Антропогенные ландшафты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

Антропогенные ландшафты

Ландшафтоведение и взаимодействие природы и общества

• Деятельность человека на Земле весьма противоречива. С одной стороны он выступает как созидатель, создавая замечательные образцы ландшафтно-архитектурного творчества и сложные мелиоративные системы, позволившие существенно увеличить продуктивность аридных ландшафтов, интродуцируя (внедряя в местные природные комплексы) многие виды культурных растений и домашних животных, , с другой - человек выступает как разрушитель природы, уничтожая большое число видов животных и растений, вызывая во многих районах развитие процессов опустынивания и деградации ландшафтов. антропогенный ландшафт природа
• В настоящее время все компоненты природы в той или иной мере испытали воздействия человека. Даже рельеф вместе со слагающими породами, образующими фундамент (литогенную основу) ландшафта, и представляющийся нам стабильным, за историческое время испытал в отдельных районах Земли значительные изменения, связанные с горнопромышленной, сельскохозяйственной, градостроительной и иной деятельностью человека. Особенно глубокие нарушения фундамента ландшафтов обусловлены открытой разработкой полезных ископаемых, глубина некоторых карьеров составляет 700 м. Велико и косвенное воздействие человека на рельеф в результате его сельскохозяйственной деятельности. Это рост оврагов, усиление эрозии почв, засоление и заболачивание земель. Интенсивное воздействие на рельеф привело к выделению особых категорий мезо и микрорельефа - антропогенных форм рельефа: плотин, каналов, оборонных сооружений, туннелей, карьеров, терриконов, отвалов и т.д. Разновысотные дома современных городов создают своеобразный антропогенный рельеф, а подземные коммуникации и туннели метро полностью меняют литогенную основу городских территорий. Антропогенные формы рельефа в отдельных районах Земли составляют в настоящее время основу целых географических ландшафтов. Изменения, возникающие в литогенной основе ландшафтов, являются необратимыми.
• В XX веке увеличилось влияние человека на климат. Интенсификация промышленного производства приводит к увеличению выбросов в атмосферу, что может вызвать глобальное изменение климата в недалеком будущем. Но уже сейчас климатологи констатируют формирование специфических климатических условий в городах, на побережьях крупных водохранилищ. Для современных городов характерно существенное сокращение поступление солнечной радиации (до 20-25%), при этом среднегодовые температуры здесь выше, чем в пригородах на 0,5-1,5⁰С. В городах чаще наблюдаются туманы, формируется своеобразный ветровой режим.
• Сильно возросшие потребности в воде промышленности, сельского хозяйства и городского хозяйства привели к существенным изменениям в режиме природных водоемов и к созданию значительных по площади искусственных водоемов, таких как Оуэн-Фалс, Братское, Кариба, Насер, Вольта, Красноярское, Куйбышевское, Бухтарминское. Чрезвычайно велики косвенные воздействия человека на природу водоемов: вырубка лесов на водоразделах, осушение болот, использование гербицидов и пестицидов в сельском хозяйстве приводят к обмелению водоемов, их зарастанию и цветению, что, в конечном счете, влияет и на состояние всего природного комплекса.
• Двойственно воздействие человека на почвы. Современные почвы большинства ландшафтов Земли являются не только результатом естественных природных процессов, но и продуктом длительного человеческого труда. Современные технические возможности делают почву хорошо управляемым компонентом ландшафта, но это же обусловливает беззащитность почв при их неразумном использовании.
• Современный растительный покров многими рассматривается как лакмусовая бумажка антропогенных воздействий. Растительность изменялась в течение длительного исторического времени. Древние земледельцы и кочевые народы, осваивая территорию, прежде всего, изменяли, а иногда и уничтожали, растительность. Выделяемая геоботаниками зона широколиственных лесов настолько сильно изменена человеком, что естественных дубрав уже нет. Будучи распаханными, потеряли свой естественный вид лесостепи и степи. Сейчас, пришедшая на смену естественной, культурная растительность занимает площади, соответствующие ландшафтам, округам и провинциям. Индикационная роль растительность очень ярко проявляется в аридном поясе, где в результате нарушения естественного равновесия происходит антропогенное опустынивание территорий. Учитывая роль, которую играет растительность в ландшафте, можно сказать, что преобразование растительного покрова сказывается в пределах не только ландшафта, но и географической оболочки.
• Животный мир сильно пострадал за историческое время в результате как прямого воздействия человека (добыча промысловых животных), так и косвенного (изменение условий местообитания). Темпы вымирания животных значительно увеличились за последние 150 лет. Если с 1801 по 1850 исчезли два вида млекопитающих и 20 видов и подвидов птиц, то с 1851 по 1900 г.- соответственно 31 и 50, а с 1901 по 1950 г.- 40 и 50.
• О масштабах воздействия человека на природу Земли в целом свидетельствуют данные о мировом земельном фонде: около 40% суши на сегодняшний день испытали прямое и сильное воздействие человека: это территории занятые под земледелие, под пастбища и сенокосы, территории промышленного и городского назначения, а также антропогенный бедленд.
• Антропогенные ландшафты
• В связи с воздействием человека на природу в ландшафтоведение вошли и получили широкое распространение понятия "антропогенный ландшафт" и "культурный ландшафт".

Антропогенным называют особый тип географического комплекса, который начал формироваться на Земле в историческое время.

По поводу этого понятия в науке до сих пор идет дискуссия. Ряд ученых (Ф.Н.Мильков, А.М.Рябчиков) считают, что антропогенные комплексы - это самостоятельные природные системы, имеющие структуру, отличную от структуры естественных ландшафтов. Другие исследователи (В.Б.Сочава, А.Г. Исаченко) рассматривают измененные комплексы в качестве модификаций природных ландшафтов, генетически связанных с неизменной структурой. При таком подходе отрицается возможность коренных преобразований в ландшафтах, подчеркивается временность антропогенных воздействий.

Сторонники и той и другой концепций имеют веские аргументы в защиту своих научных позиций. Первые полагают, что антропогенное изменение любого компонента (на всей или большей площади) приводит к необратимым изменениям комплекса в целом. Вторые сомневаются в устойчивости антропогенных преобразований природных комплексов, не без основания утверждая, что энергия восстановительных процессов в природе довольна сильна.

Вопрос об устойчивости ландшафта к антропогенным воздействиям, обратимых и необратимых изменениях в структуре ландшафта сложен и неоднозначен. Глубина антропогенного изменения (или преобразования) ландшафта зависит как от устойчивости природного комплекса, так и от характера и интенсивности техногенного воздействия.

Приведем несколько примеров.

Большие и глубокие карьеры, остающиеся после открытой разработки полезных ископаемых и постепенно зарастающие растительностью, являются, несомненно, антропогенными ландшафтами. Структура первичных природных ландшафтов изменена необратимо, и их дальнейшее развитие определяется вновь сложившимися связями. Таким образом, это совершенно новые антропогенные ландшафты, возникшие на месте природных систем. Иная ситуация складывается при зарастании просеки после вырубки. При незначительных нарушениях в почвенном покрове, через несколько десятков лет будет восстановлена нарушенная структура природного комплекса. Сведение растительности, в этом случае, оказавшись лишь временным эпизодом в жизни ландшафта, в другом может вызвать коренное преобразование структуры комплекса. Например, приатлантические верещатники, которые имеют длительную историю существования: они образовались на месте лесов в результате их вырубки с применением палов, и в дальнейшем, постоянного выпаса скота. Сведение леса привело к нарушению бика, необратимый характер которого обусловлен длительностью и постоянством воздействия человека. Леса, вырубленные на хорошо дренированной равнине при сохранении почвенного покрова вскоре восстановятся, а аналогичное воздействие на слабодренированной равнине при близком стоянии грунтовых вод приведет к ее заболачиванию. Особенно устойчивые изменения ландшафтов происходят на границах природных зон. Перевыпас выпас скота на сухостепных пастбищах приводит к опустыниванию территории, так как происходит существенное изменение растительного покрова (из травостоя выпадают ковыль, тырса, типчак) и происходит сильное иссушение почв.

Таким образом, вопрос об обратимых и необратимых сменах в ландшафтах, об их устойчивости к антропогенным нагрузкам должен решаться не абстрактно, а с учетом двух ведущих факторов - конкретных ландшфтно-географических условий и особенностей (степени и характера) воздействия человека. Эти факторы и используются большинством ландшафтоведов для классификации антропогенно-измененных комплексов.

Одна из первых классификаций измененных человеком ландшафтов принадлежит В.П. Семенову-Тянь-Шаньскому, исследователю горных систем Азии. По степени воздействия человека все горные ландшафты он подразделял на первобытные (девственные), полудикие (слабо затронутые влиянием человека), культурные (преобразованные), дичающие (частично самовозобновляющиеся в результате упадка человеческой культуры), одичавшие (с возобновлением всех элементов первобытного ландшафта).

В настоящее время существует много классификаций антропогенно-измененных ландшафтов, в основу которых положен один из трех подходов:

А) степень изменения природного комплекса (неизмененные, слабоизмененные, сильноизмененные);

Б) направление технологического воздействия населения на природу (сельскохозяйственные, лесные, водные, промышленные и т.д.);

В) соотношение природных и антропогенных процессов, влияющих на строение ландшафтов:

· естественные - с ненарушенным строением;

· измененные - с нарушенным строением, среди которых выделяют

Ш антропогенно-естественные - возникшие под воздействием человека, но в дальнейшем развивающиеся как естественные при небольшом поддерживающем влиянии человека,

Ш антропогенно-восстанавливаемые - находящиеся в процессе восстановления естественного состояния без вмешательства человека,

Ш антропогенно-деградируемые - формирующиеся при разрушении окультуренных (преобразованных) комплексов и не возвращающиеся к первоначальному состоянию;

· преобразованные - целенаправленно измененные, состояние которых постоянно поддерживается человеком (пашни, культурные пастбища, сады, парки и насажденные леса, плантации).

Каждой группе или подгруппе антропогенно-измененных комплексов свойственен свой вариант развития. Для антропогенно-естественных комплексов характерно ускоренное развитие в первый период их жизни. После вырубки леса пойма быстро покрывается луговой растительностью, также быстро зарастают карьеры и отвалы горных пород. В дальнейшем темпы развития замедляются, и требуется время для образования почв и биоценоза. Так происходит при прямом воздействии человека (вырубка, горные выработки). Процесс идет медленнее, если человек оказывает косвенное воздействие на ландшафт. Например, сведение лесов на вечной мерзлоте вызывает ее таяние, и, в конечном счете, на этом месте образуется алас. Таким образом, происходит переход одного природного комплекса в другой, причем этот переход скачкообразный. Время этого скачка может быть различным, в зависимости от стабилизирующей роли растительности. В целом, для антропогенно-естественного комплекса характерен переходный режим развития - от одного равновесного состояния к другому.

Для антропогенно-восстанавливаемых ландшафтов характерен долговременный процесс эволюции от преобразованного состояния к естественному. Чаще всего это выражается длительными сменами растительного покрова в местностях, не контролируемых человеком. Примером может служить пойменный луг, использованный ранее под пастбище, который без вмешательства человека через некоторое время зарастает лесов. Сосновый зеленомошный лес, возникший под влияние человека (вырубка коренного леса, пожар), через некоторое время превращается, пройдя несколько стадий, в ельник-зеленомошник, зональный тип для данного района. Причем растительные смены сопровождаются изменением почвы и животного мира.

После вырубки елового леса (антропогенное воздействие) возникла березовая роща. Она отличается от предшествующего ландшафта многими параметрами и, прежде всего растительностью - обильное разнотравье, богаче видовой состав кустарников и кустарничков. Микроклимат леса также изменился - больше света, сильнее ветры, ниже влажность, более значительны перепады температур почвы и воздуха. Изменяются почвы: ослабевает процесс оподзоливания, возрастает содержание гумуса. Меняется животный мир - исчезают клесты, снегири, появляются тетерева, обыкновенная овсянка. Т.е. возникает стабильный (равновесный) ландшафт, развивающийся по природным законам, но своим возникновением он обязан человеку.

Суходольные луга, используемые под сенокосы также при прекращении воздействия человека (сенокошения и пастьбы) превращаются в иные естественные ландшафты - кустарниковые пустоши.

Классическим примером природного комплекса, созданного человеком являются лесозащитные полосы. Они хорошо изучены в Каменной степи (юго-восток Воронежской области). Этот участок был избран еще В.В. Докучаевым в качестве ключевого для изучения процессов преобразования природы степей с помощью лесозащитных полос. Старые лесополосы - насаждения I и II классов бонитета с большим запасом и приростом древесины, созданы в 1895 году на типичных черноземах с преобладанием дуба обыкновенного, клена остролистного и вяза гладкого. Запасы древесины - 425 м куб./га, прирост - 4.7 м куб./га. За время существования лесополос, в них появились типично лесные виды кустарников, травяного покрова (ландыш майский, хохлатка, герань, грибы), типично лесные животные: лесные опушечные птицы (соловей, горлица, синица большая, зяблик, сороки, сова ушастая и сплюшка, галки, воробьи), очень много ежей, косули, куница лесная. Обыкновенный чернозем, не теряя высокого плодородия, приобрел черты свойственные выщелоченным черноземам. Повысился уровень грунтовых вод. Все старые лесополосы имеют тенденцию к разрастанию.

Таким образом, созданные человеком (или возникшие в результате антропогенного воздействия) ландшафты в дальнейшем развиваются согласно природным закономерностям и составляют один из генетических рядов природных ландшафтов.

Процессы, разрушающие преобразованные ландшафты (формирование антропогенно-деградируемых ландшафтов) - это эрозия, засоление, заболачивание, возникновение развеваемых песков и т.п. В лесной зоне это может выражаться в зарастании лесом заброшенных пашен. При этом происходит обеднение почв подвижными соединениями Са и Mg, поскольку развиваются процессы выщелачивания. Необратимые разрушения преобразованных ландшафтов в связи с водной и ветровой эрозией характеризуются ускоренной эволюцией на первом этапе (нарушение литогенной основы) и относительной замедленностью процесса на последней. Конечная стадия приводит к формированию овражно-балочной сети, которая в течение длительного времени будет находится в состоянии динамического равновесия. В результате деятельности человека происходит разрушение ландшафта и продуктивность ландшафта падает.

Ярким примером антропогенно-деградируемых ландшафтов являются пески левобережья Днепра. В пятом столетии до н.э. на юге Причерноморских степей в Скифии, по описаниям Геродота, были участки гилеи (леса по-гречески). Он писал, что с переходом через Борисфенес (Днепр) «вступаем в гилею, ближайшую от моря». Сейчас в этих местах, по левобережью Днепра, близ Каховки простираются незакрепленные пески площадью более 200 тыс.га (Нижнеднепровские, алешковские пески), напоминающие пустыню - сухие безводные, незакрепленные, подвижные. Все попытки их закрепить не имели успеха. Леса (сосна, дуб, береза, лещина), существовавшие здесь до ХII-ХIII в. н.э., - это экстремально южные лесные массивы, поэтому, будучи уничтожены, они не восстанавливаются.

Аналогичная ситуация сложилась в Средиземноморье, где сейчас на месте сведенных (в результате рубок и выпаса скота) высокоствольных вечнозеленых лесов из различных видов дуба, сосны и кедра существуют каменистые пустоши с разреженной растительностью типа гариги и фриганы.

Для преобразованного ландшафта характерно равновесное состояние системы. Именно в таком состоянии заинтересован человек, целенаправленно изменяющий природный ландшафт. Получение высоких урожаев и одновременное сохранение земли от неблагоприятных естественных процессов невозможны без гармонии между производственной деятельностью человека и природой. Человек поддерживает систему, влияя на ее минеральный обмен, влагооборот и энергообмен.

Таким образом, антропогенные ландшафты в своем развитии проходят равновесную стадию, переходные режимы, направленное изменение (тренд) и периодические колебания. Тренд характерен для всех типов природных и антропогенных систем, в том числе и для всей геосферы в целом. На отдельных стадиях развития он проявляется больше, на других - меньше. Например, эрозия вызывает быструю потерю почвенного плодородия, что отражается на растительности и биоценозе в целом. При восстановлении леса на месте пашни также идет быстрый процесс обеднения почвы.

Время существования антропогенных ландшафтов

Считают, что человек, существующий как вид 2 млн. лет, стал ландшафтообразующим фактором 40-38 тыс. лет назад. Верхнепалеолитический человек (40-10 тыс. лет назад) при охоте прибегал к палу и положил начало антропогенного безлесья на территории современных разнотравных степей. Первыми собственно антропогенными ландшафтами можно считать места стоянок людей. В результате своей деятельности они изменяли растительный и животный мир прилегающей территории.

Следующими по времени возникновения антропогенными ландшафтами считают полевые и пастбищные ландшафты. Земледелие и скотоводство стали атрибутами хозяйственной деятельности людей на рубеже плейстоцена и голоцена (9-10 тыс. лет назад в неолите и бронзе). Н.И.Вавилов установил, что очаги производящего хозяйства сначала появились в районах с пестрыми природными условиями, т.е. в предгорьях и низкогорьях (в семиаридных и аридных районах субтропиков и тропиков). Наряду с земледелием и вместе с ним возникли практически все виды и типы антропогенного ландшафта, которые известны сейчас. Первым из известных поселений земледельцев считается стоянка Депармов на северо-востоке Ирака. Полевые и садовые ландшафты возникли почти 10 тыс. лет назад в Междуречье, Египте и прилегающих районах. Здесь были окультурены пшеница, ячмень, рожь, виноград, груша, черешня, алыча. Аналогичные антропогенные ландшафты возникали позднее в других очагах древнего земледелия: Средиземноморье, Эфиопии, Средней Азии, Китае, Мексике и Перу. Но здесь сложился свой набор сельскохозяйственных культур и свои приемы ведения сельского хозяйства, что, несомненно, отложило отпечаток на особенности формирования сельскохозяйственных ландшафтов.

В областях с засушливым климатом применялся полив сельскохозяйственных культур. Поливное земледелие на территории нынешней Туркмении известно с V тысячелетия до н.э., а в Месопотамии, Египте, Индии, Китае - с VII тысячелетия до н.э., но устройство ирригационных систем в разных регионах существенно отличалось. В то же время во всех районах орошаемого земледелия уже в глубокой древности знали удобрительные свойства органических веществ, ила, земли от глинобитных построек; мотыжение и поливы были важнейшими эмпирическими приемами управления физическими свойствами и водно-солевым режимом орошаемых почв.

В гумидных районах, покрытых лесом, издавна применялось подсечно-огневое земледелие, сохраняющееся ныне в ряде тропических стран. В центральной Европе в неолите преобладали лугово-пастбищные ландшафты и появлялись первые полевые.

Переход от собирательства, охоты и рыболовства к производящему сельскому хозяйству привел к первой демографической революции. Одновременно земледелие и скотоводство стали мощными рычагами изменения природной среды, и действие названных факторов неуклонно возрастало.

Очень давно появились ландшафты, связанные с добычей полезных ископаемых. Австралопитек в плиоцене и затем человек умелый в раннечетвертичное время собирал каменное сырье и использовал его без всякой обработки или, расколов необходимым образом. Появление первых примитивных открытых горных выработок, из которых люди добывали каменный материал для изготовления каменных орудия связывают с позднеледниковым временем и началом голоцена (мезолитическая эпоха). В конце мезолита (5_6 тыс. лет до н.э.) широкое распространение получили добыча медной руды, выплавление и использование меди. Тогда же люди начали извлекать золото, руды олова, мышьяка, свинца (Гейман, 1986). О масштабах воздействия человека на земную кору в конце мезолита - неолите можно судить по тому, что древний медный карьер в урочище Кенгазан в Центральном Казахстане имел длину до 500 м при ширине в 100 м и глубине до 18 м. Первые крупные карьеры появились в связи со строительством египетских пирамид. Время от 2,5 до 1,5 тыс. лет до н.э. получило название бронзового века, вслед за которым наступил железный век. Широкая добыча железной руды и массовое производство изделий из железа приходится на последнее тысячелетие до н.э.

Города возникли в Междуречье 6-5 тыс. лет назад. Изготовление орудий труда и строительство городов привели к увеличению площади горнорудных ландшафтов, карьеров, отвалов, шахт.

Таким образом, основные типы антропогенных ландшафтов появились давно, но долговечность их различна.

По долговечности можно выделить три группы ландшафтов:

1. Долговременные саморегулируемые ландшафты. Они могут существовать очень долго без вмешательства человека для их поддержанию. Раз возникнув, они в дальнейшем развиваются как естественные в соответствии с природными закономерностями, т.е. обладают высокой степенью саморегуляции. Это известняково-карстовые пустоши Средиземноморья, болотные мари Дальнего Востока и т.д.

2. Многолетние частично регулируемые ландшафты. Они существуют длительное время, но периодически нуждаются во вмешательстве человека. Это пруды (их нужно чистить), пойменные и суходольные луга (они требуют сенокошения и выпаса скота для уничтожения кустарников), лесополосы (им необходимы рубки ухода).

3. Кратковременные регулируемые ландшафты. Их существование необходимо постоянно поддерживать вмешательством человека. Это, прежде всего полевые ландшафты.

Культурный ландшафт

Понятие "культурный ландшафт" не является синонимом "антропогенного ландшафта". Считают, что культурный ландшафт - это улучшенная модификация естественного ландшафта. Но в природе не существует плохих или хороших ландшафтов, это антропоцентричные понятия, поэтому при определении "культурный ландшафт" имеется в виду наиболее благоприятный для человека.

Таким образом, основными свойствами культурного ландшафта являются:

1. Высокая производительность и экономическая эффективность;

2. Оптимальная экологическая среда для жизни человека.

Для создания культурного ландшафта необходимо следующее:

рациональное использование и расширенное воспроизводство природных ресурсов. Поэтому один из главных признаков культурного ландшафта - максимальная биологическая продуктивность и интенсивный БИК (оптимизация биологического круговорота)

эффективная утилизация возобновимых и практически неисчерпаемых энергетических ресурсов (солнечной радиации, геотермического тепла, энергии ветров и приливов).

осуществление инженерно-технических мероприятий, не вступающих в противоречие с естественными структурами геосистем, не нарушающих их природных механизмов.

предотвращение нежелательных стихийных процессов (природного и техногенного происхождения).

оптимизация санитарно-гигиенических условий (включая биогеохимическую ситуацию как причину возникновения природно-очаговых болезней).

создание условий оптимального функционирования геосистем.

Культурные ландшафты менее устойчивы, чем исходные ландшафты. Поэтому из нескольких возможных следует выбирать наиболее устойчивую модификацию, более экономичную, требующую меньших средств для своего поддержания. Так же как в природных геосистемах, устойчивее при прочих равных условиях многокомпонентные геосистемы.

Еще в конце прошлого века русский географ А.И. Воейков наметил два главных рычага для улучшения природной среды. На них "опирался" В.В. Докучаев в своих планах оптимизации природы степей. Это растительный покров (по существу - это регулирование БИК) и регулирование влагооборота (стока). Регулирование и изменение других функций ландшафта менее перспективно и менее экономично.

Растительный покров является естественным регулятором географических процессов в руках человека. Его важнейшее свойство - это самовоспроизводство и самоподдержание, в результате чего требуется минимум усилий при создании естественных сообществ.

Растительный покров практически единственный фактор, препятствующий как техногенному, так и естественному выносу химических элементов из ландшафта и способствующий усилению внутриландшафтного круговорота.

Таким образом, высокая интенсивность фотосинтеза и развитый зеленый покров - важнейший показатель оптимальности ландшафта.

Влагооборот - кровеносная система ландшафта, регулятор межкомпонентных и межсистемных связей. Регулирование стока (водные мелиорации) оказывает воздействие на гравитационных перенос материала, испарение, водную миграцию химических элементов, почвообразование, функционирование биоты, биологическую продуктивность.

Технические (инженерные) сооружения и мероприятия по оптимизации следует рассматривать как вспомогательные. Они эффективны лишь в том случае, если "вписываются в ландшафт" и их действия сбалансированы с природными процессами. Например, сооружение плотины для задержки воды может потерять смысл, если состояние ландшафта (облесенность, интенсивность почвенного смыва и эрозия) таково, что через 10 лет водохранилище полностью заполнится наносами. Инженерное решение проблемы часто не самый лучший выход из сложившейся ситуации. Восстановление лесов на водораздельных поверхностях более радикальная мера, чем сооружение плотины для защиты от паводков.

В настоящее время для реализации экономики, исключающей загрязнение окружающей среды, расхищение и разрушение производительных сил предлагается разработка теории оптимизации ноосферы, т.е. создания оптимальных техногенных (культурных) ландшафтов для различных природных районов.

Для любых техногенных ландшафтов исключительно характерны положительные обратные связи, действие которых определяет быструю эволюцию ландшафтов. Однако нередко именно положительные связи приводят к загрязнению среды, эрозии почв, образованию оврагов и другим нежелательным последствиям. Преобладание положительных обратных связей над отрицательными часто делает техногенные ландшафты неустойчивыми, ослабляет самоорганизацию и саморегуляцию. Отрицательные обратные связи, напротив, стабилизируют ландшафт, делают его саморегулируемым. Но и отрицательные обратные связи могут быть нежелательными, например, когда они препятствуют развитию, достижению поставленных целей. Таким образом, оптимизация требует такого сочетания положительных и отрицательных обратных связей, которое обеспечивает и развитие, и устойчивость (стационарность) создаваемого ландшафта.

По своей сущности техногенные ландшафты еще более, чем биогенные относятся к управляемым системам. Для их функционирования необходим единый центр, из которого осуществляется управление. Однако нередко они не имеют такого центра и заводы, поля, транспортные артерии и другие части управляются из самостоятельных центров. Это и приводит к ослаблению отрицательных обратных связей, самоорганизации, саморегулирования, загрязнению среды. Поэтому с системных позиций централизация техногенных ландшафтов -- одна из самых важных практических задач организации территории: в каждом ландшафте должен быть центр управления, регулирующий взаимоотношения между его частями, решающий задачу оптимизации. Такие задачи давно уже разрабатываются в экономической географии, начиная с классических работ Н.Н. Баранского и Н.Н. Колосовского. Их методологию и опыт важно учитывать и в геохимии ландшафта.

Важнейшим направление создания культурного ландшафта является оптимизация биологического круговорота т.е. создание бика, обладающего высокой продуктивность и разнообразием продукции. В тоже время для бика должно быть характерно и быстрое разложение остатков организмов с включением продуктов минерализации в новый цикл. Необходим также минимальный “выход” химических элементов из бика; N, P, K и другие химические элементы должны все время “вращаться” в круговороте и не включаться в водную миграцию, не выноситься реками. Избыточные элементы, напротив, должны удаляться, а дефицитные -- привноситься. Наконец, важна мобилизация внутренних ресурсов ландшафта, например использование сапропеля в качестве удобрения.

Следующим направлением создания культурного ландшафта считают оптимизацию круговорота воды, которая достигается орошением пустынь, осушением болот, опреснением морских вод, использованием вод артезианских бассейнов, внедрением оборотного водоснабжения и т.д. Инженерная сторона водоснабжения разработана хорошо, и возможности человечества в этом направлении велики (плотины, каналы, дамбы, бурение скважин и т.д.). Сильно отстает природное, в том числе и геохимическое обоснование ряда проектов, что и привело ко многим ошибкам типа “поворота рек”, перекрытия Кара-Богаз-Гола, обмеления Аральского моря. Геохимический аспект оптимизации круговорота воды предполагает, в частности защиту вод от загрязнения. В борьбе с загрязнением вод имеют значение техногенные геохимические барьеры, которые необходимо создавать вокруг промышленных предприятий с вредными выбросами и таким путем локализовать загрязнение, не дать ему распространиться на значительную площадь. Если, например, на пути миграции сернокислых шахтных вод поместить дробленые известняки и другие карбонатные материалы, то на этом щелочном геохимическом барьере будут задерживаться тяжелые металлы, подвижные в кислой среде.

При решении вопросов рационального использования природных ресурсов важнейшим является комплексное использование сырья. Еще в 20-х годах А.Е. Ферсман и Н.М. Федоровский подчеркивали важность этого вопроса. В настоящее время только 10% извлекаемого из недр становится готовой продукцией, а 90% составляют отходы, загрязняющие среду. При добыче некоторых полезных ископаемых используется лишь 1% массы руды, а 99% идет в отвалы. Велики терриконы вокруг угольных шахт и карьеров. Идеалом производства является безотходная технология, при которой утилизируются все компоненты сырья. Ярким примером комплексного использования сырья служит открытие в Забайкалье новой горной породы -- сыннерита -- калиевого аналога нефелинового сиенита. Все его компоненты могут использоваться: К -- для производства особо ценных бесхлорных удобрений, Al -- для получения металла, SiO2 -- для производства цемента и других стройматериалов. Однако всеобщее внедрение безотходной технологии дело неблизкого будущего и пока задача состоит в наиболее полном использовании сырья. Нередко из руд извлекается только один-два полезных компонента, а остальные, в том числе многие микроэлементы, не используются. Вместе с тем они представляют часто не меньшую ценность, чем главные компоненты.

Например, большое практическое значение имеют элементы примеси в углях. В промышленных масштабах из углей извлекают Ge, U, Ga, разработана технология извлечения Pb, Zn, Mo, ставится вопрос об извлечении Au, Ag и Hg. Из зол энергетических углей можно получить около половины потребляемых в стране редких металлов. По Л.В. Таусону, в теплоэнергетике ежегодно образуется около 70 млн. т золы, которая пока используется на 10 -- 15%. Золы каменных и бурых углей содержат мелкие сфероидальные выделения, которые содержат до 70% Fe и легко сепарируются. Эти выделения содержат примеси Ni, Mn, V и других элементов (“легированные руды”). Зола многих углей содержит 32 -- 35% Al2O3 (руда на Al). Велики перспективы применения золы в строительстве, где пока ее используется не более 10%. Зола некоторых углей и горючих сланцев применяется для известкования кислых почв.

Отвалы рудников и эфеля обогатительных фабрик, в связи с понижением кондиций руд, рассматриваются в качестве техногенных рудных месторождений. Актуально и использование техногенных геохимических барьеров для создания искусственных месторождений. Так, уже в древности с помощью дамб отгораживали небольшие участки моря, в которых при испарении морской воды осаждалась поваренная соль (F3). Не исключается возможность создания таким путем и рудных месторождений.

Если повсеместное внедрение безотходной технологии -- дело будущего, то малоотходная технология возможна и необходима уже сейчас (Б.Н. Ласкорин).

Размещено на Allbest.ru