Геосистема Визначення деяких понять i термiнiв
Визначення деяких понять i термiнiв сформульовано Комiсiєю зунiфiкацiï ландшафтноï термiнологiï при Президiï
географiчного суспiльства СРСР (надалi буде йменуватися Комiсiя, 1963
р.).
Серед природних систем у навколишню людину середовищу особливу роль
грають географiчнi системи або геосистеми — це поняття ввiв А. Г.
Исаченко. Термiн геосистема бiльше iнших, вiдповiдає рiвню подань
про той об'єкт, до якого ми його вiдносимо (Комiсiя, 1963 р.). Що
таке геосистема ? Геосистема — це природно-географiчнi
єдностi всiх можливих категорiй, вiд планетарноï геосистеми
(географiчноï оболонки або географiчного середовища в цiлому) до
елементарноï геосистеми (фiзико-географiчноï фацiï) (
Согава , 1978 р.). Геосистеми — матерiальнi вираження цiлiсностi
географiчноï оболонки й окремих ïï дiлянок
Ïм властивi якiсно своєрiднi закони змiни й розвитку —
приватнi прояви особливоï географiчноï форми руху матерiï
(Боягузiв, 1961). Геосистеми досить разномасштабни , тому зовсiм
природно ïхнiй подiл по розмiрностi: довжинi, площi, обсягу, масi,
часу. У теорiï розмiрностi допускається узагальнення в дуже
великi класи. Стосовно до геосистем це має своï особливостi,
а точнiше має потребу у своєму математичному апарату й
вiдповiдних фiзичних критерiях. Ми пiдходимо до цьому емпiрично й
розрiзняємо три ранги геосистем :
* планетарна геосистема (географiчна оболонка) — вища природна
єднiсть;
* основна геосистема (ландшафт), що представляє найбiльш дробовий
пiдроздiл географiчноï оболонки, що досить повно
характеризує помiснi особливостi структури географiчного
середовища;
* елементарнi геосистеми (фiзико-географiчноï фацiï), що
представляють недовговiчнi, що швидко трансформуються комплекси,
усерединi яких природнi умови практично однорiднi ( Согава . 1986 г)
Фацiя — найбiльш дробове й, як, правило, найменш довговiчний
пiдроздiл географiчного середовища (елементарна геосистема ), що не
перетинається не одним iстотним природним рубежем (Комiсiя, 1963
г).
Ландшафт — основна геосистема , усерединi фiзико-географiчноï
областi (краïни), що представляє дiлянку земноï
поверхнi, на якому виявляється специфiчна для нього складна
система фацiй утворюючi територiальнi сполучення ( урогища , група
урогищ ), динамiчнi й рiзний рiд факторальние ряди. (Комiсiя, 1963 г) У
ландшафтi, як у фокусi, сполучаються регiональний i типологiчний
показники природи. Як основна таксологическая одиниця географiчного
середовища ландшафт рiвною мiрою є категорiєю систематики
геосистем i районування територiï Тiснота зв'язкiв мiж компонентами
геосистеми може бути поставлена на перше мiсце в рядi логiчних
критерiïв вчення про геосистеми , тому що характеризує дуже
важливу особливiсть структуру цих систем. При порушеннi норми тiсноти
(припустимоï твердостi детермiнацiï) геосистема як така
неминуче розпадається. Ця обставина має глибокий сенс, тому
що з одного боку, визначає можливiсть тривалого iснування
геосистеми як цiлого й, з iншого боку — не стискує деякi
вiдхилення режимiв, ïï компонентiв. Компонентами ландшафту (i
будь-якоï геосистеми ) є слагающие його природно —
iсторичнi тiла — якiсно особливi види матерiï (клiмат,
морфологiчний компле кс iз iн исущей йому геологiчною основою, води,
ґрунт, рослиннiсть та iнше). Вони характеризуються кожний
своєю формою руху матерiï — стосовно географiчноï
форми руху (знаменующей розвиток географiчного середовища), менш
складноï, нерiдко нижчоï або побiчноï. (Комiсiя, 1963 г).
Кожний компонент геосистеми представлений пiдроздiлами рiзного рангу, що
сформувалися в процесi iсторичного розвитку цього компонента при
взаємодiï з iншими, що нерiдко розвиваються в iншому темпi.
Кожний компонент геосистеми може мати свiй вiк. Еволюцiя геосистем як
певних структур iшла по шляху вироблення волi зв'язку мiж компонентами.
Там, де складалися умови твердоï детермiнацiï, геосистема не
стабiлiзувалася
Поряд з обмеженою детермiнацiєю в геосистемах дiє рiзнийступiнь причинностi мiж складовими ïï процесами i явищами. Н.
Вiнер звертаючи увагу так само на те, що зв'язку в межах
органiзацiï в одних випадках грають бiльше важливу роль, в iнших
другорядну. При цьому , на думку Н. Вiнера, варто вважати, що
причиннiсть є щось, що могет бути присутнiм у бiльшому або меншому
ступенi, а не тiльки бути або не бути. Все це разом узяте нiколи не
дозволяє випустити з уваги, що геосистеми є дiалектичне цiле
з рiзноманiтними зв'язками й протирiччями
Прогнозування змiн природного середовища в сферi впливу промислових
об'єктiв по характерi й методам дослiджень може бути комплексним i
галузевим. Комплексне прогнозування має на увазi вивчення
сполучення промислових об'єктiв рiзних галузей. Звичайно воно
пов'язане з дуже великими промисловими вузлами. Галузевий пiдхiд
заснований на видiленнi iз суми промислових об'єктiв лише
однiєï галузi й оцiнки ïï впливу на природне
середовище. Сильний вплив на природне середовище роблять i будуть робити
пiдприємства чорноï й кольоровоï металургiï,
нафтохiмiï, електроенергетики й iншi
До початку прогнозування потрiбна iнформацiя про тенденцiï розвитку
природного середовища, а також сучасному станi й планах розвитку
господарства регiону, зокрема про розмiщення промислових об'єктiв,
ïхнiх майбутнiх обсягах, технолог iï i ïï впливу на
природу. У бiльшостi випадкiв складнiсть розмiщення великих промислових
пiдприємств визначається високою матерiалоємнiстю
ïхнього виробництва, потребою в енергiï й водi, а також
ступенем екологичности й технологiï. (Дзвiнкiв Т.В., 19 )
Мiж природними й промисловими блоками багатьох геотехнiчних систем
головнi зв'язки здiйснюються через повiтрянi й воднi канали, тому
головнi об'єкти прогнозування цей стан повiтря й води. Повiтрянi
маси впливають на ландшафт на вiдстанях бiльше 60 кмю воднi — 30
км, водно-гравiтацiйнi (вiд лиламоотвалов ) — на вiдстанi в кiлька
кiлометрiв. Коливання в радiусах впливу визначаються поруч факторiв, у
тому числi природних, що послабляють або пiдсилюють техногеннi впливи:
морфометрiя рельєфу, наявнiсть бiохiмiчного бар'єра,
циркуляцiйнi процеси в атмосферi, здатнiсть ландшафту до самоочищення й
iнше
Кiлькiснi змiни в станi природного середовища можна визначити,
установивши розмiри разнонарушенних площ у границях промислового впливу.
Звичайно видiляють вiд двох до чотирьох зон, у межах яких характер змiни
природних комплексiв визначається джерелом впливу
Один з актуальних об'єктiв прогнозування — вплив на
навколишнє природне середовище Канско — Ачинського топливно
-енергетичного комплексу ( Катека ). Цей найбiльший комплекс паливних i
енергетичних пiдприємств створюється в економiчно
освоєнiй i заселенiй частинi Схiдного Сибiру, уздовж ïï
головноï магiстралi (пiвдень Красноярського краю — захiд
Iркутськоï областi). У районi Катека прогнозується характер i
розмiри впливу на природне середовище великих ГРеС, вугiльних
кар'єрiв i iнших промислових пiдприємств, причому прогноз
дається на 20 -30 рокiв уперед, тобто з урахуванням строку
уведення в експлуатацiю основних об'єктiв комплексу. Головними
об'єктами прогнозування є змiни в станi водних ресурсiв i
забруднення природного середовища техногенними й тепловими викидами
великих ГРеС, якi щорiчно будуть спалювати десятки мiльйонiв тонн
вугiлля. Виходячи з масштабiв промислових пiдприємств, у районi
Катека можна чекати пiдвищення температури води, збiльшення випару у
водоймищах — охолоджувачах в 5-7 разiв, евтрофикацию озер i змiна
ледово — термiчного режиму водойм. У повiтря буде викидатися
пiдвищене в порiвняннi iз природним надходженням кiлькiсть сiрки й золи,
але воно може нейтралiзуватися природно — подкисленними
ґрунтами й водами. З'єднання сiрки будуть переноситься на
кiлька сотень кiлометрiв до сходу й пiвнiчного сходу вiд промислових
пiдприємств Катека . Слiд також зазначити неминучiсть вилучень пiд
промислову забудову частини коштовних земель, у зв'язку iз чим можуть
виявитися тенденцiï до змiни структури сiльськогосподарського й
рекреацiйного використання сусiднiх територiй. Все це порушує
питання не тiльки про значне посилення в районi Катека охорони природи,
зокрема контролю за ïï станом по системi монiторингу, але й
зниженнi на природу техногенних навантажень (Волков, 1988).
У всiх випадках прогнозування впливу великих промислових об'єктiв
на природне середовище проводиться сполучений аналiз фоновоï
природноï морфологiчноï структури ландшафтiв i функцiонування
ïх техногенних аналогових модифiкацiй
Ландшафтно-геохiмiчний прогноз, як частина ландшафтного, спрямований на
пророкування потенцiйно можливих (з урахуванням впливу природних i
антропогенних факторiв) характеристик речовини геосистем . Його основним
предметом служать змiна поводження речовини в геосистемах топологiчного
й регiонального рiвнiв. ( Снитко , Семенов, Мартинов, 1984) Значимiсть
ландшафтно-геохiмiчного прогнозу особливо пiдвищується в
пророкуваннi поводження геосистем в умовах техногенного впливу, що
пiдсилюється. Тому найбiльша увага в геохiмiï ландшафтiв
придiляється прогнозуванню змiн у кiлькостi й складi речовин
обумовлених антропогенним впливом причому значна роль придiляється
вивченню стiйкостi геосистем до техногенного забруднення й здатностi
ïх до самоочищення вiд продуктiв техногенеза (Семенов, 1991)
Пiд стiйкiстю геосистем розумiється ïхня здатнiсть до
самоочищення ( Глазовская , 1988), обумовлену швидкiстю
трансформацiï техногенних речовин i виносу ïх за межi
геосистем . Багато в чому ця здатнiсть забезпечується сумiснiстю
природних i техногенних потокiв речовини. Стiйкiсть геосистем
визначається як здатнiсть природних утворень до збереження
своєï структури й поводження або ïхньому вiдновленню
пiсля порушення зовнiшнiми факторами, тобто здатнiсть до
саморегуляцiï .
Ландшафтно-геохiмiчний прогноз, що є частиною ландшафтного, у той
же час i частину геохiмiчного прогнозу. У принципi геохiмiчний у будь-
якiй галузi природознавства має на метi пророкування змiн
хiмiчного складу об'єктiв дослiдження
Таким чином, предметом ландшафтно-геохiмiчного прогнозу (як частини
геохiмiчного) є змiна поводження речовини, а об'єктом (як
частини ландшафтного прогнозу) — геосистеми . Як i перед будь-яким
ландшафтним прогнозом, перед ландшафтно-геохiмiчним коштує
завдання вибору оптимального спiввiдношення мiж твердою охороною й
розумним перетворенням геосистем (Исаченко, 1980) . У бiльшiй частинi
випадкiв, навiть в умовах iнтенсивного впливу техногенного фактора,
природна складова геосистем переважає над техногенною. Тому при
прогнозуваннi насамперед варто враховувати природнi змiни природного
середовища, пов'язанi з розвитком геосистем .
У ландшафтно-геохiмiчному прогнозуваннi природнi особливостi речовини
геосистем розглядаються як тло прогнозу, на який техногеннi фактори
накладають збурювання, що приводять до змiни речовинного балансу.
Нагромадження цих змiн приводять до виникнення антропогенних похiдних
геосистем , але геосистема — об'єкт прогнозу — по
колишньому залишається природним утворенням. Лише в окремих
локусах природного середовища виникає новий клас утворень, у яких
техногеннi фактори задовольняють над природними, — це утворення
Сачава (1978) запропонував називати геотехнiчними системами, або
контрольованими геосистемами . Однак i антропогеннi фактори опосредуются
природними, у зв'язку iз чим створюванi людиною спорудження пов'язанi з
ними компоненти природного середовища в цiлому здатнi змiнюватися за
законами природи. (Исаченко, 1980) Тому навiть при iнтенсивноï
антропогенизации геосистем основна увага ландшафтоведов-геохiмiкiв
повиннi залучати природнi процеси
Вiдправними моментами для ландшафтно-геохiмiчного прогнозу служать:
* природнi еволюцiйнi й динамiчнi тенденцiï й закономiрностi;
* плани соцiально-економiчного розвитку, що враховують прогрес технiки
Сучасний рiвень знань про природнi процеси , неоднозначнiсть планiв i
неможливiсть пророкування прогресу в технологiях спричиняються
неоднозначнiсть географiчного прогнозу, що приводить його до
багатоварiантностi .
Ландшафтно-геохiмiчний прогноз, звертаючись до стiйкостi геосистем ,
прямо замикається iз проблемою нормування антропогенних
навантажень на геосистеми .
Навантаження називається мiра антропогенно-технiчного впливу на
ландшафт у формi вилучення, привнесення або перемiщення речовин аи
енергiï, змiни просторовоï структури. Припустимою формою
антропогенного навантаження вважається величина, при якiй не
вiдбувається iстотних порушень властивостей i функцiй ландшафту.
Основною частиною дослiджень по визначенню припустимих норм навантаження
є експеримент, що включає обґрунтування й вибiр
об'єктiв вивчення, вимiр навантаження, визначення залежностi стану
вiд навантаження й розробка основ норм
Ландшафтно-геохiмiчне нормування антропогенних впливiв на природне
середовище повинне базуватися на ландшафтно-динамiчнiй концепцiï
вчення про геосистеми . Сачава (1978)
Таким чином, розробка ландшафтно-геохiмiчного прогнозу й норм
антропогенних навантажень на геосистеми , нарду з детальним вивченням
природного розвитку геосистем , вимагає використання спецiальних
методiв дослiдження, об'єднаних поняттям географiчний експеримент.
Поняття експерименту трактується в науковоï, у тому числi й
географiчноï, лiтературi неоднозначно.
Згiдно БСе (1978) експериментом називається метод пiзнання, за
допомогою якого в контрольованих i керованих умовах дослiджується
явища дiйсностi (т.30, с.6). У Географiчному енциклопедичному словнику
(1988) вказується, що основний принцип екстремальних методiв у
фiзичнiй географiï полягає в спостереженнi змiн, що
вiдбуваються, в об'єктi, явище або процесi пiд впливом факторiв,
iнтенсивнiсть або тривалiсть дiï яких може мiнятися за бажанням
експериментатора. На думку е. Неефа (1974), географiя не може проводити
експерименти методами точних наук
На противагу цим авторам iснує точка зору на експеримент, значно
розширювальне його поле дiяльностi. Сачава (1969) уважаючи що, у
географiï має право на iснування саме широке трактування
поняття експеримент, що поєднує детальне вивчення в природi
географiчних явищ в умовах, що враховуються кiлькiсно. На його думку,
спостереження за змiною в природi пiд впливом якого — те фактора,
регульованого дослiдником, — це один з можливих методiв
експериментальноï географiï використання якого у всiх видах
експериментальних робiт зовсiм не обов'язково. ( Сачава , 1969)
З погляду таких авторiв Семенов, Мамитко (1988); Семенов i iншi (1987);
Снитко й iншi (1987,1989), термiн експеримент можна порiвнювати з такими
дослiдженням процесiв у геосистемах , коли експериментатор може за
своïм розсудом задавати один з параметрiв
Сам процес одержання даних у польових i лабораторних умовах iз
примусовою змiною характеру й ступеня впливу одного з факторiв можна
назвати експериментальним моделюванням. Останнiм часом методи активних
польових i лабораторних експериментiв, що дозволяють у досить короткий
термiн одержати iнформацiю про характер i спрямованiсть геохiмiчних
процесiв шляхом змiни окремих параметрiв, одержали широке поширення
