокупной деятельности:
1) грунта (материнских горных пород, почвообразующих пород);
2) климата;
3) растительных и животных организмов;
4) времени;
5) рельефа местности, т. е. возникновение почвы происходит в результате
действия всех пяти факторов.
Позже к этим пяти были добавлены еще два: воды (почвенные и грунтовые)
и хозяйственная деятельность человека.
Почвообразующие породы представляют собой тот субстрат, на котором
происходит формирование почвы. Эти породы являются как бы фундаментом и
каркасом сложного природного сооружения - почвы. Однако почвообразующая
порода не есть скелет почвы, инертный к развивающимся в ней процессам. Она
состоит из разнообразных минеральных компонентов, различным образом
участвующих в процессе почвообразования. Среди них имеются частицы,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
практически инертные к химическим процессам, но играющие важную роль в
образовании
физических
свойств
почвы.
Другие
составные
части
почвообразующих пород легко разрушаются и обогащают почву определенными
химическими элементами, таким образом, состав и строение почвообразующих
пород оказывает чрезвычайно сильное влияние на процесс почвообразования.
Несмотря на большую важность почвообразующих пород, ведущую роль в
почвообразовании играет биологическая деятельность. Без жизни не было бы и
почвы. Почвообразование на Земле началось после появления жизни. Любая
горная порода, как бы глубоко разложена и выветрена она ни была, еще не будет
почвой. Только длительное взаимодействие материнских пород с растительными
и животными организмами в определенных климатических условиях создает
специфические качества, отличающие почву от горных пород.
Важное значение климатических условий для почвообразования давно
обратило на себя внимание. С климатом связано обеспечение почвы энергией
(теплом) и в значительной мере водой. От годового количества поступающего тепла и
влаги, особенностей их суточного и сезонного распределения зависит развитие
почвообразовательного процесса. Наличие морозного периода обуславливает
промерзание почвы, прекращение биологических и резкую подавленность физикохимических процессов. Аналогичный результат получается в засушливых районах в
период отсутствия осадков. Движение воздушных масс (ветер) влияет на газообмен
почвы и захватывает мелкие частицы почвы в виде пыли. Но климат оказывает
влияние на почву не только непосредственно, но и косвенно, воздействуя на
биологические
процессы
(распределение
высших
растений,
интенсивность
микробиологической деятельности).
Определенное
влияние
на
почвообразование
оказывают
почвенно-
грунтовые воды. Вода является средой, в которой протекают многочисленные
химические и биологические процессы в почве. Для большей части почв на
междуречных пространствах основным источником воды служат атмосферные
осадки. Однако там, где грунтовые воды расположены не глубоко, они оказывают
сильное воздействие на почвообразование. Под их влиянием меняется водный и
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воздушный режимы почв. Грунтовые воды обогащают почвы химическими
соединениями, которые в них содержатся, в отдельных случаях вызывают
засоление. В переувлажненных почвах содержатся недостаточное количество
кислорода, что обуславливает подавление деятельности некоторых групп
микроорганизмов. В результате воздействия грунтовых вод формируются особые
почвы.
Влияние рельефа сказывается главным образом на перераспределении тепла и
воды, которые поступают на поверхность суши. Значительное изменение высоты
местности влечет за собой существенное изменение температурных условий. С этим
связано явление вертикальной зональности в горах. Сравнительно незначительное
изменение высоты сказывается на перераспределении атмосферных осадков.
Большое значение для перераспределения солнечной энергии имеет экспозиция
склона. Очень часто степень воздействия на почву грунтовых вод определяется
особенностями рельефа.
Совершенно особый фактор почвообразования - время. Все процессы,
протекающие в почве, совершаются во времени. Чтобы сказалось влияние внешних
условий, чтобы в соответствии с факторами почвообразования сформировалась
почва, требуется определенное время. Так как географические условия не остаются
постоянными, а меняются, то происходит эволюция почв во времени.
От всех остальных факторов резко отличается влияние на почву человека,
точнее, человеческого общества. Если влияние природных факторов на почву
проявляется стихийно, то человек в процессе своей хозяйственной деятельности
действует на почву направленно, изменяет ее в соответствии со своими
потребностями. С развитием науки и техники, с развитием общественных
отношений использование почвы и ее преобразование усиливаются.
Следовательно, можно заключить, что почва - это особое природное
образование, где процессы цикличной миграции химических элементов на
поверхности суши, обмена веществ между компонентами ландшафта достигают
наивысшего напряжения. Одновременно с энергичным перераспределением вещества
в почве активно трансформируется и аккумулируется солнечная энергия.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основные химические и биологические процессы в почве могут совершать
только при наличии свободной воды. Почвенная вода является той средой, в
которой осуществляется миграция и дифференциация химических элементов в
процессе почвообразования. Многие вещества содержатся в свободной воде в
виде истинных и коллоидных растворов, поэтому свободную почвенную воду
правильнее назвать почвенным раствором. Почвенный раствор играет настолько
важную роль в почвообразовании и питании растений, что Г. Н. Высоцкий
образно назвал его кровью почвы.
Состав и концентрация почвенного раствора обуславливают его активную
реакцию.
Активная
реакция
(актуальная
кислотность)
определяется
концентраций в растворе ионов Н+. Вода в слабой степени подвергаясь
электролитической диссоциации, распадается на два иона: Н+ и ОН-.
Концентрация этих ионов ничтожна: произведение [Н+] [ОН-] = 10ˉⁿ, где n = 14
(таблица 4.14). В идеально чистой воде должно находиться равное количество
обоих ионов:
[Н+] = [ОН-] = 10ˉª, где а = 7.
рН = - lg[H+].
Таблица 4.14 – Соотношение количественных и качественных водородных
показателей почв (П. В. Дебело, В.И. Бударникова, 2010)
Почвы
рН
Сильнокислые
3,0-4,5
Кислые
3,5-5,5
Слабокислые
3,5-6,5
Нейтральные
6,5-7,0
Слабощелочные
7,0-7,5
Щелочные
7,5-8,5
Сильнощелочные
8,5 и более
Степень кислотности почв является весьма важным показателем, так как
характеризует многие генетические и производственные качества почвы. Как
правило, в кислых почвах отсутствуют хлориды, сульфаты, карбонаты. В
нейтральных почвах присутствуют карбонаты. В почвах с щелочной реакцией
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
накапливаются не только карбонаты, но также сульфаты и хлориды. Различные
растения нормально развиваются в определенных значениях рН. Установлено
влияние концентрации водородных ионов в почвенном растворе не только на
высшие растения, но и на микробиологические процессы, а вместе с тем и на весь
ход почвообразования.
В среднем значение рН почв близко к нейтральному показателю. Такие
почвы наиболее богаты обитателями. Известковые почва имеют рН =4-6, т.е. они
слабо щелочные; торфяные почвы имеют рН = 4-6, т.е. они слабо кислые.
Соответственно,
основные
и
кислые
почвы
имеют
специфический,
приспособленный к тем или другим состав почвенных организмов. При значении
рН меньше 3 (сильно кислые почвы) и больше 9 (сильно щелочные) из-за
высоких концентраций ионов водорода или гидроксид-ионов повреждаются
клетки живых организмов.
Кроме того, рН почвы сказывается и на степени доступности биогенных
элементов. При рН меньше 4 почва содержит так много ионов алюминия Al 3+, что
она становится высокотоксичной для большинства растений. При еще более
низких значениях рН в токсичных концентрациях могут содержаться ионы
железа Fe3+, марганца Mn2+, а также фосфат-ионы (РО43-) оказываются
связанными в малорастворимые соединения (фосфаты и гидрофосфаты) – тогда
растения страдают от их недостатка.
Почва обладает буферностью, т.е. свойством сохранять свою реакцию при
сравнительно небольшом добавлении кислот или щелочей. Буферность почв
обуславливается в основном составом поглощенных оснований. При воздействии
кислоты на почву с нейтральной реакцией произойдет обмен поглощенных
оснований на ион водорода кислоты, а в растворе образуется нейтральная соль:
Ca 2
2HNO3
2H
Ca( NO3 ) 2
В силу того, что ионы водорода будут изъяты из раствора и адсорбированы
почвой, концентрация ионов водорода существенно не изменится. При
взаимодействии щелочной соли с кислой почвой произойдет обмен между
основаниями солей и поглощенными ионами водорода, в результате чего
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
основания будут сорбированы, а вытесненные ионы водорода перейдут в раствор
и увеличат кислотность почв до исходного уровня. Таким образом, буферность
косвенно служит критерием загрязнения почвы.
Почвенные загрязнения антропогенного характера можно разделить по
источнику их поступления в почву:
1) с
атмосферными
осадками.
Многие
химические
соединения,
попадающие в атмосферу в результате работы предприятий, затем растворяются
в капельках атмосферной влаги и с осадками попадают в почву. Это в основном
газы – оксиды серы, азота и др. Большинство из них не просто растворяются, а
образуют кислоты;
2) осаждающиеся в виде пыли и аэрозолей. Твердые и жидкие соединения
при сухой погоде обычно оседают в виде пыли и аэрозолей. Котельные и
автомобили значительно пополняют почвенные загрязнения;
3) с растительным опадом. Вредные соединения в любом агрегатном
состоянии поглощаются листьями через устьица или оседают на поверхности.
Затем, когда листья опадают, все эти соединения поступают опять в почву;
4) мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу
входят различные загрязнения смешанного характера, включающие как твердые,
так и жидкие вещества, засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост
растений на этой площади;
5) тяжелыми металлами (кадмием, медью, хромом, никелем, кобальтом,
ртутью,
мышьяком,
марганцем).
Данный
вид
загрязнений
представляет
значительную опасность для человека и других живых организмов, т.к. тяжелые
металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции
в организме. Наиболее распространенное автомобильное топливо – бензин –
включает в себя очень ядовитое соединение – тетраэтилсвинец, содержащий
тяжелый металл – свинец, который попадает в почву и накапливается в листьях.
Экологический ущерб от ухудшения и разрушения почв и земель под
действием антропогенных (техногенных) нагрузок выражается главным образом
в деградации почв и земель; их загрязнении химическими веществами;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
захламлении
земель
несанкционированными
свалками,
другими
видами
несанкционированного и нерегламентированного размещения отходов.
При любой производственной деятельности происходит механическое
разрушение и засорение почвы Поэтому оценку экологического ущерба можно
осуществить с помощью методики определения гранулометрического состава
почвогрунта (соотношение между типом почвы и содержанием в ней физической
глины размером < 0,01мм), содержания гумуса в ней и выявления водородного
показателя почвы (таблицы 4.14, 4.15).
Таблица 4.15 - Нормативы стандарту отражающие соотношение между типом
почвогрунта и содержанием глинистых частиц размер < 0,01мм (П. В. Дебело,
В.И. Бударникова, 2010)
Содержание глинистых частиц, в % по
Наименование почво-грунтов
весу (размер < 0,01 мм)
Песок
Менее 3
Супесь
3-10
Суглинок легкий
10-30
Суглинок легкий
30-45
Суглинок тяжелый
45-60
Глина легкая
60-75
Глина средняя
75-85
Глина тяжелая
Более 85
Для справки:
Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и
почвенных организмов, на скорость и направленность происходящих в ней
химических и биохимических процессов.
В природных условиях рН почвенного раствора колеблется от 3 (в
сфагновых торфах) до 10 (в солонцовых почвах). Чаще всего кислотность не
выходит за пределы 4-8.
Дикорастущие растения получили название индикаторных, поскольку по
ним можно судить о характере и состоянии почвы, на которой они произрастают
(см. таблица 4.12).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.4
Характеристика
способов
снижения
негативного
влияния
антропогенных нагрузок
4.4.1 Принцип оптимизации взаимоотношений общества и природы
Нарастающее использование природных ресурсов, углубление процессов
освоения территорий и негативные последствия хозяйственной деятельности
человека, выражающиеся в загрязнении, нарушении и деградации окружающей
природной среды, привели к изменению облика и разрушению природных
ландшафтов России. Все это можно рассматривать как утрату национального
природного наследия с далеко идущими и труднопредсказуемыми последствиями
не только для России, но и всего мира в целом. Наиболее серьезной проблемой
при этом является утрата биологического и географического (ландшафтного)
разнообразия, а также неповторимости (уникальности) природных объектов, их
эстетической привлекательности.
Современный ландшафт представляет собой природно-антропогенный
комплекс, в пределах которого природные, антропогенные, географические,
этнические и социокультурные факторы находятся в тесном взаимодействии,
образуя однородную по условиям развития, единую неразрывную, присущую
данному региону или местности систему – геоэкосоциосистему или природнотехногенную систему.
К
таким
системам
относятся
городские
и
сельские
поселения,
сельскохозяйственные системы, отдельные промышленные предприятия и
индустриальные зоны, транспорт и транспортные коммуникации, энергетические
системы, горно-рудные предприятия вместе с зонами их влияния, рекреационные
системы и др.
Природно-техногенные системы (ПТС) отличаются двойственностью, как
это видно из самого термина. С одной стороны, первоначальные природные их
особенности в значительной степени изменены, и состояние ПТС определяется
антропогенной нагрузкой на них. С другой стороны, основные особенности их
функционирования во многом зависят от природных условий, в которых эти
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
системы размещаются. Основные компоненты ландшафта, такие как рельеф,
геологическое строение, климат и до некоторой степени природные воды
сохраняют свои основные особенности и в пределах ПТС, оказывая решающее
влияние на состояние природно-техногенной системы.
Выявление степени экологического состояния и степени антропогенных
воздействий на ПТС проводят с помощью экологического районирования территории. Сотрудниками Института географии РАН составлена схема экологического районирования территории Россию (рисунок 4.1). По степени экологичекой
напряженности определенным регионам присваиваются ранги от I до VII.
На территории России выделяют 56 экологических районов, в которых
сложилась напряженная, а в отдельных регионах острая экологическая ситуация.
Природные
ландшафты
подвергались
существенной
антропогенной
трансформации, в результате чего сформировались природно-антропогенные
(эколого-хозяйственные) системы с определенным комплексом экологических
проблем. Изучение таких систем взаимодействия природы и общества методом
районирования представляет большой практический интерес, прежде всего для
принятия первоочередных решений по снижению остроты экологической
ситуаций и усилению экологической безопасности.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
I - очень низкая; II - низкая; III - относительно низкая; IV - средняя;
V - относительно высокая; VI - высокая; VII - очень высокая.
Рисунок 4.1 – Схема экологического районирования территории России
(Ю. П. Мухин, Т. С. Кузьмина, В. А. Баранов, 2002)
Так, к регионам с очень высокой экологической напряженностью относятся:
Среднерусский, Центрально-Европейский, Поволжский, Приуральский, Предсаянский
и другие.
Поскольку главнейшей задачей природопользования является поиск и
разработка путей оптимизации взаимоотношений общества с окружающей
природной средой, то вопрос о экологически безопасном природопользовании был
поставлен еще в трудах гениального ученого XX – XXI веков В.И.Вернадского.
Считая человеческую деятельность важнейшим преобразующим фактором на
Земле, он тем самым показал необходимость исследования взаимодействия
человека с окружающим его материальным миром. Вернадский выдвинул учение о
ноосфере. Основной смысл этого учения состоит в том, что под влиянием разумной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
деятельности человеческого общества биосфера переходит в новое эволюционное
состояние — ноосферу, или «царство разума». Другими словами, ноосфера — новый этап развития биосферы, заключающийся в разумном регулировании
отношений человека и природы. Задача науки состоит в разработке принципов и
методов оптимальной организации территориальных и аквальных комплексов для
рационального использования естественных ресурсов и создания благоприятных
условий жизни и деятельности населения. Поэтому в учении В. И. Вернадского
ноосфера выступает как продукт разумной деятельности людей и спонтанного
функционирования природных объектов.
Резкое
обострение
экологической
ситуации
в
мире
обусловило
необходимость использования концепции ноосферы В. И. Вернадского для
формулировки
новых
принципов
экологический
кризис
вызывает
природопользования.
необходимость
Современный
изменить
характер
взаимоотношений с природой. Ответом на этот вызов могут стать ноосферные
принципы природопользования (Б. М. Ишмуратов, 1994).
1.
Постоянно нарастающее нарушение состояния экосистем, а в конечном
итоге и биосферы в целом было бы равносильно угрозе существования жизни на
планете Земля. Сохранение функционирования биосферы даже при искусственном
целенаправленном его поддержании становится одним из необходимых условий
ноосферного природопользования, общей задачей всего человечества. Глобальные
задачи в этом направлении — борьба
с обезлесением планеты (особенно в
тропическом поясе и в таежной зоне), снижение выбросов промышленности и
транспорта в атмосферу, предотвращение возможного «парникового» эффекта,
поддержание биологического разнообразия, стабилизация генетического потенциала
жизни, снижение сброса загрязняющих веществ в водоемы и др.
2.
Осуществление
принципа,
согласно
которому
растущие
материальные потребностей населения Земли в благах и комфорте цивилизации
обеспечиваются за счет наращивания массы изымаемых из природной среды
ресурсов и усиления интенсивности преобразования окружающей природы, далее
уже невозможно. В качестве альтернативы механическому наращиванию
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
промышленно-технического потенциала выдвигается концепция стабилизации
совокупной
массы
производительных
сил и
повышения
эффективности
использованная полезной части потребляемых ресурсов.
3. Принцип соответствия специализации и структуры природопользования
ландшафтно-зональной
организованности
природы
выступает
как
методологический инструмент, позволяющий соединить научное представление
(эталон) и реальное воплощение взаимодействия нарушенных компонентов
природной среды. Направляемое и организуемое человеком взаимодействие этих
компонентов должно приближаться к ландшафтно-зональным соотношениям
элементов
биосферы
как
к
наиболее
устойчивой
форме
интеграции
разнообразных изменений, вносимых производством и бытом людей в
окружающую
природу.
Планомерное
формирование
и
восстановление
ландшафтно-зональных параметров и структуры биосферы облегчат и сократят
путь неизбежного самовозрождения природных комплексов в ходе спонтанной
организации природы после ее преобразования в результате хозяйственной
деятельности человека.
Ноосферный этап природопользования стимулирует глобализацию всех
отраслей хозяйства и сфер жизни общества, ведет к началу эксплуатации
спонтанных
режимов
природных
систем,
развитию
замкнутых
циклов
производства, удовлетворению потребностей общества не за счет использования
новых предметов труда, а за счет изменения форм уже находящихся в
употреблении
материалов.
Реализация
ноосферных
принципов
природопользования обеспечит ослабление нагрузки на биосферу и сохранение
состояния ее структур, достаточность природных ресурсов, гарантированность
развития человечества.
Развитие учения В. И. Вернадского о ноосфере позволило сформулировать
принцип обоюдной эволюции или коэволюции человека и биосферы (Н. Н. Моисеев,
1982; Н. Ф. Реймерс, 1990). Он предполагает необходимость сосуществования
человека и биосферы, т.е. теснейшую взаимосвязь процессов эволюции биосферы и
человеческого общества.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подразумевается, что природа и человечество развиваются параллельно,
воздействуя друг на друга. Несовпадение скоростей естественного эволюционного
процесса, идущего очень медленно, и социально-экономического развития
человечества, происходящего намного быстрее (эволюция природы длится
тысячелетиями, социальное развитие человечества — веками и даже десятилетиями),
при неуправляемой форме взаимоотношений ведет к деградации природной среды.
Это связано с тем, что антропогенный фактор способен направлять эволюцию не
столько к изменению видов, сколько к их вымиранию. Выход состоит в том, чтобы
человек согласовывал свои потребности с возможностями биосферы и ограничивал
свои воздействия на природу. При этом общество, развиваясь по своим законам,
должно лимитировать свой экстенсивный рост с расчетом обеспечения условноестественного хода эволюции природы.
Таким образом, сама возможность коэволюции связана с тем, чтобы
скорость изменения параметров биосферы не была слишком высокой. Она
должна допускать адаптацию человека к изменяющимся внешним условиям. И,
напротив, изменение внешних условий существования человека вследствие
антропогенных воздействий также должно носить адаптационный характер
целенаправленного изменения параметров биосферы.
Идеи В. И. Вернадского о неизбежности возникновения ноосферы на планете
Земля во многом определяют современные направления глобального развития,
позволяющие удовлетворить потребности человеческого общества в настоящем без
ущерба интересов будущих поколений. В 1992 г. на Конференции ООН по
окружающей среде в Рио-де-Жанейро, проходившей на уровне глав государств, была
констатирована невозможность движения развивающихся стран по пути, которым
пришли к своему благополучию развитые страны. Признано, что данный путь ведет к
катастрофе. В связи с этим провозглашена необходимость перехода мирового
сообщества на рельсы устойчивого (сбалансированного) развития.
В докладе, подготовленном Комиссией ученых и общественных деятелей
из разных стран под председательством Г. X. Брунтланд (Норвегия), устойчивое
развитие
рассматривается
как
«такое
развитие,
которое
удовлетворяет
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
потребности настоящего времени, но не ставит под угрозу способность будущих
поколений удовлетворять свои собственные потребности». Здесь выделяются два
ключевых понятия:
а) потребности — предмет первостепенного приоритета для беднейших
слоев населения;
б) ограничения, обусловленные состоянием технологии производства,
организацией общества и способностью биосферы удовлетворять нынешние и
будущие потребности. Однако в этом определении не делается различий между
понятиями
«развитие»
и
«рост».
Если
развитие
должно
продолжаться
неопределенно долгое время для всех народов и стран мира, то валовой рост
лимитирован потенциальной емкостью экосистем или же их способностью к
самовосстановлению.
Более удачны определения, предложенные американским исследователем
X. Дейли и авторами совместного программного документа программы ООН по
окружающей среде (ЮНЕП), Всемирного союза охраны окружающей среды
(МСОП) и Всемирного фонда охраны природы (ВВФ) «В заботе о Земле.
Стратегия устойчивости жизни». Согласно Хейли, при социально устойчивом
развитии «валовой экономический рост не должен выходить за пределы несущей
способности систем жизнеобеспечения», согласно другим авторам, «устойчивое
развитие — это такое улучшение качества жизни людей, которое сохраняет
потенциальную емкость экологических систем, обеспечивающих жизнь» (по Г. Н.
Голубеву, 1999). Предполагается, что такая стратегия может обеспечить
сбалансированное решение социально-экономических задач, с одной стороны, и
проблем сохранения благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного
потенциала — с другой, в целях удовлетворения потребностей нынешнего и
будущего поколений людей.
В
названном
программном
документе
сформулированы
основные
принципы стратегии устойчивого развития (Г. Н. Голубев, 1999).
1.
Воздействие человека на биосферу не должно превышать ее
потенциальную емкость.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сохранение возобновимых ресурсов:
2.
а)
охрана
основных
процессов
в
биосфере
(биогеохимические,
гидроклиматические и др.);
б) сохранение биологического разнообразия;
в) использование возобновимых ресурсов в пределах их прироста.
3.
Расходование невозобновимых ресурсов, не превышающее скорость
создания их заменителей, с последующим прекращением использования этих
ресурсов.
4.
Справедливое распределение выгод от затрат на природопользование
как внутри стран, так и между странами.
5.
Внедрение более эффективных технологий в промышленности,
энергетике, сельском хозяйстве и др.
6.
Использование
экономических
инструментов,
учитывающих
экологические ценности, часто не выражаемые количественно.
7.
Совершенствование управления природопользованием:
а) развитие соответствующей системы законодательства;
б) перспективное планирование, включающее и вопросы экологии;
в) следование принципу «предвидеть и предотвращать», а не «реагировать
и исправлять»;
г) высокое положение лиц, отвечающих за вопросы экологии, в системе
государственной власти.
8.
Развитие морально-этических факторов и принципов:
а) формирование этики устойчивого развития;
б) совершенствование экологического образования на всех уровнях;
в) укрепление традиций общественного экологического самосознания.
В настоящее время устойчивое развитие все чаще трактуется как процесс,
обозначающий новый тип функционирования цивилизации, основанной на
радикальных
изменениях
ее
исторически
сложившихся
параметров
—
экономических, социальных, экологических, культурологических и др. По
существу, ставится задача оптимального управления не только природно-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ресурсным потенциалом, но и всей совокупностью природно-социокультурного
богатства, которым располагает цивилизация на конкретном этапе всемирноисторического развития (О.К.Дрейер, В. А. Лось, 1997).
Применительно к вопросам использования природно-ресурсного потенциала
можно выделить четыре критерия устойчивого развития на длительную перспективу
(С.Н. Бобылев, А.Ш. Ходжаев, 1997; Э.В. Гирусов и др., 1998).
Во-первых, количество возобновимых ресурсов (земельных, лесных и пр.) или
их возможность продуцировать биомассу не должно уменьшаться во времени, т.е. по
крайней мере должен быть обеспечен режим простого воспроизводства. Например,
для земельных ресурсов это означает сохранение площади наиболее ценных
сельскохозяйственных угодий или в случае уменьшения их площади — сохранение
уровня производства продукции земледелия, кормового потенциала земель для
сельскохозяйственных животных и т.п.
Во-вторых, требуется максимально замедлить темпы изъятия запасов
невозобновимых природных ресурсов с перспективой их замены в будущем на
другие нелимитированные виды ресурсов (например, частичная замена нефти,
газа, угля на альтернативные источники энергии — солнечную, ветровую и др.).
В третьих, необходимо минимизировать отходы производства на основе
внедрения малоотходных, ресурсосберегающих технологий.
В четвертых, следует стремиться к тому, чтобы загрязнение окружающей
среды (как суммарное, так и по видам) в перспективе не превышало его
современный уровень. Необходимо предусмотреть возможность минимизации
загрязнения до социально и экономически приемлемого уровня («нулевого»
загрязнения ожидать нереально).
Среди экономических показателей природопользования важным критерием
устойчивого развития выступает уменьшение природоемкости — характеристики,
определяемой отношением объемов используемых природных ресурсов и конечной
продукции, получаемой на их основе. Величина природоемкости зависит от
эффективности использования естественных ресурсов во всей цепи, соединяющей
первичные ресурсы и непосредственно конечные стадии технологических процессов,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
связанные с преобладанием природного вещества. Другой критерий устойчивого
развития — структурный показатель, который отражает уменьшение удельного веса
продукции и инвестиций отраслей природоэксплуатируемых секторов. Для его
уменьшения требуется перераспределение трудовых, материальных и финансовых
ресурсов в пользу ресурсосберегающих, технологически передовых отраслей и видов
деятельности. Такая структурная перестройка народного хозяйства позволит
значительно снизить природоемкость производимой продукции и услуг и,
соответственно, нагрузку на окружающую среду, сократить общую потребность в
природных ресурсах.
Переход к стратегии устойчивого развития предполагает постепенное
восстановление
естественных
экосистем
до
уровня,
гарантирующего
стабильность окружающей среды. Этого можно достичь усилиями всего
человечества, но начинать движение к данной цели каждая страна должна
самостоятельно. В нашей стране на основании конкретных социальноэкономических условий и состояния окружающей природной среды концепция
перехода к устойчивому развитию разработана и утверждена Указом Президента
Российской Федерации в 1996 г. (Общие вопросы окружающей среды,
экологической безопасности и природопользования, 1996).
В данной концепции отражены идеи В.И.Вернадского о ноосфере как
будущем состоянии земной оболочки, изложены общие принципы и направления
перехода страны к модели устойчивого развития. Показано, что цель этого
перехода — обеспечение сбалансированного решения проблем социальноэкономического развития и сохранения благоприятной окружающей среды и
природно-ресурсного потенциала, удовлетворение потребностей настоящего и
будущих поколений людей.
Основные направления экологической политики Российской Федерации,
сформулированные в концепции, следующие:
а) создание правовой базы перехода к устойчивому развитию, включая
совершенствование
действующего
законодательства,
определяющего,
в
частности, экономические механизмы регулирования природопользования и
охраны окружающей среды;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) разработка системы стимулирования хозяйственной деятельности и
установление пределов ответственности за ее экологические результаты, при
которых биосфера воспринимается уже не только как поставщик ресурсов, а как
среда жизни человека;
в) оценка хозяйственной емкости локальных и региональных экосистем
страны, определение допустимого на них воздействия;
г) создание условий, сочетающих рыночные механизмы с государственным
регулированием
экологических
процесса
ограничений
природопользования,
в
использовании
строгое
соблюдение
природных
ресурсов,
формировании эффективной пространственной структуры экономики страны с
учетом местных условий и региональных интересов, постепенное восстановление
естественных экосистем до уровня, гарантирующего стабильность окружающей
среды и улучшение качества жизни населения.
Как наиболее существенный показатель устойчивого развития предлагается
использовать параметры качества жизни человека (продолжительность его
жизни, состояние здоровья и др.), степень природоемкости хозяйства, уровни
удельного (на душу населения и единицу валового внутреннего продукта)
потребления ресурсов и производства отходов, характеристики состояния
компонентов окружающей среды, экосистем и охраняемых территорий.
В концепции отмечается, что переход к устойчивому развитию представляет
собой длительный процесс, поскольку необходимо решение беспрецедентных по
масштабу социальных, экономических и экологических задач. На начальном этапе
нужно решать наиболее острые экономические и социальные проблемы и, так как
именно они формируют главные целевые ориентиры данного периода, особенно
строго соблюдать обоснованные экологические ограничения на хозяйственную
деятельность. Одновременно необходимо разработать программы оздоровления
окружающей среды в зонах экологического кризиса и начать их планомерное
выполнение, наметить комплексные меры по нормализации обстановки на
экологически неблагополучных территориях и подготовить организационную основу
реализации этих мер.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На следующем этапе должны осуществляться основные структурные
преобразования в экономике, технологическое обновление, существенная
экологизация процесса социально-экономического развития. На этом этапе
экологическое благополучие территории страны обеспечивается прежде всего за
счет рационализации использования природно-ресурсного потенциала России и
снижения его относительных затрат на душу населения. В дальнейшем
постепенно должна решаться проблема гармонизации взаимодействия с
природой в рамках всего мирового сообщества.
В
настоящее
время
наряду
с
вопросами
устойчивого
развития
разрабатывается стратегия экологической безопасности деятельности человека.
Сущность стратегии состоит в том, что должна реализовываться только
экологически
безопасная
деятельность,
не
угрожающая
отрицательными
последствиями населению и природному окружению.
Согласно новому закону Российской Федерации об охране окружающей
среды, экологическая безопасность понимается как «состояние защищенности
природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного
негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных
ситуаций природного и техногенного характера, их последствий» (Федеральный
закон «Об охране окружающей среды», 2002). Из этого определения следует, что
экологически безопасной может считаться такая деятельность, которая хотя и
приводит к изменениям в состоянии природного окружения, но не вызывает в
нем структурных и функциональных нарушений и сохраняет ресурсы самовосстановления гео- и экосистем. Если под состоянием гомеостаза экосистемы
понимать ее способность поддерживать свою жизнедеятельность в условиях
антропогенных нагрузок, то экологически безопасная деятельность — это
деятельность, не нарушающая гомеостаз природных комплексов. Другими
словами,
экологически
безопасная
деятельность
допускает
изменения
показателей состояния гео- и экосистем, однако они не должны выходить за
пределы их естественных колебаний.
По Н. Ф. Реймерсу (1994), основа экологической безопасности — это:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а)
осознание того, что человечество — неотъемлемая часть природы,
полностью зависимая от окружающей его среды;
б)
признание
ограниченности
и
конечности
природно-ресурсного
потенциала Земли и ее отдельных регионов, необходимости его качественной и
количественной инвентаризации;
в)
определение допустимого максимума изъятия природных ресурсов и
изменения экосистем как среды жизни;
г)
необходимость выработки превентивных экологических запретов
задолго до экономического исчерпания природных ресурсов или их косвенного
разрушения;
д)
обязательность
создания
социально-экономического
механизма
гомеостаза в системе «человек—природа» типа «природа — товар—деньги —
природа»;
е)
необходимость
перехода
к ресурсоэкономным
технологиям
и
безопасным для природы и людей хозяйственным приемам;
ж)
понимание того, что без адекватной среды жизни (целостности
экосистем) невозможно сохранение ничего живого, в том числе биологических
видов (включая человека) и природных систем более низкого иерархического
уровня.
Для обеспечения экологически безопасной хозяйственной деятельности
необходимы
экологические
нормативы,
характеризующие
как
«пределы
гомеостаза» по показателям строения и функционирования экосистем, так и меру
допустимых антропогенных нагрузок, при которых экосистемы не выходят за
пределы гомеостаза. Разработка подобных нормативов представляет чрезвычайно
сложную и в ряде случаев практически нерешаемую задачу. Поэтому
экологически безопасной предложено считать такую деятельность человека, при
которой ее воздействие на окружающие экосистемы не превосходит изменений,
признанных допустимыми или приемлемыми для общества в данном регионе для
данного вида деятельности (Ю.А.Егоров, 1999). При этом качество условий
жизни населения в регионе должно соответствовать санитарно-гигиеническим
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нормативам. Показатели допустимых изменений компонентов гео- и экосистем, а
также санитарно-гигиенические нормативы качества условий жизни населения
устанавливаются на все время существования и эксплуатации хозяйственных
объектов как для условий их нормальной работы, так и для случаев нарушения
заданного режима соответствии с Федеральным законом от 10 января 2002 г. «Об
охране окружающей среды» в отношении любой хозяйственной и иной
деятельности, которая может оказать прямое или косвенное влияние на природу,
проводят оценку воздействия на окружающую среду (ОВОС). В ОВОС должна
входить Концепция обеспечения экологической безопасности проектируемой
деятельности человека. В ней необходимо определить и обосновать те изменения
в составе, функционировании и структуре природных систем, которые
признаются допустимыми (приемлемыми) для данной конкретной территории и
определенного вида хозяйственной деятельности человека. В Концепции
устанавливаются допустимые изменения качества условий жизни населения в
регионе. Принятие ОВОС государственной и общественной экспертизами делает
Концепцию
обеспечения
экологической
безопасности
экологическим
нормативом, обязательным для выполнения на данной конкретной территории.
Для
достижения
экологической
безопасности
необходим
комплекс
мероприятий (Ю.А.Егоров, 1999):
а) оптимальный выбор места реализации хозяйственной деятельности
человека;
б) ограничение антропогенных воздействий на природные комплексы и
условия жизни населения;
в) контроль соответствия требований и положений Концепции обеспечения
экологической безопасности природно-климатическим условиям выбранного
места реализации хозяйственной деятельности;
г) контроль соответствия параметров проекта требованиям и положениям
Концепции
обеспечения
экологической
безопасности
предполагаемой
деятельности;
д) контроль исполнения требований и положений Концепции обеспечения
экологической безопасности хозяйственной деятельности при ее реализации,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
который
должен
включать
организацию
и
проведение
комплексного
экологического (геоэкологического) мониторинга.
4.4.2
Организация экологического каркаса территории
как способ
оптимизации системы «природа-общество»
За основу идеи формирования природно-экологического каркаса взята
концепция оптимизации природной среды, которая состоит в признании ведущей
роли природных закономерностей в развитии природных комплексов при
различном характере их использования.
В современном понимании термин «экологическая оптимизация» сформулирован более ста лет назад В.В. Докучаевым с практической точки зрения. В
своей книге «Наши степи прежде и теперь» он предлагает целую систему
регулирования оврагов и балок, включая строительство плотин, создание лесных
насаждений, образование прудов, задержание снеговых и дождевых вод,
орошение нижележащих склонов и пойм.
В дальнейшем исследования В.В. Докучаева продолжили географы
В.Б. Сочава, А.Г. Исаченко, Ф.Н. Мильков, в экологии и природопользовании Н.Ф. Реймерс, Б.М. Ишмуратов, Б.И. Кочуров.
Оптимизация экологическая - это достижение:
-
наиболее рационального экологического равновесия (с точки зрения
долгосрочной перспективы развития хозяйства и сохранения условия жизни
людей) с помощью благоприятного сочетания экологических компонентов и
территорий (экосистем) с различной степенью преобразованности человеком;
-
фазы экологического равновесия, наиболее полно сохраняющей
биотическое разнообразие.
А.Г. Исаченко разработано понятие оптимизации природной среды, оптимизации ландшафта. Он ввел понятие «культурные ландшафты», в которых
структура рационально изменена и оптимизирована на научной основе в
интересах общества. Именно таким ландшафтам должно принадлежать будущее.
Они заслуживают особого рассмотрения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Критерии культурного ландшафта определяются общественными потребностями. Ему должны быть присущи два главных качества:
-
высокая производительность и экономическая эффективность;
-
оптимальная среда для жизни людей, способствующая сохранению
здоровья, физическому и духовному развитию человека.
Различают три главных направления оптимизации ландшафтов:
-
активное воздействие с использованием различных мелиоративных
приемов;
-
«уход
за
ландшафтом»
(например,
санитарные
рубки,
противопожарные мероприятия) с соблюдением строгих норм хозяйственного
использования;
-
консервация, то есть сохранение спонтанного состояния (заказники,
заповедники, национальные парки и др).
Оптимизация окружающей среды в настоящее время имеет первостепенное
значение в связи с усиливающимся антропогенным воздействием человека на
природу.
Основным критерием оптимизации является такое развитие, при котором
все возрастающая антропогенная нагрузка не разрушает природную среду,
сохраняет экологическое равновесие, которое дает в результате максимальный
эколого-социально-экономический эффект.
Наиболее
важным
представляется
создание
территориального
экологического равновесия, которое возникает при некотором оптимальном
соотношении интенсивно используемых участков: агроценозов, урбакомплексов,
экстенсивно используемых лесов, пастбищ, сенокосов, т.е. формирование
природно-экологического каркаса.
Природно-экологический
каркас
(синонимы
–
«экологический»,
«природный», «природно-рекреационный каркас» или «природно-рекреационный
комплекс») в настоящее время является одним из ключевых понятий
современного градостроительства, так как употребляется практически во всех
концепциях генпланов городов. В то же время изначально этот термин был
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
использован в экологии и природопользовании. Одним из первых этот термин
использовали Н.Ф. Реймерс и Ф.Р. Штильмарк в работе по формированию
системы особо охраняемых территорий (ООПТ) региона. Следует отметить, что в
градостроительстве и архитектуре с середины 1960-х гг. при разработке
генеральных планов различных регионов использовались принципы создания
непрерывной системы озеленения, что можно считать прототипом современной
системы экологического каркаса городской среды. В градостроительстве и
экологии долгое время параллельно и с взаимопроникновением шли обсуждения
по созданию устойчивой среды через сохранение природных объектов, как
регионов, так и поселений.
Елизаров А.В. под экологическим каркасом понимает совокупность
экосистем с индивидуальным режимом природопользования для каждого
участка, образующих пространственно организованную инфраструктуру, которая
поддерживает экологическую стабильность территории, предотвращая потерю
биоразнообразия и деградацию ландшафта. Автор отмечает, что экологический
каркас складывается не только из системы особо охраняемых природных
территорий, а состоит из всех природных элементов окружающей среды
(пастбища, сенокосы, луга, земли лесного и водного фонда, водоохранные зоны),
которые составляют единую сеть.
В городе, как и на любой территории, природно-экологический каркас
формируется на базе гидрографической сети с учетом геоморфологии и рельефа
местности, в виде территориально непрерывной системы открытых озелененных
пространств в городской экосистеме. Он включает, наряду с ООПТ, городские
леса и зеленые насаждения всех видов и категорий, зоны с особыми условиями
использования территории (зоны объектов природного и культурного наследия;
водоохранные зоны; зоны охраны источников питьевого водоснабжения;
санитарно-защитные зоны предприятий).
Экологический каркас состоит из четырех основных элементов:
- узлов экологического каркаса (ядер, ключевых природных территорий);
- транспортных коридоров (транзитных коммуникаций, экологических
мостов);
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- буферных зон;
- восстанавливаемых районов (территорий экологической реставрации).
Основные функции, которые выполняют данные элементы представлены в
приложении Е.
В соответствии с иерархической организацией ландшафтной оболочки
экологический каркас также может рассматриваться на разных иерархических
уровнях.
На локальном уровне экологического каркаса происходит в основном на
уровне природных комплексов ранга урочищ, фаций и их антропогенных модификаций. Большую роль в создании экологического каркаса играют так
называемые «микрорезерваты», которые сравнительно недавно появились в
практике охраны природы и пока не получили широкого распространения.
Номенклатура объектов, которые могут входить в микрорезерваты, достаточно
велика. Это могут быть отдельные холмы, балки, рощи, фрагменты естественных
лугов, участки рек и ручьев, места выходов грунтовых вод, небольшие озера,
болота. Все эти объекты имеют исключительное значение для формирования
экологически сбалансированной пространственной структуры ландшафтов,
особенно в староосвоенных регионах.
На региональном уровне формирование экологического каркаса в последнее время все чаще находит отражение при ландшафтном планировании. Основной единицей геосистемной иерархии в таком случае служат более крупные
природные комплексы, как правило, ранга ландшафта и местности. Среди
различных категорий особо охраняемых природных территорий большое
значение могли бы иметь области охраняемых ландшафтов. Данная категория
охраняемых территорий довольно широко представлена за рубежом, в нашей
стране она не получила распространения. Ближайший аналог - ландшафтные
заказники - во-первых, имеют несколько другие задачи, а во-вторых, также
распространены
не
очень
широко,
лучше
(ботанические и зоологические) заказники.
представлены
компонентные
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На макрорегиональном уровне основными структурными ячейками при
формировании
каркаса
могут
служить
так
называемые
биорегионы,
приблизительно соответствующие физико-географическим областям.
Различными авторами предлагались разные принципы формирования
экологического каркаса. Так, В.А. Елизаров выделяет следующие основные
принципы формирования экологического каркаса территорий:
-
принцип «природа знает лучше» (один из четырёх принципов-
законов, введённых американским экологом Барри Коммонером);
-
принцип экологических коридоров (коммутационный);
-
принцип поляризации ландшафта (принцип Б.Б. Родомана) –
«урбанизированные районы и заповедники (природные резерваты) являются
полюсами природного ландшафта»;
-
принцип буферных зон;
-
принцип общей иерархичности устройства;
-
принцип
взаимопроникновения
природной
и
экономической
инфраструктуры;
-
принцип мозаичности территорий разных масштабов и функций;
-
принцип относительной экологической автономности и дискретности
отдельных участков;
-
принцип репрезентативности экосистем;
-
принцип учета исторических тенденций в развитии территории;
-
принцип индивидуальности природных условий каждого участка
территории.
По В.В. Владимирову при формировании природного каркаса города
предлагается использовать следующие основные принципы:
-
преемственность построения каркаса в экзогенном плане (главные
оси природного каркаса города должны быть логическим продолжением
элементов природного каркаса района);
-
взаимосвязанность элементов каркаса (каркас должен представлять
собой не случайную мозаику различных по назначению городских зеленых наса-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ждений, а, скорее, сетку экологических осей, на пересечении которых целесообразно формировать сравнительно крупные массивы зелени – зеленые зоны);
-
относительную автономность отдельных частей каркаса (элементы
каркаса должны проникать во все наиболее значительные структурные звенья
города - жилые и промышленные районы, микрорайоны и др.);
-
функциональное соответствие каркаса конкретным природным и
экономическим особенностям города, что должно выражаться как в построении
структуры каркаса, так и в его биологических характеристиках;
-
одновременное формирование каркаса (по крайней мере, в новых
городах) с городской застройкой как части архитектурно-планировочной
структуры города.
М.Д. Шарыгин с соавторами считают, что формирование экологического
каркаса предполагает включение в его состав уже существующей сети особо охраняемых природных территорий, наиболее крупные объекты (заповедники, заказники) которой образуют углы (ядра) каркаса, а остальные входят в состав соединяющих их элементов (осей, коридоров). Пространственное объединение
особо охраняемых территорий с помощью коридоров и буферных зон ведет к
усилению взаимодействий между ними и придает им системную целостность. В
результате образуются новые эмерджентные свойства системы, одним из
которых
является переход
от сугубо
биоцентрической
функциональной
запрограммированности системы охраняемых территорий к ее ориентации на
человека. Новая средоформирующая функция системы особо охраняемых
территорий превращает ее в приобразованный экологический каркас, который
благодаря включению в него дополнительных элементов (участков территорий),
начинает выполнять и другие предназначения природоохранного «скелета»,
пространства региона – защищает человека от негативных воздействий
производственной деятельности, создает условия для отдыха населения и
развития внутреннего туризма, сохраняет историко-культурное наследие и т.д.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Часть
Методика
2
подготовки
и
проведения
экологического практикума
5 Ход практикума
5.1 Этапы реализации практикума
Цель: выявление степени антропогенной преобразованности природных
объектов комплексными методами в полевых условиях.
Оборудование и материалы: рулетка, веревка (5 метров), колышки,
скребок,
поддон,
мерные
цилиндры,
колбы,
пластиковые
бутылки,
полиэтиленовые пакеты, фотоаппарат, шрифт Снеллена, лакмусовые бумажки,
дистиллированная вода, линейка, микроскоп, определители живых организмов,
цветовые атласы, экологические и географические энциклопедии. Шпатель (нож,
почвенный бур); образец почвы; сито; фарфоровая ступка с пестиком;
технические весы и весовой набор; две большие стеклянные колбы емкостью
250 мл с пробкой; дистиллированная вода 25 мл; стеклянная воронка; беззольный
бумажный фильтр; пробирка; универсальная индикаторная бумага; шкала
значений рН; таблица 1 - «Зависимость кислотности почв от значения рН»;
таблица 2 - «Растения - индикаторы почв».
Задачи:
1. Разработать маршрут полевого практикума и теоретическая подготовка.
2. Выехать на исследуемые объекты для сбора образцов и материалов
комплексного экологического исследования (приложение А).
3. Выявить уровень антропогенной нагрузки по состоянию природнотехногенных систем различными методами в условиях полевого практикума:
а)
определить
особенность
административно-географическую
исследуемой
фотографирования,
территории
картографирования
методом
и
прямого
справочных
инвентаризацию имеющихся промышленных объектов);
и
экологическую
наблюдения,
данных
(провести
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) оценить степень биологического разнообразия изучаемой территории и
частоту встречаемости двух доминирующих видов растений методом квадрата и
ленточной трансепты;
в) оценить состояние водных объектов исследуемой территории по
органолептическим показателям качества воды;
г) провести оценку состояния почвы как элемента природного комплекса по
следующим показателям: - рН почвы; - содержание гумуса в почве по
стандартной шкале;
д) рассчитать коэффициент абсолютной (Ка) и относительной (Ко)
экологической напряженности (используя возможности программного комплекса
SAS Планета);
е) определить долю измененного ландшафта и состояние природнотехногенной
системы
(используя
возможности
программного
комплекса
SAS Планета).
4. Сделать
вывод
о
степени
антропогенной
преобразованности
исследуемых комплексов на основании собранных материалов.
6. Формирование отчета о проведенном исследовании в форме паспорта
геоэкологического объекта
7 Защита в форме презентации отчета по полевому практикуму.
5.2 Методики отбора образцов почвы
Оценка степени биологического разнообразия изучаемой территории и
частоту встречаемости двух доминирующих видов растений методом квадрата и
ленточной трансепты.
Определение рН почвы как элемента природного комплекса
1. Точечную пробу отберите на пробной площадке из одного или
нескольких слоев или горизонтов с помощью ножа или шпателя из прикопок, или
почвенным буром, весом от 100 до 50 г.
2. Отобранную пробу поместите в фарфоровую ступку и разотрите
пестиком.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Просейте пробу через сито (желательно, чтобы отверстия сита были
равными примерно 1 мм).
4. На технических весах с помощью весового набора отмерьте навеску
почвы примерно 10 г.
П р и м е ч а н и е - Сначала, необходимо отрегулировать весы.
5. Поместите навеску в одну из колб.
6. Добавьте в колбу 25 мл дистиллированной воды.
7. Закройте колбу пробкой, энергично встряхните и дайте отстояться
содержимому в течение 30-40 минут.
П р и м е ч а н и е - Если содержимое колбы не отстоялось в течение данного времени,
необходимо увеличить время отстаивания.
8. Отфильтруйте содержимое колбы через беззольный бумажный фильтр в
стеклянной воронке в свободную колбу.
9. Отфильтрованную водную вытяжку налейте в пробирку.
10. Определите рН почвы с помощью универсальной индикаторной бумаги.
11. Определите к какому типу кислотности относится данный почвенный
образец, сравнив с данными из таблицы 4.14.
12. Определите растения, которые могут произрастать на исследуемых
почвах, воспользовавшись таблицей 4.12.
13. Сделайте вывод об особенностях антропогенной нагрузки двух
исследуемых природно-техногенных систем.
П р и м е ч а н и е - Если образцы почвы выданы преподавателем, то определение рН
почвы следует начинать с пункта 2.
5.3 Расчет степени антропогенной преобразованности исследуемых
территорий
1.
Поскольку
к
наиболее
важному
фактору,
влияющиму
на
пространственно-функциональную организацию техногеосистем и выполняющму
главную роль в перераспределении и контроле за вещественно-энергетическими
потоками в вертикальном и горизонтальном направлениях ПТС, относится
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рельеф (который, наряду со слагающими его горными породами, составляет
морфолитогенную основу природно-технических систем), то первым шагом
исследования должно быть определение административно-географических и
экологических особенностей исследуемых территорий (последовательность
предлагаемых действий):
а) определить с использованием компьютерной программы SASPlanet
площадь и особенность ландшафта исследуемой территории: координаты,
перепады высот, количество о особенность промышленных объектов;
б) оценить долю площади, занимаемую древесными жизненными формами,
с помощью метода прямого наблюдения, фотографирования и выделения
полигонов
(компьютерная программа SASPlanet) (см. раздел 4.1.6), взяв за основу
предложенную классификацию обилия жизненных форм;
Обилие вида (жизненных форм):
- обильный;
- рассеянный;
- необильный;
- редкий.
в) составить картосхему участка, с учетом выбранного масштаба и
условных обозначений (на основе снимков
компьютерной программы
SASPlanet);
г) с использованием возможностей компьютерной программы SASPlanet
провести инвентаризацию расположенных основных природных и техногенных
объектов, измерив занимаемую ими площадь (по возможности);
д) рассчитать абсолютную и относительную антропогенную преобразованность
ПТС (см. формулы 4.8,4.9 и таблицы 4.3,4.4)
е) оценить размер разрушенного ландшафта (АН6, АН5), определив его
долю от общей площади исследуемого участка и условно классифицировать ее
состояние по степени экологической напряженности; (см. таблица 4.3,4.4,);
ж) внести результаты в таблицу 5.1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5.1 - Сравнительная характеристика антропогенной преобразованности
исследуемых территорий.
Название объекта
Название участка 1
Название участка 2
2
Общая площадь, м
Площадь измененного
ландшафта, м2
Доля измененного
ландшафта, %
Коэффициент абсолютной
(Ка) экологической
напряженности
Коэффициенты
относительной (Ко)
экологической
напряженности
Промышленные объекты
(названия и количество)
2. Оценить степень биологического разнообразия изучаемой территории и
частоту встречаемости двух доминирующих видов травянистых растений
(с использованием метода квадрата и ленточной трансепты):
а) определить с помощью определителя систематические названия видов
растений исследуемой территории, используя метод квадрата и трансепты
(см. таблица 5.2);
Таблица 5.2 – Характеристика биологического разнообразия растительности
исследуемого участка
Постоянство
Количество выборок (р), шт.
Название
доминирующих
растения
1
2
3
4
видов (С)
Вьюнок полевой
6
4
б) составить ранжированный список по общему количеству жизненных
форм, встречающихся растений на исследуемых участках (таблица 5.3)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5.3 - Ранжированный список растений исследуемых ПТС
Название объекта
Название объекта
Травянистые растения
Деревья и кустарники
в) вычислить постоянство доминирующих видов травянистых растений
(формула 5.1):
C
p100
P
(5.1)
где р – число выборок, содержащих изучаемый вид;
Р – общее число взятых выборок.
Виды в сообществах разделяются по постоянству (таблица 5.4):
- постоянный (больше 50 % выборок);
- добавочный (от 25% до 50 % выборок);
- случайный (меньше 25 % выборок).
Таблица 5.4 - Сравнительный анализ биологического многообразия исследуемых
объектов
Название группы видов Название участка 1
Название участка 2
Названия растений
Названия растений
Постоянные
Добавочные
Случайные
г) выявить наличие пограничного эффекта на исследуемой территории и
сфотографировать наиболее характерную зону.
3.
Природные воды, участвуя, так же как и рельеф, в процессах
перераспределения вещества и энергии ПТС, отражают взаимодействие всех ее
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
составляющих компонентов, реагируя на прямые и косвенные антропогенные
воздействия (А.И. Климентьев, И.В. Ложкин, А.П. Трубин, «Геоэкологическая
оценка почвенного покрова урбанизированных территорий», 2006). Поэтому для
комплексной оценки состояния ПТС необходимо провести оследование качества
воды
открытых
органолептическим
водоемов
исследуемой
показателям
и
измерения
территории
по
температуры
четырем
на
основе
традиционных методик (см. Лабораторный практикум по экологии [Электронный
ресурс] : учеб. пособие / П. В. Дебело [и др.]; М-во образования и науки Рос.
Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования
"Оренбург. гос. ун-т". - Электрон. текстовые дан. (1 файл: 5,87 МБ). - Оренбург :
ОГУ, 2012); результаты внести в таблицу (таблица 5.5):
Таблица 5.5 - Сравнительная характеристика качества воды открытых водоемов
исследуемых территорий.
Название объекта
Название участка 1
Название участка 2
Средний показатель
качества воды:
рН
Прозрачность
Цветность
Запах
Температура
4. Провести оценку состояния почвы как элемента природного комплекса
(таблица 5.6) (см. Лабораторный практикум по экологии [Электронный ресурс] :
учеб. пособие / П. В. Дебело [и др.]):
а) определить рН почвы;
б) определить содержание гумуса в почве по стандартной шкале;
в) гранулометрический состав почвогрунта;
г) выявить наличие растений – индикаторов( таблица 5.7)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5.6 - Сравнительная характеристика почвы исследуемых территорий
Значения результатов
Название участка 1
Название участка 2
1
2
3
1
2
3
Значение рН (качественный
показатель)
Значение рН (количественный
показатель)
Гранулометрический состав
Содержание гумуса
Названия
растений
индикаторов почв
-
5. Для проведения сравнительного анализа все результаты занести в
сводную
таблицу
территорий»,
чтобы
отчета
«Сравнительная
оценить
характеристика
экологическую
ситуацию
исследуемых
(экологическую
обстановку) природно-техногенных комплексов (систем) в целом (таблица 5.7).
Таблица 5.7 - Обобщенная характеристика экологической ситуации исследуемых
территорий.
Название объекта
Название объекта 1
Название объекта 2
1
2
3
Общая площадь, м2
Площадь
измененного
2
ландшафта, м
Доля
измененного
ландшафта, %
Средний
показатель
качества воды:
рН
Прозрачность
Цветность
Запах
Температура
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы 5.7
1
Средний
показатель
качества почв:
рН
гранулометрический
гумус
Средний
показатель
биоразнообразия флоры по
постоянству, С
Степень
напряженности
экологической ситуации,
Ка и Ко
Общее
количество
промышленных объектов
2
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6 Отчет о выполненной работе
1.Отчет должен содержать ситуативную карту и паспорт исследуемого
участка по следующим пунктам:
а) название объекта;
б) местоположение (координаты, адрес);
в) подробные сведения об объекте (историческая, географическая,
биологическая,
промышленно-транспортная,
рекреационная
и
др.
характеристика);
г) время удобного посещения объекта и рекомендуемые к просмотру
элементы природно-техногенной системы;
д) указание места отбора образцов почвы и воды при помощи инструмента
электронной карты (не менее трех точек для каждого объекта).
2. Таблицы отчета:
а) ранжированный список биологического разнообразия флоры участков
(таблица 5.3);
б) расчет среднего показателя биоразнообразия растительности по
постоянству (таблица 5.4);
г) оценка состояния качества почвы исследуемой территории (таблица 5.5);
д) оценка состояния качества открытого водоема исследуемой территории
(приложение А таблица А.1);
д) сводная таблица по сравнительной характеристике экологической
ситуации исследуемых территорий (таблица 5.7).
3.Картосхема исследуемых участков.
4. Фото-сопровождение:
а) наиболее характерные участки, иллюстрирующие типичные представители
флоры исследуемого ПТС;
б) зона с пограничным эффектом;
в) водный объект;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) работа всей группы по выполнению любого этапа исследования
(3-4 снимка);
д) палеонтологические образцы.
5. Требование к сводному документу по отчету о полевом практикуме:
а) общий объем 10 страниц;
б) титульник (см. приложение Ж);
в) введение с обозначенной актуальностью проблемы исследования и
краткой биогеографической, административно-промышленной характеристикой
исследуемой территории;
г) раздел с выполненными вычислениями и заключением, содержащим
объяснение
причин
изменения
природных
систем
при
промышленном
преобразовании и урбанизации ландшафта (см. приложение Г);
д) в приложении панорамное фото исследуемых участков и электронные
ситуативные карты-схемы;
е) форматирование текста и таблиц по стандарту;
ж) сформулированный вывод о напряженности экологической ситуации
исследуемых участков.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7 Вопросы для самоконтроля
1.
Дайте характеристику почве как природному компоненту .
2.
Какие критерии состояния гео- и экосистем вы знаете
3.
Способы оценки состояния ПТС
4.
Признаки равновесного состояния ПТС
5.
Каким образом происходит воздействие на почву, и с помощью каких
факторов это происходит.
6.
Какое значение имеет время для образования и развития почвы?
7.
Что такое почвенный раствор?
8.
Раскройте физический смысл понятия «почвенная кислотность».
9.
Каковы значения рН в почве?
10.
Какие почвы называются кислыми?
11.
Какие почвы называются щелочными?
12.
Объясните зависимость распределения растительного и животного
мира от значений рН.
13.
Сравните параметры трех состояний водных экосистем по степени
загрязненности
14.
Элементы горизонтальной структуры экосистемы
15.
Чем обусловлено явление буферности почв?
16.
Назовите критерии экологической оценки состояния и изменения
природных систем.
17.
Каковы причины изменения природных систем при промышленном
преобразовании и урбанизации ландшафта?
18.
Назвать основные растения – индикаторы состояния почв по
водородному показателю.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8 Литература, рекомендуемая для изучения темы
1.
Акимова, Т. А. Экология : человек-экономика-биота-среда: учеб. для
вузов / Т. А. Акимова, В. В. Хаскин .- 3-е изд., перераб. и доп. - М. : ЮНИТИДАНА, 2006. - 495 с. - Библиогр.: с. 486-495. - ISBN 5-238-00982-8.
2.
Степановских, А. С. Прикладная экология : охрана окружающей
среды: учебник / А. С. Степановских. - М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2003. - 751 с. : ил. (Oikos). - Библиогр.: с. 739-747. - ISBN 5-238-00484-2.
3.
Байтелова, А. И. Промышленная экология : учеб. пособие / А. И.
Байтелова, М. Ю. Гарицкая, О. В. Чекмарева; М-во образования и науки Рос.
Федерации, Федер. агентство по образованию, Гос. образоват. учреждение высш.
проф. образования "Оренбург. гос. ун-т". - Оренбург : ГОУ ОГУ, 2010. Ч. 1 - ,
2010. - 145 с. : ил. - Библиогр.: с. 144. - ISBN 978-5-7410-1006-8.
4.
Чибилев, А. А. Природа Оренбургской области / А. А. Чибилев ; Рос.
акад. наук, Урал. отд-ние, Оренбург. фил. Рус. геогр. о-ва. - Оренбург : [Б. и.],
1995. Ч. 1 : Физико-географический и историко-географический очерк. - 128 с
5.
Комплексная оценка качества атмосферы промышленных городов
Оренбургской области / А. А. Цыцура [и др.]. - Оренбург : ОГУ, 1999. 168 с. : ил.
6.
Лабораторный практикум по зоологии позвоночных / под ред. В.М.
Константина, М.: Высшая школа, 2001.-235с.
7.
Справочник инженера по охране окружающей среды (эколога). – М.:
Инфра-Инженерия, 2006
8.
Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий.
СН24э- 71. М.: Стройиздат 1972.-96с.
9.
Губанов,
И.А.
Определитель
сосудистых
растений
Центра
Европейской России / И.А. Губанов, К.В. Киселёва, В.С Новиков – М.: КМК,
2004, 672с.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10.
Губанов, И.А. Иллюстрированный определитель растений Средней
России / И. А. Губанов, К.В. Киселёва, В.С. Новиков – М.: КМК, том 1,2, 2003;
том 3 2004; 672с.
11.
Географический атлас Оренбургской области. – М.: Издательство
ДИ,1999, 96 с.
12.
Лабораторный практикум по экологии [Электронный ресурс] : учеб.
пособие / П. В. Дебело [и др.]; М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер.
гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования "Оренбург. гос. унт". - Электрон. текстовые дан. (1 файл: 5,87 МБ). - Оренбург : ОГУ, 2012
13.
Кочуров, Б.И. Геоэкология: экодиагностика и эколого-хозяйственный
баланс территории : учеб. пособие / Б.И. Кочуров. - Смоленск: СГУ, 1999. - 154 с.
14.
Мухин, Ю. П. Устойчивое развитие: экологическая оптимизация
агро- и урболандшафтов : учеб. пособие / Ю. П. Мухин, Т. С. Кузьмина, В. А.
Баранов. – Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2002. – 122 с.
15.
Биология с основами экологии : учеб. для вузов / под ред. А. С.
Лукаткина.- 2-е изд., испр. - М. : Академия, 2011. - 400 с. - (Высшее
профессиональное образование). - Прил.: с. 387-389. - Библиогр.: с. 390-395.
16.
Емельянов, А.Г. Основы природопользования : учебник для студ.
высш. учеб. заведений / А.Г. Емельянов.– М.: Издательский центр «Академия», –
5-е изд., стер., 2009. – 304 с.
17.
Рябинина, З. Н. Древние растения в современной степи / З. Н. Рябинина,
Л. Г. Линерова. - Оренбург : Оренбург. губерния, 2004. - 140 с. : ил. - Библиогр.:
с. 131-136. - Алф. список лат. назв.: с. 129. - Алф. список рус. назв.: с. 130.
18.
Рябинина, З. Н. Растительный покров степей Южного Урала
(Оренбургская область) : монография / З. Н. Рябинина. - Оренбург : ОГУ, 2003. 224 с. - Библиогр.: с. 183-212.
19.
Середняк, А. А. Структура мохового покрова и состав форм роста
Южного Приуралья на примере Оренбургской области / А.А. Середняк, З. Н.
Рябинина // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2008. N 87, май. - С. 127-133. - Библиогр.: с. 133 .
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20.
Куксанов, В.Ф.Чрезвычайные ситуации и зоны экологического
бедствия: учебное пособие / В.Ф.Куксанов , М.Ю. Глуховская.- Оренбург: ИПК
ГОУ ОГУ, 2008.-174с.
21.
Потапов, И. В. Зоология с основами экологии животных : учеб.
пособие для вузов / И. В. Потапов. - М. : Академия, 2001. - 296 с. - (Высшее
образование). - Библиогр.: с. 290. - ISBN 5-7695-0676-8.
22.
Протасов, В. Ф.Экология, здоровье и природопользование в России /
В. Ф. Протасов, А. В. Молчанов. - М. : Финансы и статистика, 1995. - 528 с. : ил
23.
Снакин, В. В.Экология и природопользование в России : энцикл. слов. /
В. В. Снакин; Рос. Акад. наук, Ин-т фундамент. проблем биологии; Музей
землеведения МГУ им. М. В. Ломоносова. - М. : Academia, 2008. - 816 с. : ил +
вклейка. - (Справочники. Энциклопедии. Словари). - Аббревиатуры и сокр.
терминов и назв. орг.: с. 786-804. - Библиогр.: с. 805-814. - ISBN 978-5-87444-293-4.
24.
Коробкин, В. И.Экология и охрана окружающей среды : учеб. для
вузов / В. И. Коробкин, Л. В. Передельский. - М. : КноРус, 2013. - 329 с. (Бакалавриат). - Библиогр.: с. 328-329. - ISBN 978-5-406-02033-3.
25.
Добровольский В. В.Геохимическое землеведение [Электронный
ресурс] / Добровольский В. В. - М.: ВЛАДОС, 2008.
26.
Евстифеева, Т. А. Биологический мониторинг : учеб. пособие /
Т. А. Евстифеева, Л. Г. Фабарисова; М-во образования и науки Рос. Федерации,
Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования "Оренбург.
гос. ун-т". - Оренбург : Университет, 2012. - 120 с. : табл. - Библиогр.: с. 117119. - ISBN 978-5-4417-0144-0.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение А
(обязательное)
Инструкция по предварительным мероприятиям при организации
сбора (образцов) живых организмов на исследуемой территории
Существует несколько требований, которые необходимо соблюдать при
сборе организмов:
1) следует изучить свод законов данной области, вышедших за последнее
время;
2) прежде чем начать экологические исследования, необходимо получить
разрешение от владельца данной территории;
3) необходимо получить консультацию в местном краеведческом обществе,
университете или в обществе охраны природы о том, где и что можно собирать
на территориях подчиненного им административного образования;
4) никогда не выносить организмы за пределы местообитания и не
уничтожать их без особой надобности;
5) оставлять местообитания по возможности не нарушенным;
6) при необходимости отобрать организмы, для определения берите как
можно меньшее число особей, и по возможности верните их на прежнее место;
7) животных во время доставки в лабораторию держите отдельно друг от
друга, для того чтобы предотвратить их порчу или поедание хищниками;
8) следует регистрировать такие особенности места обитания:
а) характер породы или субстрата;
б) характер местности (угол наклона, плоскость поверхности);
в) дренаж;
г) профиль ила, песка, почвы;
д) температуру субстрата, воды, почвы;
е) рН субстрата и воды;
ж) облачность и осадки;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
з) относительную влажность воздуха;
и) интенсивность освещенности;
к) скорость и направление ветра;
л) время дня и дата;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение Б
(обязательное)
Таблица Б.1 - Перечень степных видов растений, предлагаемых для выявления
Семейство
Род
Вид
1
2
3
Лилейные
Гусиный лук
Гусиный лук
Лук обманчивый
Рябчик
Тюльпан
Лютиковые
Мятликовые
Розовые
розоцветные
Норичниковые
Ивовые
Адонис
Лютик
Сон
трава
прострел
Ковыль
Келериятонконог
Пырей
Тимофеевка
Костер
или Кровохлебка
Земляника
Спирея
Коровяк
Тополь
Ива
Березовые
Бузиновые
жимолостные
Вербеновые
Валериановые
Ирисовые
Орешник
Лещина
- Жимолость
Миндаль
Астрагал
Валериана
Ирис, касатик
Рябчик русский
Тюльпан Шренка
Тюльпан Биберштейна
Адонис весенний или горицвет
Лютик многокорневой
- Прострел многораздельный
Ковыль красивейший
Ковыль Лессинга
Ковыль волосатик
Ковыль перистый
Ковыль Зелесского
Келерия жестколистная
Пырей ползучий
Тимофеевка степная
Костер растопыренный
Кровохлебка обыкновенная
Земляника лесная
Спирея городчатая
Коровяк фиолетовый
Тополь серебристый
Тополь дрожащий (осина)
Ива козья
Ива плакучая
- Лещина обыкновенная
Жимолость татарская
Миндаль низкий (бобовник)
Астрагал волжский
Валериана клубненосная
Касатик карликовый
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы Б.1
1
2
Крестоцветные
Сурепка,
икотник, ярутка,
бурачок
Сложноцветные
Одуванчик, осот,
тысячелистник
полынь
Подорожниковые
подорожник
3
Сурепка дикая, икотник серо-зеленый,
ярутка полевая
Одуванчик полевой, тысячелистник
обыкновенный
Полынь серебристая, горькая
Подорожник большой
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение В
(справочное)
Таблица В.1 - Критерии экологической оценки состояния и изменения природных
систем
Показатель
Экологическая ситуация
удовлетво- критическризисная катастрофическая
рительная
кая
Площадь
деградированных экосистем, % от
<5
5-50
50-75
>75
общей
площади
территории
Площадь
эродированных почв, %
<10
10-25
25-50
>50
от площади угодий
Скорость
увеличения
площади
дегра<0,1
0,1-0,3
0,3-1
>1
дированной пашни, % в
год
Скорость уменьшения
содержания гумуса в
<0,5
0,5-3
3-7
>7
почвах, % в год
Лесистость,
%
от
>80
60-70
50-30
< 10
зональной
Скорость уменьшения
продуктивности
<1
1-3,5
3,5-7,5
>7,5
растительности, % в год
Содержание
тяжелых
металлов
в
укосах
растений,
кратность
1,1-1,5
1,5-5
5-10
>10
превышения ПДК или
фона
Площадь
деградированных экосистем, % от
<100
100-150
150-200
>200
общей
площади
территории
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение Г
(справочное)
Виды изменений в состоянии природно-техногенных систем
Таблица Г.1 – Изменение природных систем при промышленном преобразовании
и урбанизации ландшафта
Категория и характер Результат прямого воз- Опосредованные
последствия
воздействия
действия
воздействия
1
2
3
Формирование и функционирование промышленного узла и жилищного сектора
Размещение, строи- Изменение
рельефа; Разрушение почвенной и нательство и уборка уничтожение
почвен- земной части биогеоценозов,
плодородного слоя; ного покрова; переме- смещение основных показателей
выравнивание
по- щение грунтов; давле- экосистем,
прилегающих
к
верхности; комплекс ние на грунт; изменение нарушенному
участку;
строительных работ, альбедо
поверхно- изменение радиационного бапокрытие территории сти;изменение коэффи- ланса и микроклиматические
асфальтом и бетоном циента стока и предот- сдвиги;
изменение
уровня
вращение просачивания грунтовых вод под сооружеосадков в грунты
ниями
Использование природных ресурсов на месте сооружения
Воздух; забор воз- Изъятие
кислорода; Физико-химические изменения;
духа и использование внесение в атмосферу снижение уровня концентрации
кислорода;
выброс комплекса загрязните- кислорода;
изменение
побочных веществ- лей; нагревание воздуха соотношения газов в атмосфере;
загрязнителей: пыль,
увеличение
концентрации
отходящие
газы;
загрязнителей в атмосфере и на
отведение тепла
поверхности почвы; появление
смогов и туманов; увеличение
облачности; изменение температурного режима; изменение
режима влажности; изменение
ветрового
режима;
перераспределение
стока
атмосферных осадков; угнетение
сохранившихся
компонентов
фито- и зооценозов и воздействие на смежные экосистемы
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы Г.1
1
2
Вода;
забор Оскуднение водных запаповерхностных и сов; изменение уровня
грунтовых вод
грунтовых вод; накопление
растворимых
и
нерастворимых веществ, загрязняющих водоем; повышение уровня воды в
водоемах
3
Осушение территории; изменение режима водного баланса
из-за
перехвата
части
подземного стока; проседание
поверхности и депрессивные
воронки; проникновение загрязнения из поверхностных водоемов в грунтовые воды в
районе депрессивных воронок;
изменение химического состава
воды и РН; евтрофикация
водоемов; усиление процессов
окисления и дефицит кислорода;
изменение
температурного
режима и сезонного режима;
изменение
состава
и
количественного соотношени:
гидробионтов; накопление в
донных
отложениях
загрязняющих
и
ядовитых
веществ,
перераспределение
донных отложений; попадание
загрязнителей в грунтовые воды
Размещение и функционирование коммунально-складских зон промышленных
предприятий
Склады сырья и Изменение рельефа; унич- Разрушение
почвенной
и
продукции,
тожение
почвенного наземной части биогеоценозов,
сооружение пло- покрова;
перемещение смещение основных показателей
щадок и строи- грунтов; давление на грунт; экосистем,
прилегающих
к
тельство
изменение
альбедо нарушенному
участку;
поверхности;
изменение изменение
радиационного
коэффициента
стока
и баланса и микроклиматические
предотвращение
сдвиги;
изменение
уровня
просачивания осадков в грунтовых
вод
под
грунты
сооружениями
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы Г.1
1
2
Места
Изменение рельефа; поскладирования
гребение плодородного
отходов;
слоя почвы под слоем отразмещение
ходов; воздействие на
твердых
отходов; животный мир
заполнение
понижений и озер
жидкими отходами
Строительство и ра- Уничтожение пойменных
бота гидроэлектро- ландшафтов;
плотины;
станций, земляные заполнение водохраниработы, связанные лища
со строительством
котлована и затоплением
поймы
надпойменных
террас,
регулирование стока
3
Погребение наземной части биогеоценозов; микроклиматические
изменения; изменение водного
режима и поверхностного стока
Изменение мезо- и микроклимата
в придолинной части суши;
усиление разрушения берегов,
формирование новых фито- и
зооценозов;
комплекс
гидрохимических
изменений;
комплекс гидробиологических изменений; снижение скорости
течения и замедление водообмена, развитие застойных процессов; периодическое затопление,
осушение и промерзание дна мелководных участков; подтопление
участков суши, затопление устьевых участков притоков, изменение гидрологического режима малых рек; повышение уровня грунтовых вод на расстоянии 10–20
км от водохранилища
Формирование сети коммуникаций
Транспортная проРазрушение наземной части биоНарушение участков теркладка дорог; двигеоценозов в пределах дорожной
ритории при прокладке
жение транспорта
полосы; перераспределение атмодорожного полотна; изосферных осадков на поверхности
ляция поверхности додорожной полосы; осушение порожной полосы твердым
лосы
кюветами;
изменение
покрытием;поглощение
микроклимата;
расчленение
кислорода; внесение в атединства экосистемы; перенос
мосферу комплекса зарастений и животных в соседние
грязнений; шумовое забиотопы
грязнение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение Д
(справочное)
Экологические районы России
Таблица Д.1 - Экологические районы России (номер, название, ранг)
Номер
Название района
Ранг
района
1
2
1
Западно-Кольский
VI
2
Восточно-Кольский
II
3
Карельский
V
4
Приладожский
VI
5
Онего-Валдайский
IV
6
Северо-Двинский
V
7
Мезенско-Печерский
IV
8
Новоземельский
I
9
Полярно-Уральский
III
10
Среднерусский
VII
11
Центрально-Европейскиq
VII
12
Унженский
IV
13
Пинежский
III
14
Вычегодский
V
15
Северо-Уральский
III
16
Окско-Донской
IV
17
Поволжский
VII
18
Приуральский
VII
19
Центрально-Уральский
VII
20
Южно-Уральский
VI
21
Южно-Русский
VI
22
Прикаспийский
VII
23
Северо-Кавказский
VI
24
Зауральский
IV
25
Ямало-Тазовский
III
26
Западно-Сибирский
III
27
Приенисейский
I
28
Прииртышский
V
29
Предалтайский
V
30
Предсаянский
VII
31
Горноалтайский
I
32
Горносаянский
I
33
Тувинский
IV
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы Д.1
1
2
34
Таймырский
35
Норильский
36
Северо-Сибирский
37
Среднесибирский
38
Ангарский
39
Северо-Байкальский
40
Южно-Байкальский
41
Центрально-Якутский
42
Витимский
43
Забайкальский
44
Яно-Иидигирский
45
Верхояно-Колымский
46
Магаданский
47
Джугджурский
48
Приамурский
49
Амуро-Уссурийский
50
Сихотэ-Алинский
51
Сахалинский
52
Чукотский
53
Анадырский
54
Колымо-Корякский
55
Курило-Камчатский
56
Калининградский
3
I
V
III
II
V
IV
VI
V
II
V
IV
II
V
I
IV
VI
III
IV
III
III
I
II
V
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложении Е
(справочное)
Таблица Е.1 - Функции основных элементов природно-экологического каркаса
Типы основных Виды объектов
Основные функции
блоков
1
2
3
Узлы
Национальные и природ- Территории,
выполняющие
экологического
ные парки, заповедники, средообразующие
функции,
каркаса
заповедные урочища, за- непосредственно
обеспечиказники, леса I и II групп вающие поддержание экологического баланса, биоразнообразия и оказывающие влияние на значительные площади
прилегающих территорий
Транспортные
Русловые комплексы и Транспортная функции, то есть
коридоры
поймы крупных рек, до- представляют собой основные
лины малых рек и водо- магистрали
вещественнотоков, гребни водоразде- энергетического обмена между
лов (особенно лесные), узлами
озелененные
коридоры
транспортной и инженерно-технической
инфраструктуры, защитные
лесопосадки
Локальные
Памятники природы раз- Охрана отдельных уникальных
(местные)
эле- личного профиля, зеленые объектов природы и маменты
зоны
небольших
на- териальной культуры, выполселенных пунктов, охра- нение ресурсосберегающих, соняемые объекты неживой циальных,
эстетических
природы, памятники ис- функции
тории
Буферные зоны
Водоохранные зоны, ох- Предотвращение
или
миранные зоны ООПТ, ку- нимизация
внешних
анрортные зоны и зоны ох- тропогенных
воздействий,
раны бальнеологических и благоустройство
территории,
других объектов, сани- защита
от
негативных
тарно- защитные, шумо- природно-антропогенных
вые и другие зоны охраны процессов,
пожаров,
дискомфорта, зоны воз- браконьерства и др.
можных
чрезвычайных
ситуаций (затопления и
др.)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение таблицы Е.1
1
2
3
Территории
Рекультивируемые карь- Оптимизация,
реабилитация,
восстановления
еры, отвалы, восстанов- восстановление геосистем
природы
ленные ландшафты, облесенные вырубки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложении Ж
(обязательное)
Титульный лист к отчету
Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Геолого-географических факультет
Кафедра экологии и природопользования
ОТЧЕТ
по полевому практикуму
на тему «Оценка степени антропогенной преобразованности
природно-техногенных систем»
ОГУ 022000.62.9013.132 П
Руководитель от кафедры
доцент, канд. пед. наук
Исполнитель
студент группы 11ЭкоП(б)Эк
подпись, дата
подпись, дата
Оренбург 2013
Е.В. Гривко
И.И. Иванов
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
171
Размер файла
966 Кб
Теги
степени, природного, оценки, преобразованности, система, техногенных, 3542, антропогенные
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа