Екологічна безпека природних і антропогенно модифікованих геосистем

– діяльність, спрямована на зміну або підтримку заданого стану геосистем згідно заздалегідь поставлених цілей, якими можуть бути, наприклад, надання геосистемам тих чи інших нових якостей, забезпечення їх стійкого функціонування, виконання заданої програми дій [61].

– організація або самоорганізація взаємозв'язків між певними складовими що дозволяють досягти намічених результатів або саморегуляції [248а];

– функція організованих систем, що забезпечує збереження їх структури, підтримання режиму діяльності, реалізацію програми і мети [281];

– цілеспрямований, науково обгрунтований вплив людини на природні територіальні системи, який передбачає досягнення заздалегідь поставленої мети [200а];

– цілеспрямований перевід і утримання системи в певному стані шляхом керівного впливу [260а];

– процес формування доцільної (ефективної) поведінки системи [127а];

– зміна взаємозв'язку елементів системи, спрямована на підтримання стійкого процесу її перетворення за заданою програмою [363а];

– упорядкована діяльність, яка приводить до бажаного результату [389а].

Система управління складається з двох підсистем: першої - тієї, яка управляє, другої - якою управляють. Перша (суб'єкт управління) виконує керуючі функції, а друга (об'єкт управління) приймає управлінські команди та перебудовується відповідно до них, тобто є об'єктом впливу. Зв'язок, спрямований від суб'єкта до об'єкта, має назву прямого, а від об'єкта до суб'єкта - зворотного [27, 310].

З наведених визначень можна зробити висновок, що управління є цілеспрямованим впливом суб'єкта (людини) на геосистеми, шляхом формування доцільної поведінки і утримання їх у певному стані через здійснення управлінського впливу для досягнення поставленої мети; цілеспрямованою функцією організації, метою якої є збереження інваріантної структури і генерального напрямку розвитку геосистеми.

Найбільш поширеними є два види управління «жорстке» й «м'яке».

„Жорстке” управління є управлінням геосистемами, яке передбачає втручання в природні процеси, їх «виправлення» шляхом корінного перетворення самих механізмів і систем природи [362]. „Жорстке” управління, зважаючи на його пріоритетне поширення, вимагає глибокого розуміння механізмів організації геосистем не тільки як індивідуальних територіальних утворень, а й як певної ланки екологічного ланцюга в межах відповідної ділянки ландшафтної сфери. Саме цей аспект у „жорсткому” управлінні найчастіше відсутній, що робить його деструктивним.

„М'яке” управління належить до опосередкованого. Це непрямий вплив на геосистеми, як правило, за допомогою природних механізмів саморегуляції, хоча, часом, шляхом й технічного конструювання цих механізмів. Воно спрямоване на відновлення колишньої природної продуктивності геосистем або підвищення її шляхом цілеспрямованої і заснованої на використанні об'єктивних законів природного розвитку заходів, що дозволяє спрямовувати природні ланцюгові реакції до «м'якого», сприятливого для економіки і життя людей варіанту [362]. Таке управління також спирається на знання законів просторово-часової організації геосистем, водночас, певні помилки не є катастрофічними для них. Геосистеми здатні ліквідовувати негативні впливи, застосовуючи механізми саморегулювання.

Управління завжди територіальне. Тобто це вибір оптимальних варіантів територіальної організації геосистем, які забезпечують їх стійке функціонування і розвиток на усіх рівнях просторово-часової і функціональної організації; це система дій, спрямованих на досягнення певного рівня якості навколишнього середовища, яке забезпечує нормальне функціонування геосистем, їх середовище- і ресурсовідтворювальні властивості; екологічно безпечне середовище існування людини.

Щодо управління геосистемами з метою забезпечення їх екологічної безпеки, то саме поняття управління ландшафтами (геосистемами) найчастіше розуміють як діяльність з організації раціональних взаємодій між господарством, технікою, людською діяльністю і геосистемами в процесі виконання ними соціально-економічних функцій. Розрізняють управління геосистемами випереджувальне і оперативне. За випереджувального управління прогнозується стан геосистеми за різних навантажень, визначаються норми дії, а також допустимі наслідки, За оперативного управління контролюється відповідність реального стану геосистеми нормативним характеристикам, а також підтримання заданого режиму за допомогою різних технологічних процесів.

Більш загальним є управління екологічною безпекою геосистемно диференційованого навколишнього середовища. Це планомірна охорона і перетворення геосистем, які формують навколишнє середовище в інтересах людини, але без руйнівних механізмів саморозвитку природи (природних геосистем). Таке управління потребує додаткової управлінської діяльності у вигляді управління природокористуванням. Таке управління слід розуміти як систему заходів, здійснення яких спрямоване на зміну природних явищ і процесів у бажаному для людини напрямі. Управління природокористуванням може реалізуватися як через організацію економічної діяльності суспільства (раціональне використання природних ресурсів, упровадження маловідходних технологій, очищення викидів, будівництво очисних споруд), так і шляхом управління безпосередньо геосистемами (меліорація, створення захисних лісових насаджень, добір порід для фітодетоксикації тощо).

Управління належить до процесу свідомого антропогенного впливу на геосистеми з метою підтримання, коректування або зміни природних механізмів управління [286]. Тобто в наявності є два процеси: існуючій стан природних і антропогенно-модифікованих геосистем з наявними спонтанно сформованими механізмами управління й перспективний (планований) стан цих геосистем з певною часткою антропогенного управління. Останнє повинно здійснюватися за принципом випереджаючого управління, яке ґрунтується на аналізі відповідності геосистем соціально-економічним вимогам, можливості переводу їх до іншого стану та прогнозуванні наслідків такого переводу [131а].

Випереджаюче управління є «перекроюванням» загальних еволюційно сформованих управлінських механізмів. При цьому, людина бере на себе відповідальність за функціонування певної ділянки ландшафтної сфери (геосистеми) у стані гармонізації. Геосистема стає керованою в стані, коли серед усіх впливів на неї є і такий, за допомогою якого є можливість досягти поставленої мети.

Управління антропогенно модифікованими геосистемами (агрогеосистемами), як різновиду „культурного ландшафту” [28а; 101; 146; 261а; 361а], належить до слабо розроблених теоретичних і методичних проблем як ландшафтознавства, так і конструктивної географії. Водночас це питання належить до ключових у формуванні й подальшому просторово-часовому їх функціонуванні Оскільки таке управління здійснюється суб'єктом і спрямоване на забезпечення геосистемі квазіврівноваженого існування, то саме цей процес несе на собі ознаки провідності щодо інших спеціалізованих ознак.

На сьогодні існує значна наукова література з проблеми виявлення й теоретичного обґрунтування культурних ландшафтів [28а; 101; 146; 261а; 361а] та ін. Водночас проблеми управління агрогеосистемами, які розглядаються як культурні ландшафти на певних територіях, досі залишаються не розробленими.

Розуміння культурного ландшафту відбувається у двох площинах: як різновид антропогенного ландшафту, створеного людиною свідомо шляхом зміни природного ландшафту в потрібному напрямі для господарських цілей [236а] і як образ простору, освоєного духовно і матеріально певним носієм культури, значення та конфігурація місць якого закріплені на рівні колективної свідомості й підсвідомості [101]. У першому варіанті це реальні географічні ландшафти з керованим антропогенним навантаженням, а в другому - він наближений до віртуального ландшафту, який існує лише у його сприйнятті певною людиною.

Будь-який культурний ландшафт потребує управління (в основі якого знаходиться його оцінювання) й контролю за його функціонуванням у часі й просторі. Оскільки агрогеосистеми є різновидом ландшафтних систем, то їх планування. яке є складовою частиною системи управління екологічною безпекою геосистем, повинно здійснюватися за ландшафтним принципом [436]. При цьому, планування розглядається нами як діяльність з організації раціональних взаємодій між господарством, технікою, людською діяльністю й агрогеосистемами у процесі виконання ними соціально-економічних функцій. Найбільш раціонально планування здійснювати у напрямку відновлення природних механізмів саморегуляції та шляхом технічного конструювання цих механізмів. Воно спрямоване на відновлення колишньої природної продуктивності геосистем або підвищення її шляхом цілеспрямованої і заснованої на використанні об'єктивних законів розвитку природного комплексу заходів, що дозволяє спрямовувати природні ланцюгові реакції до «м'якого» сприятливого для економіки і життя людей варіанту [362].

Щодо процесу управління, то він має дуальну природу: управління безпосередньо певною територіальною системою (геосистемою) і управління його природним навколишнім середовищем. При цьому, саме навколишнє середовище у спонтанному режимі функціонування територіальних систем здійснює контрольну й коректувальну функції щодо будь-якої ландшафтної системи [281, 286]. Тим самим, саме у навколишньому середовищі перебувають головні механізми просторово-часового регулювання системою [405].

Таке управління розуміється як планомірне перетворення геосистемно диференційованого навколишнього середовища в інтересах людини, але без руйнування механізмів саморозвитку, власне природи [365а]. Здійснювати суспільно спрямоване управління навколишнім середовищем геосистем доволі складна процедура, оскільки необхідно знати хоча б основні закономірності формування такого управління. На сьогодні результати управління визначаються за наслідковими ознаками (погіршення стану фітоценозів, поява ерозійних форм, деградація ґрунтового покриву тощо). Водночас, більш ефективним вважається визначення ефективності управлінських рішень через найбільш інтегральну характеристику територіальних утворень - їх стійкість [435а]. При цьому доцільно використовувати експрес-методи визначення стійкості систем через величину різноманіття структури зв'язків за допомогою формули Шенона [290].

Виходячи із викладеного, систему управління екологічною безпекою природних і антропогенно модифікованих геосистем (агрогеосистем) ми розглядаємо як цілеспрямовану діяльність (сукупність дій, процесів і заходів), спрямовану на вибір оптимальних варіантів організації територіальної структури геосистем, попередження виникнення та розвитку екологічних ризиків, підтримання еколого-господарського балансу, підвищення екологічного потенціалу і стійкості та реалізацію стратегій геосистем. При цьому стратегія геосистеми - це сукупність взаємоадаптованих ознак, рис і властивостей геосистеми, які забезпечують її пристосування до мінливих умов природного і антропогенно модифікованого середовища та спрямовані на виконання програми індивідуальної і групової еволюції [285]. Основна сутність системи управління екологічною безпекою геосистем полягає в тому, що управління не може бути ефективним, якщо його здійснювати за галузевим принципом у межах окремих компонентів геосистем без урахування функціональних взаємозв'язків як між компонентами геосистем, так і між геосистемами.

Система управління екологічною безпекою природних і антропогенно модифікованих геосистем є складною комплексною проблемою екологічного, економічного, соціального і технологічного плану, вирішення якої спрямоване на забезпечення безпечного функціонування геосистем, яке визначається усіма процесами, що супроводжують їхнє існування (життєдіяльність, продуктивність, обмін і потоки речовин). Забезпечення абсолютної екологічної безпеки (принцип нульового ризику) потребує значних матеріальних затрат. У зв'язку з цим, система управління екологічною безпекою геосистем повинна базуватися на принципі прийнятного ризику, а індикаторами рівня екологічної безпеки є показники стійкості і екологічного потенціалу геосистем та здоров'я населення [83, 134, 263, 279, 319].

У Законі України «Про охорону навколишнього природного середовища» вказується, що основними принципами природокористування є: пріоритетність вимог екологічної безпеки, збереження і відновлення видової різноманітності, цілісності природних об'єктів і комплексів.

У Європейській ландшафтній конвенції [137] вказується, що ландшафт є ресурсом, який сприяє економічній діяльності і формуванню місцевих культур, важливою складовою якості життя людини. У зв'язку з цим, «ландшафтна політика» повинна передбачати управління природними і антропогенно модифікованими геосистемами шляхом їх планування і реконструкції. Геосистеми повинні бути результатом ефективного планування і управління, постійного їх удосконалення з метою конструювання стійких екологічно безпечних («культурних») геосистем [311, 319]. Згідно теорії систем, чим складніша будова (структура) системи (геосистеми), тим вона стійкіша до зовнішніх впливів.

Створення умов, які б перешкоджали негативному впливу антропогенної діяльності на геосистеми реалізується через збалансоване ресурсокористування, планування і конструювання та оптимізацію геосистем [298, 301, 309-311, 337]. Оптимізація здійснюється шляхом цілеспрямованого управління процесами і явищами різного генезису для підтримання стану внутрішньої динамічної рівноваги між структурними компонентами геосистем і можливостями саморегуляції та самовідновлення. Такі підходи відповідають принципам теорії біотичної регуляції навколишнього середовища [92], згідно з якою управління навколишнім середовищем та відновлення внутрішнього балансу здійснюється природною біотою.

Теоретичною основою обґрунтування конструктивно-географічних засад управління екологічною безпекою природних і антропогенно модифікованих геосистем є розроблена І.П. Герасимовим концепція про взаємозв'язок і взаємодію між компонентами природного географічного середовища, особливо ускладнених під впливом їх господарського використання [70]. Основним завданням при обгрунтуванні заходів щодо управління екологічною безпекою геосистем є розв'язання проблеми забезпечення цілісності і оптимальної структури геосистем на рівні їх компонентної структури [283, 300, 311]. Оптимізація структури геосистем базується на принципі відповідності виробничо-господарської діяльності особливостям природних і антропогенно модифікованих геосистем. Ці особливості визначають певні обмеження (ліміти) для освоєння території і видів господарського використання наявного природно-ресурсного потенціалу.

4.2 Структура системи управління екологічною безпекою геосистем

Система управління екологічною безпекою геосистем включає:

а) ідентифікацію (виявлення видів) екологічних ризиків;

б) встановлення причин виникнення екологічних ризиків та їх характеристику;

в) принципи екологічної безпеки, головними із яких є:

– принцип безумовного пріоритету безпеки;

– принцип ненульового (прийнятного) ризику;

– принцип невід'ємного права людини на безпечне навколишнє середовище;

г) нормування екологічних ризиків механізмами їх регулювання (дозволи на гранично-допустимі викиди і гранично-допустимі скиди забруднюючих речовин, утворення та утилізацію відходів, екологічно-безпечні норми використання ресурсів);

д) збереження і відновлення природних геосистем;

е) збалансоване ресурсокористування, яке базується на інтеграційному потенціалі території і забезпечує досягнення балансу (рівноваги) між економічним розвитком і здатністю геосистем підтримувати природні властивості навколишнього середовища;

є) інтеграцію геопросторових даних у ГІС-форматі з метою забезпечення користувачів інформацією;

ж) обґрунтування заходів (стратегії) щодо мінімізації екологічних ризиків, забезпечення екологічної безпеки геосистем (природних, антропогенних, техногенних) та сформованого ними навколишнього середовища.

Система управління екологічною безпекою має функціональні блоки, ієрархічний рівень структури, потоки інформації та систему прямих і зворотних зв'язків і грунтується на положенні про те, що зміни у системі зумовлені цими зв'язками (рис. 4.1). Отримання кінцевого результату - екологічно безпечний розвиток регіону - є функцією параметрів окремих блоків системи, які необхідно враховувати при прийнятті управлінських рішень щодо соціально-економічного розвитку території

Система управління екологічною безпекою природних і антропогенно модифікованих геосистем включає наступні блоки:

– оцінка стану геосистем та прогноз виникнення і розвитку екологічних ризиків (екологічний аудит);

– розроблення управлінських рішень (програми, плану дій), в яких обгрунтовані заходи і ресурси для досягнення визначених цілей і завдань (екологічний менеджмент);

– контроль за реакцією геосистем на впроваджувані управлінські рішення (екологічний моніторинг).

Плани управління (плани дій) природними і антропогенно модифікованими геосистемами повинні містити:

– планування господарського використання території;

– планування рекреаційного використання території;

– планування відтворення природного потенціалу геосистем;

– планування природоохоронних заходів (від абсолютної охорони найбільш цінних природних систем до обмежено-контрольованого використання менш цінних);

– планування моніторингу.

Управління екологічною безпекою геосистем забезпечується шляхом створення раціональних «конструкцій» геосистем, які передбачають:

– відповідну організацію території;

– вибір форм і видів господарювання з урахуванням особливостей протікання в геосистемах небезпечних процесів і явищ (екологічних ризиків);

– проведення заходів щодо попередження виникнення екологічних ризиків.

У контексті досягнення цілей управління екологічною безпекою природних геосистем (лісових, лучних, водно-болотних) необхідне поєднання пасивних і активних форм діяльності:

– у полідомінантних природних геосистемах - сприяння процесам самовідновлення (природного відновлення);

– в умовно природних геосистемах - переформування похідних ценозів наближені за видовим складом і структурою до природних, відтворення різноманітності, забезпечення можливості здійснення циклів самовідновлення.

Найбільш доцільним шляхом управління екологічною безпекою антропогенно модифікованих геосистем, переважаючими серед яких є агрогеосистеми, є їх «реконструкція», яка передбачає створення геосистем, які наділені сприятливими для виробничої діяльності людини властивостями і не спричиняють виникнення екологічних ризиків у навколишньому середовищі. При цьому враховуються особливості схилово-терасових парадинамічних рядів в агрогеосистемах, оскільки схилові землі є територією, на якій в першу чергу повинна проводитись реконструкція [310, 311].

Реконструйовані агрогеосистеми повинні поєднувати «інтереси» екологічної та суспільної підсистем, давати максимум необхідної для людини продукції при мінімізації виникнення і розвитку екологічних ризиків. Вирішення цієї проблеми реалізується шляхом досягнення екологічного оптимуму геосистем. Екологічний оптимум трактується як складний, утворений зовнішніми і внутрішніми просторовими та часовими зв'язками інваріантно-змінений аспект геосистеми, коли спостерігається найбільша відповідність її соціально-економічних функцій природно-ресурсному потенціалу [76].

При значній перевазі польових агрогеосистем (рілля), показник екологічного оптимуму наближається до нуля. Така структура агрогеосистем є нестійкою і підтримується агротехнічними заходами. При вилученні з господарського використання певної частини орних земель, демутаційні сукцесії приведуть до формування екологічного оптимуму, близького до одиниці.

Реконструкція антропогенно модифікованих геосистем (агрогеосистем) передбачає оптимізацію їх території.

Саме поняття «оптимізація території» має різні визначення:

– складний антропічний процес, який охоплює певний мінливий у часі об'єкт, його внутрішні підсистеми та надсистеми, до яких він належить ієрархічно, суміжні з ним системи як середовище його існування (бо без цього оптимізація не можлива і безперспективна) і який повинен бути глибоко екологічно оцінений, але кінцевий ефект якого мусить супроводжуватися вичерпною соціальною і економічною оцінкою [400а; 445а];

– вибір найкращого варіанту функціонування [222];

– прагнення до стану, найбільш наближеного до динамічної рівноваги (квазістаціонарного стану) [346];

– вибір таких способів використання геосистем, які б забезпечували умову за якої соціально-економічні функції найбільш повно відповідають їх природним властивостям [176, 279].

– такий процес втручання в структурно-функціональну організацію (склад, будову, роботу) геосистеми, її підсистем і блоків, який супроводжується наближенням їх показників, параметрів чи характеристик до найкращих (оптимальних) значень;

– єдність доцільно діючих елементів, які мають певні функції відносно вказаної організації [431].

Термін «оптимізація» несе в собі виключно соціологічне навантаження. Людина оптимізовувала і надалі оптимізовуватиме геосистеми, ті чи інші біотичні процеси виключно з особистих (суспільних) інтересів. Для природи оптимізація не потрібна. Природний добір і боротьба за існування, весь еволюційний процес сприяли тому, що в кожних конкретних екологічних умовах формувалися найприпасованіші, «найвигідніші» геосистеми, самоорганізація, самовідновлення, самозбереження і самоудосконалення яких також відбувались у процесі тієї самої еволюції [81];

Оптимізацію ландшафтних систем (геосистем) доцільно розуміти як реалізацію вибраного з багатьох можливих найдоцільнішого варіанту науково обгрунтованих заходів, який забезпечує створення найширших умов тривалого та стійкого використання географічним ландшафтом єдності соціально-економічних, екологічних і природоохоронних функцій. Вона поєднує технологічно досконале, економічно вигідне та розраховане на перспективу раціональне використання природних ресурсів, захист ландшафтів від техногенних процесів на основі меліорації, збереження генофонду й цінних природно-заповідних територій та об'єктів [92а]. Тобто оптимізувати необхідно не природне середовище, а суспільну діяльність у ньому. При цьому сама оптимізація відзначається наявністю чітких екологічних рис, які проявляються у функціональній залежності об'єктів господарювання, рекреаційних об'єктів або антропогенно модифікованих геосистем від властивостей навколишнього середовища.

Тим самим, доцільно оперувати й терміном «оптимізація територіально-екологічна», який розуміється як підтримання екологічної рівноваги в регіоні за допомогою раціонального співвідношення перетворених і збережених ландшафтів, органічного поєднання виробничих, соціальних і екологічних функцій господарських систем, створення належних просторових умов життєдіяльності населення [411]. Таке трактування оптимізації наближене до такого поняття як «оптимізація природно-господарського середовища» - процес спрямований на досягнення гармонійного й зрівноваженого стану між формуючими її природними, господарськими та соціальними складовими [176].

У зв'язку з цим, оптимізацію геосистем пропонуємо розглядати як сукупність організаційних дій, спрямованих на підтримання гармонізованого функціонування природних, антропогенно модифікованих та антропогенних геосистем шляхом їх комплексного освоєння, перетворення, покращення та охорони. Таке трактування охоплює як сам процес оптимізації, так і об'єкт на який ця оптимізація спрямована.

Процес оптимізації передбачає планування і конструювання геосистем, реалізацію розроблених конструкцій геосистем і контроль за наслідками проведених оптимізаційних заходів.

Планування ґрунтується на його комплексності, врахуванні всіх взаємопов'язаних напрямів, виділенні пріоритетних з них. При цьому просторова інтерпретація заходів здійснюється на ландшафтній основі, що забезпечує дотримання принципу гомогенності як антропогенних модифікацій (навантажень), так і реакції геосистем на них.

Комплексність у плануванні повинна віддзеркалювати взаємозв'язок, взаємозумовленість, різнобічність, широту охоплення проблем. Комплексність розглядається як вимога враховувати взаємопов'язані фактори, що впливають на проблему обіймає переважно зв'язки одного чи суміжних рівнів ієрархічної структури певних проблем, систем, дій тобто повинна спиратися на вибіркові зв'язки [365а]. Загалом комплексність у плануванні повинна відповідати комплексно-регіональному принципу організації, запропонованому Г. І. Швебсом [420]. Він полягає в контрольованому розвитку геосистем на основі конструювання оптимальних для кожного регіону параметрів середовища. При цьому, обов'язково враховується їх пріоритетність. Для геосистем такими пріоритетами виступають не просто природні геосистеми, а механізми і залежності між геосистемами, які еволюційно формують ситуацію гармонізованих відносин. Загалом наявність гармонізованих відносин усіх ланок функціонування є головним завданням здійснення управлінських функцій.

У зв'язку з цим, планування геосистем повинно забезпечити:

– оптимізацію структури і співвідношення геосистем (від абсолютної охорони найбільш цінних природних геосистем до контрольованого використання менш цінних);

– відтворення екологічного потенціалу природних геосистем і підвищення його в антропогенно модифікованих геосистемах;

– контроль за наслідками господарського використання геосистем.

Оптимізаційні складові потребують просторової інтерпретації. Не можливо планувати, реалізовувати плани й управляти їх виконанням у просторово аморфному середовищі. Усі складові необхідно реалізовувати на певній просторово-картографічній основі. Такою основою є карта природних, антропогенно модифікованих та антропогенних геосистем, тобто ландшафтна основа. Тому процеси оптимізації геосистем мають чітко виражений конструктивно-географічний відтінок.

Виходячи з наведеного, оптимізацію антропогенно-модифікованих геосистем (агрогеосистем), які становлять значну частку певної території, ми розглядаємо як процес удосконалення структури та пошуку оптимального співвідношення між природними та антропогенно модифікованими геосистемами, їх цілеспрямованим відновленням та раціональним використанням.

Управління екологічною безпекою геосистем повинно враховувати їх здатність до саморегулювання. Будь яка територія складається із сукупності взаємопов'язаних геосистем (природних, антропогенно модифікованих, антропогенних), які перебувають у постійному розвитку й характеризуються певними механізмами саморегулювання. Останнє розуміється як здатність геосистем до змін внутрішніх властивостей і кількісних характеристик окремих складових компонентів, яка забезпечує збереження функціональних і морфологічних рис. Саморегулювання здійснюється до тих пір, доки процеси, які відбуваються у геосистемах, здатні нейтралізувати небажані впливи. Якщо захисні механізми виснажуються, система або руйнується, або змінює свою структуру.

В агрогеосистемах самоврядування забезпечується шляхом фітомеліорації, збереження і відновлення біорізноманіття, створення природно-заповідних територій та об'єктів [317].

Одним із факторів екологічної безпеки є стійкість геосистем. Геосистеми можуть протидіяти впливам, зберігаючи незмінною свою структуру і функцію (резистентна стійкість), або відновлюватися після того, як їх структура і функції були порушені (пружна стійкість). Як правило, за сприятливих фізичних умов середовища геосистеми у більшій мірі проявляють резистентну стійкість, а не пружну, а у мінливих фізичних умовах - навпаки [263].

Стійкість геосистеми залежить від стійкості її компонентів і забезпечується самоорганізацією та здатністю геосистеми до саморегулювання, в ході яких створюється, відтворюється і удосконалюється динамічна структура і поновлюється порушена рівновага [147, 285]. Саморегулювання є важливим фактором організації геосистеми, яка забезпечує її відносну рівновагу при спонтанному розвитку, і використанні природно-ресурсного потенціалу [379, 380]. Стійкість геосистеми відновлюється у тому випадку, коли припиняється вплив зовнішніх факторів або ж здійснюється регульоване управління процесами і явищами, які породжують критичні ситуації (екологічні ризики), спрямоване на їх попередження (усунення).

Згідно з принципом «біологічної регуляції геохімічного середовища» організми своєю діяльністю в геосистемах пристосовують середовище до своїх потреб [263] і разом із фізичним середовищем утворюють складну систему регуляції, яка підтримує сприятливі для життя умови. Людина інтенсивніше, ніж інші організми, спрямовує свою діяльність на те, щоб змінити умови середовища для задоволення своїх потреб. Однак, при цьому практично не враховується те, що при зниженні чисельності біотичних компонентів порушуються структура геосистем і рівновага в них, зростає чутливість геосистем до дії антропогенних факторів.

Заміна природних геосистем, яким властива біорізноманітність, спрощеними агрогеосистемами призводить до того, що за відсутності рослинного покриву весною та у осінньо-зимовий період водні потоки, не зустрічаючи природних бар'єрів, спричиняють виникнення водно-ерозійних процесів і винос органічних та мінеральних речовин поверхневим стоком. Крім цього, людина, забираючи із схилових земель з урожаєм органічну масу, поглиблює процеси зниження родючості грунтів і виснаження геосистем. Це свідчить про надзвичайно важливе значення захисних і регулюючих функцій рослинного покриву, особливо на схилових землях, і про необхідність ведення такого типу господарства, яке б найбільш ефективно протидіяло розвитку ерозії і збідненню схилових земель, зменшувало пов'язані з цим інші екологічні ризики - зниження родючості грунтів і продуктивності угідь, порушення гідрологічного режиму рік, забруднення і погіршення якості природних вод [258, 310, 311, 317].

Внаслідок властивих рослинному покриву енергоакумулюючої, геохімічної, неентропійної та інформаційної функцій, він є основним компонентом, який забезпечує функціонування, самовідновлення і самоочищення геосистем [83, 310, 317, 426]. Тому збереження і збільшення вкритих рослинністю територій є першочерговою умовою при конструюванні екологічно безпечних геосистем.

Структура компонентів у агрогеосистемах повинна бути змінена так, щоб забезпечити оптимальне співвідношення між видами угідь (рілля, луки, ліси, водні угіддя, селитебні території) та їх раціональне просторове розміщення. Оптимізація агрогеосистем передбачає формування їх певної просторової структури, забезпечення різноманітності і мозаїчності структурних компонентів, насичення структурними елементами екологічного призначення - екосистемами буферного типу, до яких належать лісові насадження, луки і водно-болотні угіддя, які мають високий ступінь замкнутості циклів кругообігу речовин, виконують роль біогеохімічних бар'єрів, грунтоводоохоронні, кліматорегулюючі та інші функції, підвищують видову різноманітність і екологічну ємність, сприяють відновленню процесів саморегуляції [310, 317, 426].

Важливим наслідком ієрархічної організації агрогеосистем при їх реконструкції є те, що в них виникають якісно нові, емерджентні властивості, які були відсутні у вихідних геосистемах. При цьому емерджентні властивості виникають в результаті взаємодії компонентів, а не як наслідок зміни природи цих компонентів.

Екологічні підходи до оптимізації антропогенно модифікованих геосистем базуються на системних, структурних і структурно-функціональних принципах та коадаптивній концепції природокористування, згідно з якою господарська підсистема повинна узгоджуватися з природною за принципом сумісності компонентів природного ландшафту [300]. При цьому, реконструкція повинна забезпечувати формування таких геосистем (територіальних комплексів), які б відповідали певним «природним еталонам» або оптимальним зразкам геосистем зонального типу [198, 283, 310]. Заходи і способи адаптивної стратегії - лісорозведення, травосіяння, водні меліорації - спрямовані на керування екологічними процесами і усунення екологічних ризиків. Згідно із стратегією «компромісу і розчленування» [263] в агрогеосистемах повинні бути високопродуктивний і протекторний типи ведення господарства - від інтенсивного сільськогосподарського до непорушених ділянок природи. Екологічно безпечними є геосистеми, до складу яких входять як антропогенні геосистеми (посіви), так і природні геосистеми (ліси, луки, водно-болотні угіддя), які стабілізують субстрати і служать буферами у кругообігах речовин.

Управління екологічною безпекою антропогенно модифікованих геосистем (агрогеосистем) досягається шляхом планування, проектування і впровадження біоінженерних комплексів, які базуються на принципах «відновленого ландшафту», підвищення водорегулюючої (водоакумулюючої) ємності території та збереження природних геосистем [311].

Оптимізована просторова структура компонентів агрогеосистем не є гарантією усунення (запобігання) виникнення і розвитку екологічних ризиків, зокрема екзогенних геодинамічних процесів (ерозія, зсуви, руйнування берегів річок) та формування паводків. Необхідно формувати ефективну інфраструктуру території з відповідними гідротехнічними спорудами (водорегулюючі земляні вали, водойми-регулятори, дамби, берегоукріплюючі споруди), системою захисних лісових насаджень та ін. [310, 311].

Екологічні ризики мають територіальну приуроченість до структурної організації геосистем на рівні висотних місцевостей.

У місцевостях терасованих днищ річкових долин імовірними є ризики руйнування берегів річок, гідротехнічних та інженерних споруд (дамби, мости та ін.).

Місцевості заплав і низьких терас піддаються затопленню, можлива акумуляція забруднюючих речовин.

У межах місцевостей ерозійно-зсувних межиріч і плоскосхилового низькогір'я розвиваються площинна і лінійна ерозія, зсуви; крутосхилого середньо- і високогір'я - зсуви, обвали, селі, снігові лавини.

У зв'язку з цим, управлінські рішення і заходи, спрямовані на попередження виникнення і розвитку екологічних ризиків та забезпечення екологічної безпеки геосистем, повинні враховувати диференціацію просторової структури території на типи місцевості, а також їх складові компоненти, які внаслідок парагенетичного підпорядкування взаємозв'язків і взаємозалежностей між ними обумовлюють цілісність геосистем.

Ефективність управління екологічною безпекою геосистем залежить від того, наскільки повно при виборі (обгрунтуванні) методів і способів реалізації поставлених цілей враховані їх стан, структура і організаційна складність, а також тривалість періоду повернення будь-якої властивості системи у вихідний стан після зміни, викликаної впливом («характерний час» за В.М. Петліним [285]. Чим триваліший «характерний час», тим складнішою повинна бути система охоронних заходів.

Просторово-територіальною одиницею, в межах якої здійснюється управління екобезпекою геосистем, є басейн ріки. Басейнова концепція дає можливість узгодити заходи по оптимізації геосистем з особливостями водозбірних територій, починаючи з найменших (елементарних) водозборів, оскільки функціонування і відносна стабільність всіх геосистем значною мірою визначається швидкістю тих чи інших процесів на різних ділянках басейну. Басейн ріки (басейнова геосистема) являє собою парагенетичну екологічну, гідрологічну і господарську одиницю (рис. 4.2) з чітко визначеними межами, а також комплексом геоморфологічних, грунтових і кліматичних умов, які визначають інтенсивність потоків речовин і енергії, що дозволяє обгрунтувати структуру і оптимальне співвідношення геосистем, їх раціональне просторове розміщення, а також визначити види і розрахувати параметри необхідних меліоративних елементів [129, 183, 258, 294].

Постійний розвиток є характерною особливістю геосистем, як і всіх компонентів, що їх формують, а інтегральною оцінкою стійкості є біологічна продуктивність та інтенсивність продукційно-деструкційних процесів. При цьому стійкість геосистем зберігається і підтримується за умови формування складної (мозаїчної) просторової структури, насичення агрогеосистем компонентами із високою біологічною продуктивністю та значним екосферним впливом. До таких компонентів відносяться лісові геосистеми. Вони сприяють підтриманню кількісних і якісних параметрів геокомпонентів (води, грунту, повітря) на оптимальному екологічному рівні [258, 310, 311].

При оптимальному співвідношенні і просторовому розміщенні лісові геосистеми у комплексі із агрогеосистемами утворюють парагенетичну систему і формують новий вид антропогенно модифікованих геосистем - лісоагрогеосистеми, в яких відновлюється екологічна рівновага.

4.3 Моніторинг - складова частина системи управління екологічною безпекою геосистем

Сутність системи управління екологічною безпекою геосистем полягає в тому, що управління не може бути ефективним, якщо його здійснювати за галузевим принципом у межах окремих компонентів геосистем без урахування функціональних взаємозв'язків і взаємозалежностей між компонентами геосистем і геосистемами. Для цього необхідно мати інформацію про: 1) екологічний потенціал геосистем; 2) існуючі і потенційно можливі екологічні ризики, кількісні параметри факторів небезпеки; 3) стійкість геосистем до впливу антропогенних чинників та ін. Формою одержання такої інформації є моніторинг - комплексна інформаційно-аналітична система, яка забезпечує регулярні (із заданою періодичністю) спостереження за станом і динамікою компонентів природних і антропогенних геосистем, оцінку і прогнозування виникнення і розвитку екологічних ризиків, обгрунтування управлінських рішень з метою попередження і усунення негативних процесів і явищ, збереження (невиснажливе використання) природно-ресурсного потенціалу, формування безпечного для життя і здоров'я людей навколишнього природного середовища [308, с. 62; 405].

Без моніторингу неможливі прогнозування виникнення і розвитку екологічних ризиків та оцінка наслідків управління ними. Тому моніторинг є обов'язковою складовою частиною системи управління екологічною безпекою геосистем.

Система спостережень повинна базуватися на основі відповідних вимірювань на опорних станціях, матеріалах дистанційного зондування території, вимірювань і площинних зйомок на пунктах постійних спостережень і геоекологічних полігонах, розміщених з урахуванням геоморфологічної структури території окремих басейнів річок (басейновий підхід), існуючих в їх межах природних та антропогенних геосистем (ландшафтний підхід), прояву небезпечних процесів і явищ, умов вологомасопереносу, рози вітрів, інтенсивності і видів антропогенних факторів (склад і кількість викидів і скидів забруднюючих речовин, розораність території та ін.).

Екологічні ризики мають територіальну приуроченість до структурної організації геосистем на рівні типів місцевостей.

У місцевостях терасованих днищ річкових долин імовірними є ризики руйнування берегів річок, гідротехнічних та інженерних споруд (дамби, берегоукріплення, мости та ін.).

Місцевості заплав і низьких терас піддаються затопленню, можлива акумуляція забруднюючих речовин.

У межах місцевостей ерозійно-зсувних межиріч і плоскосхилого низькогір'я розвиваються площинна і лінійна ерозія, зсуви.

У місцевостях крутосхилого середньо- і високогір'я виникають зсуви, обвали, осипища, селі, снігові лавини.

У зв'язку з цим, при формуванні мережі пунктів моніторингових спостережень, розробці управлінських рішень і заходів, спрямованих на попередження розвитку небезпечних процесів і явищ та забезпечення екологічної безпеки геосистем слід враховувати диференціацію просторової структури території на типи місцевостей, а також їх складові компоненти, які внаслідок парагенетичного підпорядкування взаємозв'язків і взаємозалежностей між ними обумовлюють цілісність геосистем.

При створенні системи моніторингу необхідно сформувати таку мережу пунктів постійного спостереження, яка б дала можливість виявити територіальні (просторові) і часові зміни у природних (ліси, луки) та антропогенних (сільськогосподарські угіддя, урбанізовані території) геосистемах.

Для оцінки змін стану природного середовища внаслідок антропогенного впливу необхідно встановити стан природних геосистем до втручання людини. Його можна встановити за результатами довготривалих спостережень (дані спостережень за кліматичними параметрами на метеостанціях, гідрологічних постах на річках, матеріали обстежень грунтів і лісовпорядкування та ін.) (рис. 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7).

Важлива роль при організації та проведенні моніторингу належить заповідним територіям та об'єктам, на яких ведеться фоновий моніторинг, який є основою при оцінці змін стану геосистем в умовах антропогенезу.

До робіт і спостережень, які необхідно проводити на мережі опорних станцій, пунктів постійних спостережень або геоекологічних полігонах, відносяться:

– оцінка геологічних умов з визначенням факторів стану та інтенсивного прояву небезпечних екзогенних геодинамічних процесів і явищ, встановлення імовірності подальшого їх розвитку у часі і просторі;

– вимірювання та оцінка масоенергопотоків (кількість та інтенсивність атмосферних опадів, напрям і швидкість вітру, обсяги викидів і скидів забруднюючих речовин, акумуляція і транзит потоків речовин), а також рівнів забруднення компонентів геосистем (грунт, вода, повітря, рослинність);

– періодичне картування території з виділенням зон прояву небезпечних екзогенних процесів, забруднення компонентів навколишнього середовища, змін компонентної структури геосистем;

Рисунок 4.6 - Програма ландшафтного моніторингу

– визначення продуктивності геосистем і ступеня використання природних ресурсів, обгрунтування допустимих обсягів використання природних ресурсів на основі оцінки їх кількості і стану;

– розроблення заходів для попередження виникнення або усунення екологічних ризиків та удосконалення системи природокористування.

Для забезпечення ефективного функціонування системи моніторингу геосистем і сформованого ними навколишнього середовища необхідно:

– забезпечити проведення комплексних спостережень за єдиною програмою, уніфікованими методиками досліджень і методами вимірювань;

– для координації роботи, збору та узагальнення результатів спостережень створити регіональні (в адміністративних областях досліджуваного регіону) центри моніторингу;

– забезпечити суб'єкти моніторингу засобами одержання, обробки і аналізу інформації та створення баз даних.

Размещено на Allbest.ru