Антропогенные нагрузки и их измерения

Для изучения антропогенного воздействия на природную сре­ду необходимы его количественная оценка и выявление законо­мерностей распределения в пространстве. Количественная мера воздействия человека на природные системы в форме изъятия, привнесения или перемещения вещества и энергии получила на­звание антропогенной нагрузки. Нагрузка может быть целенаправ­ленной — для поддержания функционирования ландшафта в за­данном режиме (распашка, полив, внесение удобрений, соору­жение инженерных объектов и др.) или побочной — в виде загрязнения среды, проявления неблагоприятных процессов (на­пример, вторичного засоления), разрушения структуры природ­ных комплексов и т.п.

Целесообразно различать нагрузку на чисто природные и уже измененные человеком комплексы (В.С.Преображенский и др., 1988). Для первых любое воздействие является нагрузкой, для из­мененных комплексов (ландшафтов) нагрузкой следует считать новое воздействие сверх испытанного ранее (например, проклад­ка дорог в сельскохозяйственном ландшафте, использование сель­скохозяйственного ландшафта в целях рекреации и т.п.).

Для определения величины нагрузки используют показатели, характеризующие основные виды антропогенного воздействия на ландшафты и их ресурсы: ресурсоемкость, землеемкость, отходность производства.

Ресурсоемкость — это показатель, отражающий размеры изы­маемого из природы вещества (минерального, органического, воды, воздуха) и энергии.

Землеемкость рассматривают как показатель, определяющий размеры территории, нарушаемой или используемой человеком при том или ином виде деятельности: а) как пространственную основу развития производства и расселения людей, что условно можно определить как «местоемкость»; б) как источник возобно­вимых биологических ресурсов (единственный компонент приро­ды, обладающий плодородием), что связано с превращением ес­тественных территорий в угодья сельского, лесного и промысло­вого хозяйства.

Отходностъ — показатель, отражающий размеры поступающих в природу отходов производства и потребления в виде веществ (твердых, жидких, газообразных) и энергии.

Количественным выражением этих показателей могут служить коэффициенты использования ресурсов территории (К_ир) и ее земель (К_из), а также коэффициент привнесения вещества и энер­гии (К_пв). Их определяют из следующих соотношений (Оценка влияния хозяйства на природу, 1985):

,

,

.

Важное значение имеет определение нормы нагрузки на ланд­шафты и экосистемы, т.е. величины антропогенного воздействия, не приводящего к нарушению наиболее важных социально-эко­номических функций и механизмов самовосстановления этих ком­плексов. Критической или предельно допустимой нагрузкой (ПДН) считается та, выше которой разрушается структура природной системы и нарушаются ее функции.

Величины нагрузок и характер антропогенных воздействий на ландшафты и экосистемы тесно связаны с видами природополь­зования: промышленным, сельскохозяйственным, лесохозяйственным, рекреационным и др.

Глубокое и разностороннее воздействие на природные систе­мы оказывает горнодобывающая промышленность. В мире ежегод­но из недр земли изымается около 300 млрд. т горных пород, что ведет к образованию различных по величине выемок (в том чис­ле открытых карьеров), техногенных просадок, форм техноген­ной аккумуляции (терриконы, отвалы и др.). На каждую добы­тую 1000 т пород разрушается экосистемы на площади 30 м².

Мощным фактором воздействия на природную среду выступа­ют энергетика и разные отрасли перерабатывающей промышлен­ности. В Российской Федерации промышленность потребляет 30 % забираемой из водоисточников воды, сбрасывает в реки и озера более 50 % объема сточных вод, выбрасывает в атмосферу около 60 % всех загрязняющих веществ. Наиболее крупные загрязните­ли — предприятия теплоэнергетики, черной и цветной метал­лургии, нефтехимии и производство строительных материалов.

Строительное воздействие на ландшафты сопровождается сре­занием положительных и засыпкой отрицательных форм микро- и мезорельефа, намывом грунтов, полным разрушением почвенного и растительного покровов. В настоящее время в развитых странах застроенные территории занимают очень значительные площади. В Нидерландах они составляют 31 % общей площади, в Германии и Франции — 13, в Австрии и США — 11, в России (с учетом горных выработок) — 6,5%.

Водохозяйственное воздействие на природные системы прояв­ляется в формировании новых, ранее отсутствовавших водных объектов (водохранилища, каналы, выпрямленные русла рек и др.), заборе воды (часть которой не возвращается), изменении гидролого-гидрохимического режима водоемов, в преобразовании ландшафтной структуры прилегающих к ним территорий.

Влияние сельского хозяйства на ландшафты и экосистемы со­стоит в изъятии биомассы растений и отчуждении питательных веществ вместе с собранным урожаем, в привнесении в почву химических соединений (в виде удобрений, ядохимикатов и др.), в перераспределении веществ (при пахоте и мелиорациях), в из­менении фитоценозов и уплотнении почвы (при выпасе скота). В целом сельское хозяйство выступает как наиболее мощный фак­тор нарушения естественных экосистем в пространстве, так как в настоящее время сельскохозяйственные угодья занимают 35 % всей территории суши.

Лесохозяйственные воздействия на ландшафты можно разде­лить на эксплуатационные (изъятие наземной биомассы), под­готовительные и мероприятия по уходу за лесом. Наибольшее влияние оказывают сплошные рубки, которые ведут к измене­нию структуры и видового состава фитоценозов, свойств почв, уровня и режима грунтовых вод, поверхностного стока, микро­климата, биогеоценоза в целом.

Рекреационное воздействие на ландшафты выражается в диг­рессии растительности, уплотнении почвенного покрова, прове­дении различных мероприятий по усилению пейзажной вырази­тельности природных объектов. Для определения рекреационной нагрузки чаще всего используют показатели, характеризующие количество отдыхающих, которое приходится на единицу площа­ди за определенный промежуток времени.

Рассмотренные виды антропогенного воздействия нередко со­четаются и даже накладываются друг на друга в пределах одной ландшафтной системы (например, в урбанизированных ландшаф­тах совмещаются селитебные, промышленные, строительные, до­рожные воздействия). В территориальном аспекте отдельные виды воздействий или их сочетание могут изучаться на трех уровнях размерности:

а) элементарном (отдель­ное промышленное или сельскохозяйственное предприятие — за­вод, рудник, электростанция, животноводческий комплекс и др.);

б) локальном (сочетания промышленных предприятий, город­ские и крупные сельские поселения, транспортные магистрали или их значительные по величине участки, многоотраслевые сель­скохозяйственные предприятия);

в) региональном (территори­альные группы населенных пунктов, промышленные или сель­скохозяйственные районы, крупные транспортные системы и дру­гие подобные образования). Наибольший практический интерес вызывает изучение локальных и региональных систем, посколь­ку именно на этом уровне возникают самые острые проблемы взаимодействия человека с окружающей природной средой.

Одним из важных методов изучения пространственных законо­мерностей распределения антропогенной нагрузки выступает кар­тографический метод. Его использование предполагает обоснова­ние и выбор репрезентативных показателей воздействия на при­роду. По мнению А. Г. Исаченко (2001), в качестве интегрального показателя антропогенной нагрузки на ландшафты регионально­го уровня может быть принята плотность населения. Признавая условность этой характеристики, он отмечает, что с изменением плотности населения, как правило, согласуется уровень хозяй­ственной освоенности территории, интенсивность хозяйственной деятельности и различных форм антропогенного воздействия на ландшафты. Увеличение населенности влечет за собой рост по­требления различных природных ресурсов (например, водных, рекреационных), рост автомобильного парка, количества комму­нально-бытовых отходов, не говоря уже об отходах производств, в которых занята активная часть населения. Показатель плотности должен быть дополнен радом других характеристик, позволяющих уточнить и конкретизировать оценку антропогенных нагрузок.

Эмпирически было установлено, что наиболее репрезентатив­ным региональным показателем фоновой сельскохозяйственной нагрузки на ландшафты служит распаханность территории. В ряде случаев в качестве дополнительного (или вспомогательного) ин­дикатора целесообразно использовать плотность сельского насе­ления. Для сравнительной оценки нагрузок очагового характера, связанных с воздействием промышленности и урбанизации, наиболее подходящим показателем оказалась плотность (на единицу площади) выброса загрязняющих веществ в атмосферу; вспомо­гательное значение имеют плотность городского населения и его доля в общем населении региона.

Для каждого из названных показателей принята условная шка­ла из восьми ступеней. В соответствии со шкалой вы­деленные ландшафтные мезорегионы России (А. Г. Исаченко, 2001) ранжированы по каждому показателю в отдельности, а за­тем по их сочетанию сведены в группы, которые в свою очередь объединены в девять укрупненных подразделений по шкале об­щей плотности населения. Полученная оценочная классификация положена в основу содержания ряда карт антропогенной нагруз­ки крупных регионов Российской Федерации.