Лекция 13. Техногенное влияние на геосистемы

План лекции:

18.1. Устойчивость геосистем к человеческой деятельности;

Морфологические закономерности геосистем в процессе человеческого воздействия;

Культурный ландшафт.

18.1. Устойчивость геосистем к человеческой деятельности;

Для оценки характера и глубины воздействия и определения его допустимого предела, за которым наступают необратимые и нежелательные изменения геосистемы, необходимо выяснить устойчивость последней к техногенным нагрузкам. Всякая геосистема, как нам уже известно, приспособлена к определенной природной среде, в рамках которой она устойчива и нормально функционирует. Многие техногенные факторы, особенно так называемые загрязнения, т. е. искусственные геохимические
нагрузки, не имеют аналогов в природе, и устойчивость геосистем к подобным возмущающим факторам имеет специфический характер. Разнообразие техногенных воздействий на геосистемы намного превосходит набор возможных возмущений природного происхождения. Устойчивость системы приходится рассматривать в отношении каждого фактора отдельно, так что число возможных ситуаций оказывается весьма значительным. В каждой конкретной ситуации механизмы устойчивости и ее порог имеют свои особенности, и в каждом случае следует искать «слабое звено» и
стабилизирующие факторы. В механизме устойчивости геосистем против техногенных нагрузок роль отдельных компонентов, процессов или свойств может оказаться
неоднозначной и даже противоречивой. Так, с точки зрения противодействия техногенному химическому загрязнению благоприятными внутренними факторами следует считать интенсивный сток и большую скорость ветра. Но те же факторы благоприятствуют эрозии и дефляции, т. е. определяют неустойчивость геосистемы к механическому воздействию. Критерии устойчивости к химическому и механическому воздействию в значительной степени исключают друг друга. Даже такой общепризнанный стабилизирующий фактор, как растительный покров, может играть при химическом загрязнении отрицательную роль, поскольку способен аккумулировать вредные соединения и элементы. Один из аспектов этой проблемы — устойчивость геосистем к загрязнению биохимически активными техногенными веществами (нефтепродуктами, пестицидами) — обстоятельно исследован М. А. Глазовской и ее сотрудниками 1. В данном случае устойчивость определяется условиями разложения, рассеяния и удаления привнесенных в геосистему веществ. В свою очередь условия разложения зависят от количества поступающей солнечной энергии и особо ее ультрафиолетовой части как катализатора фотохимических реакций, от гидротермического режима почв (с которым связана микробиологическая деятельность), окислительновосстановительных и щелочно кислотных условий почв и вод. В целом перечисленные факторы изменяются зонально, и соответственно скорость самоочищения увеличивается на территории СССР с севера на юг. Однако локальные закономерности более сложны: многие морфологические структурные части ландшафта (например болота) играют роль геохимических барьеров, или своего рода ловушек, способных накапливать загрязняющие вещества. Что касается интенсивности выноса продуктов техногенеза из геосистем, то она зависит от величины стока, водопроницаемости почвогрунтов, уклонов поверхности и дренированности территории, ветрового режима (скорость и направление ветра, температурные инверсии, штили).

Иные сочетания свойств геосистем и иные структурные особенности
определяют степень устойчивости к механическим нагрузкам, вырубке, пожарам, выпасу и т. д. Эрозионная устойчивость, например, зависит от расчлененности рельефа, интенсивности снеготаяния и осадков, физических свойств почво-грунтов. Устойчивость к рекреационным нагрузкам в первую очередь зависит от устойчивости напочвенного покрова к вытаптыванию, а также от устойчивости древостоя к загрязнению воздуха.
Вряд ли возможно найти единый показатель «интегральной» устойчивости геосистем к техногенному воздействию. Можно, однако, указать некоторые наиболее общие критерии, имеющие силу в большинстве случаев. Это прежде всего высокая интенсивность функционирования и сбалансированность функций геосистемы, включая биологическую продуктивность и возобновимость растительного покрова. В свою очередь эти качества
определяются оптимальным соотношением тепла и влаги. Основными факторами неустойчивости геосистем являются недостаток тепла и влаги, гравитационная и тепловая (в условиях многолетнемерзлых пород) неустойчивость твердого фундамента. В этих условиях (как, впрочем, и в более благоприятных) важным стабилизирующим фактором служит растительный покров, но он относится к числу наиболее уязвимых
компонентов, и его устойчивость (возобновимость) находится также в прямой зависимости от соотношения тепла и влаги. Эти общие критерии устойчивости (и неустойчивости) должны конкретизироваться не только применительно к различным формам и факторам воздействия, но и к различным уровням и типам геосистем. Иначе
говоря, при анализе устойчивости геосистем к техногенным воздействиям необходимо опираться на региональные и локальные ландшафтногеографические закономерности, на таксономию и классификацию геосистем. Устойчивость геосистем в зависимости от конкретной задачи исследования можно рассматривать на зональном, собственно ландшафтном и фациальном уровнях. При самых широких сравнениях отчетливо выявляются различия в устойчивости ландшафтов различных типов. Так, тундровые ландшафты очень неустойчивы ко всяким техногенным нагрузкам. Дефицит тепла определяет низкую активность биогеохимических процессов и медленную
самоочищаемость от промышленных выбросов; мерзлотный водоупор препятствует инфильтрации; растительный покров легко разрушается при механическом воздействии и очень чувствителен к сернистому ангидриду и другим атмосферным загрязнителям; неустойчивость растительного покрова служит причиной нарушения теплового равновесия в приповерхностном слое многолетнемерзлой толщи, что ведет к просадкам, термокарсту и т. д.

Таежные ландшафты в целом более устойчивы, чем тундровые, благодаря
большей теплообеспеченности и мощному растительному покрову. Обильный сток благоприятствует удалению водорастворимых техногенных веществ. Однако биогеохимический круговорот еще довольно замедленный, микробиологическая активность слабая. Существенным отрицательным фактором служит сильная заболоченность. Устойчивость к механическим и другим нагрузкам резко ослабляется при сведении лесного покрова.

В пустынных ландшафтах интенсивная солнечная радиация способствует
быстрому самоочищению от органических загрязнителей, но вынос продуктов техногенеза резко замедлен из-за недостатка влаги, и эти продукты легко накапливаются на геохимических барьерах — в понижениях, впадинах. Растительность пустынь устойчива к тяжелым металлам и способна накапливать их, тем самым содействуя аккумуляции их в ландшафтах. Легкая ранимость растительности обусловливает неустойчивость ландшафтов к механическим нагрузкам, создаваемым выпасом, передвижением транспортных средств и т. д. Минерализованность почвогрунтов и грунтовых вод фактор неустойчивости к ирригации. При более детальном анализе в пределах каждого типа может быть обнаружено большое разнообразие условий, связанное со спецификой отдельных ландшафтов и их видов. Например, в восточноевропейской тайге различная устойчивость к техногенным загрязнениям присуща возвышенным зандровым равнинам, холмисто-моренным возвышенностям, низменным заболоченным глинистым равнинам, карстовым плато и т. д. Наконец, дальнейшая конкретизация требует учета морфологического строения ландшафта. Так, в пределах таежных холмисто-моренных ландшафтов наблюдается большая контрастность урочищ и фаций по их устойчивости к различным воздействиям. От геохимической сопряженности фаций зависит перераспределение внутри ландшафта различных техногенных загрязнителей. Наличие геохимических барьеров способствует очищению плакорных и склоновых (автономных) фаций, но обусловливает формирование очагов аккумуляции в местных депрессиях, водоемах, болотах. С другой стороны, «благополучные» в этом отношении вершинные и склоновые фации неустойчивы к механическим нагрузкам (распашке, инженерному освоению, рекреации).