АНТРОПОГЕННЕ НАВАНТАЖЕННЯ НА ГЕОСИСТЕМИ

Соціальні функції і природні потенціали геосистем.

Суспільство постійно використовує природні системи для своїх потреб. Різні геосистеми використовуються за різним призначенням, тобто виконують для нас різні функції.

Під функцією геосистеми розуміють соціально важливу ціль, яку суспільство досягає за рахунок цієї геосистеми або за її участю.

Виділяють, зокрема, такі функції природних систем і ландшафтів:

1.     Просторова (як місце для діяльності людини);

2.     Виробнича (забезпечення промисловості і сільського господарства енергетичними і речовинними ресурсами);

3.     Ресурсозберігаюча (збереження генофонду рослин і тварин, запасів корисних копалин);

4.     Інформаційна (матеріал для наукових досліджень, виховної роботи тощо);

5.     Естетична тощо.

Геосистеми різних типів, які виконують одну функцію, наприклад, аграрну, з часом стають більш схожими одна на одну, ніж геосистеми одного виду, що виконують різні функції.

Усього виділяють 12 функціональних типів геосистем:

1.     Заповідні;

2.     Мисливсько-промислові;

3.     Лісо господарчі,

4.     Рекреаційні;

5.     Луко-пасовищні;

6.     Землеробські;

7.     Водогосподарчі;

8.     Селітебні,

9.     Транспортні шляхи;

10.  Промислові;

11.   Гірничо-промислові;

12.  Такі, що не використовуються.

Функція, виконання якої очікується від геосистеми, має відповідати її природним особливостям. Взагалі, будь-яка геосистема по відношенню до кожної функції характеризується певним природним потенціалом – здатністю виконувати цю функцію, зберігаючи при цьому свою структуру і природні особливості. Оцінка природного потенціалу може здійснюватися у грошових або економічних показниках та в натуральних одиницях.

Оцінка природного потенціалу в грошових одиницях базується на визначенні вартості продукції, яку можливо отримати у разі використання ресурсу геосистеми за певний період часу, наприклад, вартість річного врожаю чи деревини, або загальної вартості землі (ціна га або м²). Однак діючі ціни не завжди відповідають істинній вартості ресурсу. До того ж неможливо у грошовому еквіваленті вимірювати такі функції як естетична, інформаційна і взагалі нересурсні потенціали.

Також для оцінки природного потенціалу використовують окремі показники, наприклад, продуктивність лісу для лісогосподарського потенціалу або рекреаційну ємність ландшафту для рекреаційного потенціалу.

Антропогенний вплив на геосистеми.

Виконуючи різні функції, геосистеми обов’язково зазнають певного антропогенного впливу і під його дією змінюються тим або іншим чином.

Виділяють наступні типи антропогенного впливу:

·      Доповнюючий – спрямований на підвищення природного потенціалу геосистеми;

·     Компенсаторний – коли одні природні елементи замінюються на інші, більш продуктивні, наприклад, породи дерев;

·   Редукційний – коли роль окремих компонентів геосистеми (ґрунту, рослинності) обмежується до мінімуму, наприклад при сільськогосподарському використанні;

·      Деструктивний – повне знищення структури геосистеми, наприклад, при добуванні корисних копалин, гідробудівництві.

Антропогенне навантаження на геосистеми характеризується цілою низкою параметрів впливу різних факторів. Наприклад, при оцінці впливу сільського господарства враховують кількість внесених добрив та пестицидів, масу ґрунту, що витрачається при збиранні врожаю, глибини орання. Показниками промислового впливу є обсяг викидів до атмосфери та водойм, величина теплового забруднення; рекреаційного впливу – середня кількість відпочиваючих, кількість палаток на одиницю площі тощо.

Ступенем антропізації геосистеми вважають змінність її структурних і динамічних особливостей в результаті функціонального використання. За ступенем антропізації виділяють ландшафти:

-  Антропогенні (доля природних угідь – не більше 25%);

-  Природно-антропогенні (природних угідь від 25 до 50%);

-  Антропогенно-природні (природних угідь 50 – 75%);

-  Природні (природних угідь 75 – 100%).

Більш детальна оцінка ступеню антропізації полягає у розрахунку для конкретної геосистеми балу антропізації (від 1 до 100). Чим він більше, тим більше змін зазнала геосистема під дією антропогенних факторів.

Функціональний тип геосистем	Бал антропізації
Природоохоронні території	1 – 10
Ліси	11 – 20
Пасовища	31 – 40
Рілля	51 – 60
Міська забудова	71 – 80
Канали і водосховища	81 – 90
Кар’єри і терикони	91 – 100

Стійкість геосистем до антропогенного навантаження.

Стійкість до будь-яких зовнішніх впливів, у тому числі здатність витримувати різні антропогенні навантаження є дуже важливою характеристикою будь-якого ландшафту. Вона визначає, взагалі, можливість його існування та зберігання протягом часу у зовнішньому оточенні. Проявляється стійкість ландшафту у 3-х формах:

1.     Інертність;

2.     Відновлюваність;

3.     Пластичність.

Краще уяснити поняття стійкості природних систем та різні її форми допоможе математична модель геосистеми, у якій задано змінні, що описують цю геосистему та простір її можливих змін. Це, зокрема, область цього простору Z₀, в межах якої зміни стану геосистеми вважаються несуттєвими, інтервал часу Δt, для якого оцінюється стійкість геосистеми, один або декілька зовнішніх факторів F, по відношенню до яких оцінюється стійкість.

Порушення стійкості геосистеми, коли вона виходить за межі заданої області станів Z₀, тобто за межі нормальних або допустимих значень якоїсь змінної, виражається у такому терміні як «відмова геосистеми».

Приклади відмови геосистеми:

Ø Галоморфізація геосистеми (вміст солей у ґрунті перевищує токсичний рівень);

Ø Гідроморфізація геосистеми (рівень ґрунтових вод піднявся вище критичної глибини залягання);

Ø Дегуміфікація ґрунту (вміст гумусу стає менше певного значення).

Інертність – здатність геосистеми при дії фактору F не виходити із заданої області станів Z₀ протягом Δt. Це найбільш «жорстка» форма стійкості. Водночас для виробничого використання геосистем саме її дотримання є найбільш бажаним. В окремих випадках не можна допускати навіть одноразового виходу геосистеми за межи певної області станів із швидким відновленням (наприклад, при порушенні радіаційної безпеки).

Показники інертності:

-         Q_і (Δt) – ймовірність виникнення відмови і-го виду за час Δt;

-         Р_і (Δt) – ймовірність того, що за час Δt геосистема не вийде із заданої області нормальних (допустимих) станів Z₀.

З часом інертність геосистеми, як правило, зменшується (чим більше Δt, тим більше вірогідність відмови).

Відновлюваність – здатність геосистеми в межах Δt повертатися до області станів Z₀ після виходу з неї під дією фактору F. Саме ця форма найбільш часто ототожнюється із загальним поняттям стійкості геосистем. Система вважається здатною до відновлення, якщо вона:

а) повертається до початкового стану за досить короткий проміжок часу: ця форма відновлюваності називається еластичністю;

б) повертається до початкового стану після значного відхилення від нього за амплітудою: ця форма відновлюваності називається амплітудністю.

Показники відновлюваності:

-         Р_відн (Z₀;Δt) – ймовірність відновлення геосистеми за час Δt після відмови І-го виду;

-         Т_відн – середній проміжок часу відновлення геосистеми після відмови і-го виду.

Пластичність – передбачає наявність у геосистемі декількох областей Z₀ (Z₀₁, Z₀₂…) в рамках одного інваріанту Z і сприймається як здатність її при дії фактору F переходити з однієї Z₀ до іншої, не виходячи за межі Z протягом періоду Δt.

Показники пластичності:

-         Ймовірність того, що протягом часу Δt геосистема буде здійснювати перехід лише між тими областями станів, які належать до одного інваріанту Z;

-         Різноманітність геосистеми (пластичність є тим більшою, чим більше існує областей Z₀ і чим більш рівно вірогідними є переходи між ними).

Положення про те, що стійкість геосистеми може забезпечуватися за рахунок наявності у просторі її станів декількох локально стійких областей, почали розробляти лише недавно, тому така форма стійкості як пластичність залишається ще маловивченою.

З природно-ландшафтної точки зору простір станів геосистеми можна розділити на дві області: область нормальних та аномальних станів. Нормальними вважаються стани геосистеми, що формуються та змінюються в умовах відсутності зовнішніх подразливих факторів.

За соціо-функціональним критерієм усі стани геосистеми розділяються на допустимі та недопустимі. Допустимими вважаються стани за яких геосистема здатна виконувати свою функцію не нижче певного рівня (наприклад, величини врожайності). Недопустимі стани – коли природний потенціал геосистеми є недостатнім для виконання її функції навіть у мінімальному обсязі.

Екологічний ризик.

Під екологічним ризиком розуміють ймовірність виникнення в геосистемі небажаних змін, пов’язаних із загрозою для здоров’я людини (наприклад, забруднення токсикантами, вимирання окремих видів тварин і рослин, засолення ґрунтів, заболочування, опустелювання тощо).

Оцінка екологічного ризику крім визначення вірогідності відмови геосистеми передбачає ще 4 складових:

§  Природно-ландшафтну (ступінь зміненості геосистеми внаслідок її відмови);

§  Соціо-економічну (розмір економічних втрат внаслідок відмови, у тому числі вартість заходів, що проводяться для відновлення геосистеми);

§  Антропоцентричну (ступінь загрози здоров’ю і комфорту людини);

§  Естетичну (втрата естетичної привабливості ландшафту).

Оптимізація геосистем.

Під поняттям оптимізації геосистем об’єднують дії, що спрямовані на перевід їх у стан, в якому вони зможуть максимально ефективно виконувати необхідні функції, не зазнаючи при цьому небажаних змін протягом невизначено довгого часу.

Оптимізація геосистеми залежить від функції, виконання якої від неї планується (промислова, аграрна, естетична, збереження генофонду тощо), та є процесом багатоетапним.

Перший етап – це визначення ландшафтно-екологічних пріоритетів розвитку регіону. За значущістю окремих функцій регіони можуть суттєво розрізнятися. В ідеальному варіанті пріоритет має бути за антропоекологічними та природоохоронними функціями. Друге місце має бути за функцією, для виконання якої система має найбільший потенціал (рекреаційна, аграрна, гірничо-видобувна тощо), причому у разі вибору перевага віддається тій функції, яка пов’язана з меншим екологічним ризиком або край важлива з економічної точки зору. У реальних умовах використання геосистем обумовлюється виключно економічними пріоритетами.

Обов’язковим пунктом оптимізації геосистеми є виявлення її найбільш оптимальних у природному і функціональному відношенні станів. З соціо-функціональної точки зору оптимальними вважаються стани, за яких геосистема здатна виконувати свою функцію максимально ефективно.

Наприклад, для аграрної функції – це максимальна продуктивність, врожайність водночас із низькою собівартістю.

З природно-ландшафтної точки зору критерієм оптимальності геосистеми є її знаходження у стані, коли відсутні сильні подразливі впливи, а дії різних факторів урівноважуються одна одною.

З усіх точок зору оптимальними є лише ті області станів, в яких геосистема характеризується низькою вірогідністю відмови та високою вірогідністю відновлення.

Організація території.

Оптимальна організація території пов’язана із плануванням біоцентрично-мережної структури, яке включає розрахунок оптимального співвідношення природних та господарських угідь та визначення мінімально необхідної площі для окремих біоцентрів. Оскільки основним негативним наслідком вирублення лісів та розорання степів є посилення ерозії та поверхневого стоку, то мінімально необхідну лісистість чи цілинність території можна розрахувати виходячи з кореляційної залежності між ступенем лісистості та коефіцієнтом стоку. В оптимально організованій території усі біоцентри мають бути пов’язаними біокоридорами, індекси зв’язаності складають α = 1; β = 1; γ = 3. Якщо параметри існуючої біоцентрично-мережної ЛТС не відповідають цим значенням, слід створювати нові біоцентри і біокоридори. Оптимальними місцями для них будуть яри та балки.