УДК 502.5:504.61

DOI: 10.24412/cl-36359-2021-83-88

О ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПОДХОДАХ В РАЗВИТИИ МЕТОДОЛОГИИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОЦЕНОК ЛАНДШАФТОВ

ON PROMISING APPROACHES IN THE DEVELOPMENT OF THE METHODOLOGY OF ECOLOGICAL ASSESSMENTS OF LANDSCAPES

З.Х. Ахметжанова¹, Д.М. Бурлибаева², А.М. Рыскельдиева³

Z. Н. Аkmetzhanova¹, D.M. Burlibaeva², A.M. Ryskeldieva³

¹Научно-производственная компания «Реинжиниринг окружающей среды», Алматы, Казахстан

²Казахстанское агентство прикладной экологии, Алматы, Казахстан

³Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан

¹Research and Production Company «Environmental Reengineering», Almaty, Kazakhstan

²Kazakhstan Agency for applied ecology Almaty, Kazakhstan

³Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan

E-mail: ¹1138620@gmail.com, ³aiganris_81@mail.ru

Аннотация. Показана возможность симбиоза методов, используемых экономико-географов с геоэкологическими. Метод расчленения природно-ресурсного потенциала на его составляющие позволяет дать полную геоэкологическую оценку состояния региона, а также прогнозировать оптимальное хозяйственное управление ландшафтом, соблюдая природный баланс. Исследован водный бассейн р. Ертис опасными представителями тяжелых металлов от южной до северной части стока.

Ключевые слова: геоэкология, гидрологические исследования бассейнов рек, перспективы развития методологии экологической оценки ландшафтов.

Abstract. The possibility of symbiosis of methods used by economic geographers with geoecological ones is shown. The method of dividing the natural resource potential into its components makes it possible to give a complete geoecological assessment of the state of the region. He also predicts optimal economic management of the landscape and respects the natural balance. The water basin of the Ertis River from the southern to northern part of the runoff with heavy metals has been investigated.

Keywords: Geoecology, hydrological studies of river basins, prospects for the development of the methodology of environmental assessment of landscapes.

Введение. На данном этапе развития ландшафтоведения выделяют естественно-исторические исследования ландшафтов и социофункциональный анализ ландшафтов. Цель естественно-исторических исследований – выявление нового знания о природных и природно-технических ландшафтах как элемента организации современной географической оболочки. Цель социо-функционального анализа – выявление значения ландшафтов в жизни общества, улучшение ландшафтов в местах нарушений его основных функций, проведение рекультивационных работ, создание культурных ландшафтов и т.д.

При постановке же одновременных задач как социофункционального анализа, так и естественно-исторических исследований [4], есть опасность ухода в область решений трех задач: экологической, экономической и социальной. Трудность одновременного решения подобных вопросов очевидна. Они затрагивают сложные социальные вопросы, связанные с геополитическими решениями, и уводят на уровень глобальных (международных) государственных проблем. В настоящее время географические исследования природно-территориальных комплексов не обходятся без оценки геоэкологического состояния ландшафтов, испытывающих различные антропогенные факторы воздействий. Почти не остались географические объекты, не испытывающие воздействия со стороны человеческой деятельности. Поэтому, развитие методологии оценки экологического состояния ландшафтов является одной из актуальных задач географического сообщества.

Материалы и методы. В вопросах развития методологии изучения физико-географических объектов есть основания считать, что для физической географии объекты изучения не просто «земные», «пространственные» и т.п., а пространственно-временные системы. Придерживаясь точки зрения В.Б. Сочавы, мы должны рассматривать геосистему как сложное природное территориальное единство, как динамическую пространственно-временную систему, состоящую из географических взаимосвязанных и развивающихся компонентов.

Одно из возможных направлений исследований функциональных звеньев геосистемы – это основные потоки субстанций, выполняющие специфическую системообразующую роль:

• круговорот и трансформация солнечной энергии;
•  гравитационные потоки с процессами миграции химических элементов, с преобразованиями рельефа;
•  влагооборот или «кровеносная система ландшафта» с частными звеньями испарения, транспирация и т.д.;
•  газооборот и газообмен;
•  биогенный метаболизм с его географическими следствиями (образование гумуса, торфа и т.д.).

Все эти процессы взаимосвязаны и составляют основу для построения интегральной модели геосистемы, позволяют оценить интенсивность всех процессов внутри ландшафтов.

Таким образом, интегральный показатель интенсивности функционирования геосистемы должен учитывать интенсивность оборота энергии, влаги и основных минеральных элементов и эффективность их использования для продуцирования биомассы.

Наиболее полная оценка экологического состояния ландшафтов под воздействием антропогенных факторов должна проводиться на геоэкологическом уровне. Это значит, что оценка ландшафта должна проводиться как оценка системы, находящейся на конкретной территории с конкретной ландшафтной структурой, с характерным комплексом компонентов ландшафта. Только тогда экологическая оценка природно-территориальной системы будет полной. В исследовательских работах, особенно в вопросах развития методологии оценки экологического состояния ландшафтов, невозможно проводить работы без использования моделей и представления ландшафтов как геосистемы. Соотношение между ландшафтом и геосистемой приблизительно такое же, как между природным процессом и его математическим описанием. Любая геосистема может состоять из набора взаимосвязанных элементов, быть частью более крупной системы, а также иметь подсистемы более низкого уровня.

В настоящее время, когда ландшафты повсеместно испытывают многочисленные антропогенные воздействия, особенно важно правильно обосновать основные методологические положения:

• к дискретным свойствам геосистемы относятся компоненты ландшафта с континуальными взаимопроникающими характеристиками за счет миграционных потоков вещества и энергии;
• что ландшафт – это устойчивая упорядоченность пространственных и временных структур. Системный подход подразумевает принцип равной важности компонентов в ландшафте;
• в качестве критериев геоэкологической оценки принимаются: защищенность ландшафта, степень отклонения его от естественного состояния, сохраняющего природный баланс и устойчивость к техногенным нагрузкам;
• функционирование ландшафта – это интегральный процесс, состоящий из множества процессов механической, физической, химической и биологической природы;
• основы учения об антропогенных и техногенных ландшафтах позволяют провести оценки трансформаций природных комплексов;
• комплексный интегральный показатель однозначно характеризует зональный тип ландшафта, при условии максимального учета всех его компонентов;

При проведении оценки экологического состояния ландшафтов используются современные научные подходы. Так, наиболее успешным является геохимический подход изучения экологического состояния ландшафтов. В основе геохимического подхода заложены научные основы геохимии, разработанные А.И. Перельманом [11], позволяющие изучать в дальнейшем, как элементарные геохимические ландшафты, так и сложные каскадные ландшафтно-геохимические системы, разработанные М.А. Глазовской [8]. Эти методы оказались полезными при изучении ландшафтов аридных зон Казахстана [7].

Изучение геохимических ландшафтов тесно связано с биогенным метаболизмом, зависящим от зональности ландшафтов. Так, на основе подвижных мигрантов (анионов и катионов) и численности микроорганизмов в почвах изучались перспективы почвообразовательных процессов степных ландшафтов, влияющие на оценку экологического состояния геосистем [2].

С развитием учения о геохимических барьерах [1], которые ранее рассматривались как негативное явление, сегодня с появлением техногенных барьеров, появилась возможность улучшения экологической обстановки местных ландшафтов за счет тех же геохимических барьеров, не позволяющих распространяться высоким концентрациям тяжелых металлов (например, меди, при обрабатывании медьсодержащими препаратами виноградников) [10].

Симбиоз экономико-географов с ландшафтоведами дал полезный аппарат – проведение эколого-хозяйственной оценки влияния антропогенных воздействий на ландшафт. Так, в работе [3] на основе эколого-хозяйственной оценки природно-территориального комплекса, удалось определить превышение техногенной нагрузки нефтяной отрасли на аридные ландшафты Казахстанского Прикаспия.

Ландшафт выполняет средообразующие, ресурсосодержащие и ресурсовоспроизводящие функции. Природно-ресурсный потенциал (ПРП) ландшафта является мерой возможного выполнения им этих функций. Определив ПРП ландшафта, можно оценить способность ландшафта удовлетворять потребности общества. Вопросам оценки ресурсного потенциала ландшафтов посвящен ряд работ известных исследователей [9, 13, 12]. Как пишет А.Г. Исаченко: «…потенциал ландшафта не ограничивается ресурсообеспечением, это понятие значительно шире, богаче, чем природно-ресурсный потенциал в понимании экономикогеографов» [9, С. 152]. Далее он пишет: «…у ландшафта две функции. Первая – экологическая, то есть функция удовлетворения потребностей человечества как части живой природы – свете, тепле, воздухе, воде, пище; вторая – ресурсная, или производственная, выражающаяся в способности ландшафта обеспечивать общественное производство энергетическими и сырьевыми ресурсами [9, С. 152]. То есть, потенциал ландшафта имеет две составляющие – экологический и ресурсный.

Результаты и обсуждение.

1. Расчленение природно-ресурсного потенциала ландшафта. Развитие методологии экологической оценки состояний ландшафтов возможно, если природно-ресурсный потенциал территории (региона) рассматривать как составные части трех потенциалов: природно-экологического, эколого-ресурсного и хозяйственного потенциалов. Хозяйственный потенциал появляется в силу того, что природно-ресурсный потенциал нельзя рассматривать в отрыве от общества, так как от уровня развития социальной структуры зависит степень освоения ресурсов. Для обеспечения устойчивого развития региона, объем предстоящего наращивания мощностей производства должен быть сбалансирован с расчетно-устанавливаемым максимально допустимым хозяйственным потенциалом. Природно-экологический потенциал определяется в основном генетическими ресурсами (потенциалами самоочищения атмосферы, воды и почв); устойчивостью территории ландшафтов к определенному «чужому» виду воздействия; техногенным фоном, который должен находиться в пределах «порогового» значения. А эколого-ресурсный потенциал ландшафта (региона) определяется по масштабу и по качеству имеющимися энергетическими ресурсами, а также уникальными запасами биоресурсов. Усложнение эколого-ресурсной обстановки приводит к снижению биопродуктивных ресурсов местности. Роль хозяйственного потенциала – сохранить в результате освоения природный баланс и самый лучший вариант хозяйствования, когда имеет место соответствие между современной освоенностью и природно-экологическим потенциалом. Одновременное исследование трех потенциалов ландшафта даст полную геоэкологическую оценку состояния региона. Полученная такая оценка является оценкой как в пространстве, так и во времени, поскольку затрагивает по масштабу регион и позволяет прогнозировать будущее. Естественно такие работы развивают методологию экологической оценки ландшафтов. Нами проводились подобные работы, но акцент ставился на получение оценки опасности техногенных воздействий (трансформации ландшафтов, расчета индексов опасности местных техногенных воздействий и т.д.).

Исследование ландшафтов тесно зачастую смыкается с почвенными, гидрологическими исследованиями. Так, в работе [14] разработана и протестирована аналитическая EEM-HYPROP система для измерения гидравлических условий почвы.

2. ОВОС как практический компонентный анализ природно-территориального комплекса (тесная связь теории и практики). Особое развитие методологии оценки геоэкологического состояния ландшафтов получило в результате проведений работ по ОВОС. Вышедшее издание И.И. Букса и С. Фомина явилось инструкцией не только для проведения ОВОС, но и инструкцией для полной оценки геоэкологического состояния природно-территориальных комплексов с полным компонентным анализом ландшафтов [5]. Оценочные критерии, применяемые при проведении ОВОС, позволяют оценить каждый компонент ландшафта (литосферы, атмосферы, гидросферы) и даже геодинамические критерии оценки состояния литосферы, где учитываются оценочные показатели изменения рельефа с техническим размахом рельефа.

К оценочным критериям, применяемым в ОВОС, относятся:

• показатели оценки техногенной загрязненности почвенного покрова (легко растворимых и токсичных солей, пестицидов и т.д.);
• почвенные критерии нарушения геосистем (площадь ветровой эрозии, плодородия, площадь вторичного засоления, содержание гумуса, глубина смытости горизонта);
• геохимические критерии оценки состояния поверхностных вод по концентрации определяемых элементов.

3. Компонентная геоэкологическая оценка ландшафтов (на примере водного бассейна р. Ертис). На рисунке 1 представлена гидрологическая карта-схема бассейна р. Ертис (Иртыш). Ранее, в работе [6] приводились значения замеров содержания ртути по руслу р. Ертис от южной части до северной части стока. Речь шла о загрязнении самым опасным представителем тяжелых металлов (ртутью), канцерогенный и мутагенный элемент которого, вызывает не только снижение ферментативной активности организма, но и летальный исход.

Вставив наши концентрации в оценочные таблицы Букса И.И., мы получили картину классов состояний бассейна р. Ертис, протекающего по территории Казахстана, таблица 1.

На основе превышений ПДК значений концентраций ртути поверхностных вод р. Ертис (данные 2006 года, из всех годов взят год максимальных загрязнений) составлена таблица 1 ранжирования значений по классам состояний, соответственно Букс И.И.

Из таблицы видно, что максимальное превышения ртути в поверхностных водах р. Ертис наблюдается в окрестности города Семей, нежели, чем в южной части русла. Это объясняется увеличением в северном направлении количеств промышленных предприятий горного производства.

Таблица 1. Геохимические критерии оценки состояния поверхностных вод по загрязнению ртутью по [5]

Примечание: В скобках приведены точки превышений концентраций из рисунка 1.

Выводы

1. Развитие методологии оценки экологического состояния ландшафтов основано на геоэкологическом подходе, где ландшафт как географический объект, характеризуясь дискретными свойствами (наличие ряда компонентов и количеством связей), одновременно обладает и континуальными свойствами (миграционные потоки вещества и энергии);
2. Перспективы развития методологии экологических оценок возможны при симбиозе подходов, используемых в арсенале экономико-географов и ландшафтоведов. Расчленение природно-ресурсного потенциала ландшафта на три потенциала: природно-экологического, эколого-ресурсного и хозяйственного потенциалов дает полную геоэкологическую картину региона. Природно-экологический потенциал раскрывает генетическую сущность ландшафта, приуроченную к конкретной территории (потенциалы самоочищения атмосферы, почвы, вод и т.д.). Эколого-ресурсный потенциал ландшафта раскрывает уникальные запасы биоресурсов. А хозяйственный потенциал позволяет диктовать оптимальный вариант хозяйствования.
3. Проведение эколого-хозяйственной оценки аридных ландшафтов позволяет получить количественное значение превышения техногенной нагрузки нефтяной отрасли Казахстанского Прикаспия над природным балансом.
4. Из имеющегося обилия оценочных критериев наиболее перспективным и убедительным, на наш взгляд, являются критерии, используемые в ОВОС (техногенной загрязненности почвенного покрова, нарушение плодородия, содержание гумуса, площади засоления, ветровой эрозии и т.д.), предложенные Буксом И.И.
5. Гидрологические исследования геохимическими методами содержания концентрации ртути показали, что состояние поверхностных вод р. Ертис можно оценить как кризисное (данные 2006 года).

Cписок литературы

1. Алексеенко В.А., Алексеенко Л.П. Геохимические барьеры. М.: Логос, 2003. 43 с.

2. Ахметжанова З.Х., Актаев К.А. Перспективы почвообразовательных процессов сухих степных ландшафтов Казахстана // Охрана природы и региональное развитие: гармония и конфликты: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Оренбург, 2017. С. 118-121.

3. Ахметжанова З.Х. К вопросу о естественной защищенности ландшафтов Казахстанского Прикаспия // Проблемы региональной экологии. 2010. № 3. C. 7-12.

4. Белоусов А.П. Индикаторы экологической безопасности // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрология. Геокриология. 2008. № 5. С. 443-451.

5. Букс И.И., Фомин С. Экологическая экспертиза и оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС). М.: МНЭПУ, 1999. 127 с.

6. Бурлибаева Д.М., Бурлибаев М.Ж, Рыскельдиева А.М. и др. Динамика изменения концентраций загрязняющих веществ группы тяжелых металлов в поверхностных водах трансграничной реки Ертис на территории Республики Казахстан // Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Серия географическая. 2020. № 2 (57). С. 54-68.

7. Гельдыева Г.В., Ахметжанова З.Х. Геохимическая миграция элементов в аридных зонах Казахстанского Прикаспия // Экология и развитие общества: материалы 10-ой Междунар. конф. СПб, 2007. С. 64-68.

8. Глазовская М.А. Ландшафтно-геохимические основы фонового мониторинга природной среды // Человек и биосфера. М.: Недра, 1989. 263 с.

9. Исаченко А. Г. Экологический потенциал ландшафта // Известия ВГО. 1991. Вып. 4. С. 305-316.

10. Мырлян Н.Ф., Бургеля Н.К. Техногенная медь в агроландшафтах Молдавии // Геохимия ландшафтов при поисках месторождений полезных ископаемых и охраны окружающей среды. Новороссийск, 1982. 169 с.

11. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 341 с.

12. Реймерс.Ф. Природопользование. Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990. 637 с.

13. Руденко В.П. Природно-ресурсный потенциал территории как основа природно-ресурсного районирования // География и природные ресурсы. 1982. № 3. С. 162-167.

14. Uwe Schindler; Georg von Unold; Wolfgang Durner; Frank Eulenstein; Askhad K. Sheudzhen; Lothar Mueller. The EEM-HYPROP System as Starting Point for Soil and Landscape Hydrological Stadies // Novel Methods and Results of Landscape Research in Europe, Central Asia and Siberia/ Мnograph in 5 Voumes. Vol 1. Mitscherlich Academy for Soil Fertility (MITAK), Paulinenaue, Germany, Moscow, 2018. Pp. 302-305.