Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Концептуальные положения и современные критерии оценки взаимодействия природы и общества 23
1.1. Концептуальные положения взаимодействия природы и общества 23
1.2. Количественные критерии оценки взаимодействия общества с окружающей природной средой 31
Глава 2. Физико-географические условия Западной Сибири 49
2.1. Краткая характеристика природных условий 49
2.2. Солнечная радиация и ресурсы тепла 57
2.3. Ресурсы влаги 66
2.4. Соотношение ресурсов влаги и тепла и условия увлажнения в средний год 68
2.5. Комфортность климата и ее оценка 74
Глава 3. Научно-методические основы оценки экологической емкости и предельно-допустимой техногенной нагрузки 80
3.1. Понятие экологического потенциала и экологической емкости . 80
3.2 Методика оценки экологического потенциала и предельно допустимой техногенной нагрузки 87
3.2.1. Удельный экологический потенциал приземного слоя воздуха 89
3.2.2. Удельный экологический потенциал поверхностных вод суши 91
3.2.3. Удельный экологический потенциал фитоценозов 93
3.2.4. Суммарный удельный экологический потенциал 100
3.2.5. Предельно допустимая техногенная нагрузка 102
Глава 4. Природно-ресурсный потенциал и его использование 111
4.1. Природно-ресурсный потенциал и критерии его оценки 113
4.2 Оценка природно-ресурсного потенциала Западной Сибири 117
4.2.1. Почвенно-земельные ресурсы 118
4.2.2. Водные ресурсы 130
4.2.3. Лесные ресурсы 141
4.2.4. Минерально-сырьевые ресурсы 150
Глава 5. Эколого-географические параметры природопользования в Западной Сибири 163
5.1. Экологическая техноемкость территории 164
5.2. Предельно-допустимая техногенная нагрузка 177
5.3. Экологическая техноемкость и предельно-допустимая техногенная нагрузка территорий субъектов федерации и речных бассейнов 183
5.3.1. Экологическая техноемкость территорий субъектов федерации и речных бассейнов Западной Сибири 183
5.3.2. Предельно допустимая техногенная нагрузка территорий субъектов федерации 197
5.4 Устойчивость экосистем 200
Глава 6. Эколого-географическое районирование Западной Сибири 211
6.1. Общие признаки и принципы районирования 211
6.2. Временная изменчивость экологической техноемкости, предельно допустимой техногенной нагрузки и характеристик влаго-теплообеспеченности
6.3. Эколого-географические зоны Западной Сибири и их характеристика
Заключение 255
Литература 260 '
Приложения
- Концептуальные положения взаимодействия природы и общества
- Соотношение ресурсов влаги и тепла и условия увлажнения в средний год
- Понятие экологического потенциала и экологической емкости
- Природно-ресурсный потенциал и критерии его оценки
Введение к работе
Социально-экономическое развитие общества в XX веке, ориентированное на быстрые темпы экономического развития, породило беспрецедентное по своим масштабам негативное воздействие хозяйственной деятельности человека на все компоненты окружающей природной среды. Возросший экономический потенциал стал разрушительной силой для биосферы и человека.
Устранение сложившихся противоречий, как отмечается в Концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию (1996), возможно только в рамках стабильного социально-экономического развития, не разрушающего своей природной основы, т.е. совместного, параллельного и сопряженного развития человечества и природы.
Именно и только соблюдение принципа коэволюции природы и общества (Н. Н. Моисеев) позволит человечеству обеспечить основные потребности при сохранении адаптационных возможностей естественных экосистем как регионального, так и глобального масштаба.
Соизмерение параметров хозяйственной деятельности с потенциалом компонентов географической оболочки к самосохранению возможно лишь на основе изучения закономерностей формирования и функционирования естественных и антропогенных ландшафтов, количественной оценки параметров, обеспечивающих их устойчивость, равновесие, живучесть и безопасность.
Актуальность работы определяется:
необходимостью разработки методологии количественной оценки экологической емкости и экологической техноемкости компонентов окружающей среды, а также предельно допустимой техногенной нагрузки на элементы ландшафта на основе фундаментальных законов природы -закона сохранения энергия и вещества;
необходимостью решения народнохозяйственных проблем, связанных с оценкой экологической обстановки на локальном, региональном или отраслевом уровне;
прогнозом влияния хозяйственной деятельности на структуру и пространственно-временную изменчивость параметров естественных и антропогенных ландшафтов;
необходимостью реализации национальной стратегии устойчивого развития России и ее регионов как части мирового сообщества.
Состояние изученности проблемы. Вопросы количественной оценки экологической емкости, экологической техноемкости и экологического потенциала территории в последнее десятилетие рассматривались особенно интенсивно. Благодаря работам Н. Ф. Реймерса (1990), М. М. Федорова (1993), А. А. Протасова (1994) и других, уточнялись содержание и суть названных понятий, предлагались базовые показатели для их количественной оценки.
Многие годы усилия отечественных и зарубежных исследователей по оценке устойчивости компонентов окружающей среды были связаны с использованием санитарно-гигиенических норм и в частности предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ.
В работах К.Я. Кондратьева и К. С. Лосева (1994), В.П. Тихонова (1993), Ю.П. Сотскова (1995), НГ. Хубларяна (1994) и других рассматривались различные аспекты фундаментальной проблемы современной экологии и природопользования - проблемы соизмерения производственных и природных потенциалов. В работах Т.А. Акимовой и В.В. Хаскина (1994, 1998, 2000) были конкретизированы и количественно охарактеризованы такие понятия как экологическая техноемкость и предельно допустимая техногенная нагрузка.
Вместе с этим практически нет исследований, в которых формирование, функционирование и устойчивость естественных и антропогенных ландшафтов рассматривались бы в контексте единого физико-географического процесса, направление и интенсивность развития которого определяются ресурсами тепла и влаги и их соотношением (А. А. Григорьев, М. И. Будыко, B.C. Мезенцев и др.).
С учетом этого становится очевидным, что направление и интенсивность единого и неразрывного процесса влаго - и теплообмена деятельной земной поверхности не только формируют пространственную дифференциацию физико-географической оболочки, но и определяют ее устойчивость и способность к самосохранению.
Такое понимание движущих сил физико-географического процесса создает предпосылки для количественной оценки и анализа влияния зональных и интразональных природных и антропогенных факторов на формирование и функционирование компонентов географической среды. - Кроме того, появляется возможность для оценки временной изменчивости параметров естественных и антропогенных ландшафтов, в том числе в контексте их соразмерности параметрам хозяйственного воздействия человека.
Поэтому разработка научной методологии (и частных методов) количественной оценки условий функционирования и устойчивости природных систем на основе всестороннего учета изменяющихся в пространстве и времени компонентов круговорота энергии и вещества в ландшафтной сфере, является актуальной научной и практической проблемой. В предлагаемом исследовании предпринята попытка решения перечисленного комплекса проблем на единой теоретической и методической основе.
Цель работы заключается в развитии теоретических и методических положений пространственного и временного анализа эколого-географических условий природопользования как реализации зональных и интразональных закономерностей развития физико-географической среды.
Под эколого-географическими условиями нами понимается совокупность экологических нормативов в их взаимосвязи с особенностями формирования и развития физико-географической среды.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- выполнить аналитический обзор современных критериев оценки взаимодействия природы и общества;
- исследовать физико-географические условия и закономерности формирования природных систем;
- разработать научно-методические основы количественной оценки и временной изменчивости экологической емкости и предельно-допустимой техногенной нагрузки;
- выполнить комплексную оценку современного природно-ресурсного потенциала и его использование;
- исследовать закономерности пространственного распределения экологических нормативов в различных природно-климатических зонах;
- оценить временную изменчивость экологической емкости и предельно-допустимой техногенной нагрузки, разработать критерии эколого-географического районирования.
Методика исследований. В основу работы положен теоретический анализ закономерностей формирования, территориального распределения и временной изменчивости экологической емкости и техноемкости, предельно допустимой техногенной нагрузки на компоненты окружающей среды. Исходной концепцией этого анализа принята определяющая роль ресурсов влаги и тепла и их соотношения в формировании направления и интенсивности природных процессов в ландшафтной сфере.
Ключевым звеном аналитического оформления взаимосвязи экологической емкости и природной среды, предельно допустимых воздействий хозяйственной деятельности на элементы ландшафта является всесторонний учет изменяющихся в пространстве и времени условий и режима увлажнения и теплообеспеченности земной поверхности.
Анализ и обобщение полученных результатов проводился с помощью сравнительно-географических, вероятностно-статистических методов, картирования и районирования.
Выбор Западной Сибири в качестве объекта исследования представился целесообразным в связи с недостаточной изученностью потоков энергии и вещества, формирующих как направление и интенсивность природных процессов в ландшафтной сфере, так и закономерности пространственно-временной изменчивости экологической емкости и техноемкости, предельно допустимой техногенной нагрузки на компоненты окружающей среды.
Широтная зональность региона, почти полный спектр природно-климатических зон делают Западную Сибирь уникальным естественным полигоном для проверки и отработки расчетных методик по оценке экологической емкости природной среды, экологической техноемкости, предельно допустимой техногенной нагрузки, которые могут быть реализованы для оценки экологической обстановки в любой отрасли и на любой территории. В диссертации в качестве исходных t данных использованы собранные и обработанные автором ежегодные фактические материалы Западно-Сибирского межрегионального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, средние многолетние и ежегодные данные о климате и ресурсах поверхностных вод Западной Сибири, опубликованные в Справочниках по климату СССР, части 1,2,3,4 (соответствующих выпусков) и в изданиях государственного водного кадастра СССР и России. Материалы ежегодных Статистических сборников Госкомстата России, относящиеся к запасам и использованию земельных, водных и лесных ресурсов, охране окружающей среды (атмосфера, воды, лесные и земельные ресурсы, токсичные отходы), промышленному и сельскохозяйственному производству. Ежегодные данные по использованию водных ресурсов и сбросу загрязняющих веществ, публикуемые в изданиях «Воды России» (1991-1997гг). База данных WEB -Атласа «Россия как система». Картографические материалы по геоботаническому, ландшафтному, почвенному и физико-географическому районированию, отечественная и зарубежная литература.
Значения элементов влагооборота, характеристик увлажнения, параметров, характеризующих экологическую емкость и техноемкость, предельно допустимую нагрузку и устойчивость ландшафтов, получены в езу$Ь\Тате Расчетов на ПЭВМ по конкретным программам. V Предмет защиты составляют:
фундаментальные положения геоэкологии в исследовании процессов формирования и функционирования ландшафтов как реализации глобального процесса преобразования энергии и вещества;
оценка и анализ условий формирования и закономерностей пространственной и временной изменчивости ресурсов тепла и влаги, увлажнения и теплообеспеченности земной поверхности, экологической емкости, экологической техноемкости и предельно допустимой техногенной нагрузки в разнообразных природно-климатических условиях;
оценка и анализ природно-ресурсных возможностей исследуемой территории;
количественная оценка уровня и последствий антропогенного воздействия, оценка эколого-географических условий природопользования;
научно-методические основы и результаты эколого-географического районирования.
Научная новизна работы. Разработанная методика оценки экологического потенциала компонентов окружающей среды по ресурсам тепла и влаги и их соотношению, а также методические приемы и способы реализации энергетического подхода количественной оценки предельно допустимой техногенной нагрузки представляют собой самостоятельное направление в геоэкологии. В диссертационной работе впервые:
• реализован эколого-географический принцип оценки экологической емкости и экологической техноемкости природной среды и разработаны региональные методики их оценки;
• разработана региональная методика реализации энергетического подхода к количественной оценке предельно допустимой техногенной нагрузки;
• определены допустимые воздействия хозяйственной деятельности человека на компоненты природной среды;
• исследованы закономерности пространственной и временной изменчивости параметров экологической емкости и экологической техноемкости; • выявлены определяющие физико-географические факторы, формирующие предельно допустимую техногенную нагрузку и выполнена ее покомпонентная оценка;
• на единой методической основе выполнена оценка антропогенного воздействия на компоненты окружающей среды в субъектах Федерации и на речных бассейнах;
• составлены изолинейные карты основных элементов экологической емкости, экологической техноемкости и предельно допустимой техногенной нагрузки для среднего, «сухого» и «влажного» годов, позволяющие комплексно оценить условия и закономерности формирования экологического потенциала территории;
• выполнено эколого-географическое районирование исследуемой территории и даны основные количественные характеристики выделенных эколого-географических зон, подзон и физико-географических провинций.
Практическое значение и внедрение результатов исследований. Разработанная методика оценки экологической емкости, экологической техноемкости территории и предельно допустимой техногенной нагрузки всесторонне раскрывает механизм формирования балансовых элементов под влиянием комплекса физико-географических факторов.
Такой подход позволяет повысить точность геоэкологических исследований и открывает новые возможности для их совершенствования. Результаты расчетов, их анализ и обобщение создают научную основу для разработки схем рационального природопользования, исследования влияния региональных и локальных природных и антропогенных факторов на устойчивость компонентов природной среды.
Комплексная оценка экологической емкости, техноемкости, предельно допустимой техногенной нагрузки может служить ориентирующей основой для оценки экологической обстановки в субъектах федерации, в речном бассейне, в территориальном промышленном и транспортном комплексе, а также муниципальных образованиях исследуемой территории.
Результаты исследований могут быть учтены при организации фундаментальных и прикладных исследований в различных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском и лесном хозяйстве.
Основные результаты исследований использованы: при разработке с участием автора раздела 5.8 - «Водохозяйственный комплекс Сибири» ФЦП «Сибирь»; в разработанных рекомендациях и методических указаниях по организационным мероприятиям и инженерно-техническим средствам защиты водных объектов от загрязнений; при разработке схем рационального использования водных ресурсов, оценке условий формирования качества природных вод территорий, разработке нормативов ПДВВ (ФГУП РосНИИВХ, ЗапСибНИИВХ).
Методика и результаты исследований используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении практических занятий по экологии, природопользованию и региональной экономике
Апробация работы и публикации:
Основные теоретические и методические положения, а также результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (1993, 1994, 1995, 1998, 2000), научно-практических конференциях Сибирского государственного университета путей сообщения (1997, 1999, 2001), 2-й Всероссийской конференции по эколого-экономическим основам безопасной жизнедеятельности (Новосибирск, 1993), совещании по новым информационным технологиям в экологическом образовании и экологическому менеджменту (Санкт-Петербург, 1999), межвузовской научно-методической конференции по вопросам повышения качества образования в области природообустройства (Москва, 1999), Всероссийской научно-практической конференции в РосНИИВХ (Екатеринбург, 1997), Международных симпозиумах «Чистая вода России» (Екатеринбург, 1999, 2001), региональной научно-практической конференции по проблемам сельскохозяйственной экологии (Новосибирск, 1999), Международном научно-промышленном форуме «Великие реки - 2001» (Нижний Новгород, 2001), VII Всероссийском совещании по прикладной географии (Иркутск, 2001), научном семинаре Института водных и экологических проблем СО РАН (Барнаул, 2001), Международной конференции «География и природопользование в современном мире» (Барнаул, 2001), XI Совещании географов Сибири и Дальнего Востока (Иркутск, 2001).
Результаты научных исследований автора по проблемам природопользования в Сибири докладывались на научно-методическом семинаре в Университете г. Глазго, совместном производственном совещании ICAS - СГУПС в г. Эдинбург (Шотландия, 1995); заседании географического департамента Университета г. Колчестер (Англия, 1997); научном семинаре Лингвистического центра г. Ипсвич (Англия, 1998).
По теме диссертации опубликовано более 50 работ, две монографии, в том числе одна в соавторстве.
Структура и содержание работы:
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения, включающего таблицы исходных данных и результатов расчетов. В первой главе приводится краткий анализ,современных концепций взаимодействия природы и общества, количественных критериев природопользования и оценки воздействия производительных сил территории на окружающую среду.
В качестве одного из выводов констатируется, что в разработанных и применяемых методах количественной оценки условий функционирования природных систем и воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду элементы и характеристики природной среды, относящиеся к круговороту энергии и вещества, как правило, не учитываются. Поэтому разработка научной методологии (и частных методов) количественной оценки условий функционирования и устойчивости природных систем на основе всестороннего учета изменяющихся в пространстве и времени компонентов круговорота энергии и вещества в ландшафтной сфере, аявляется актуальной научной и практической проблемой.
Во второй главе рассмотрены физико-географические условия Западной Сибири, включая характеристику природных условий, особенности территориального распределения потоков солнечной радиации, пространственную и временную изменчивость ресурсов тепла и влаги, соотношение ресурсов влаги и тепла, а также комфортность климата.
Отмечено, что внутриконтинентальное положение Западной Сибири и относительно слабая высотная дифференциация территории являются главными компонентами, формирующими широтный характер распределения как ресурсов тепла, так и ресурсов влаги, когда влияние высоты местности проявляется лишь на восточных склонах Урала и в предгорьях Кузнецкого Алатау и Алтая.
В результате расчетов и обобщений коэффициентов увлажнения численно охарактеризована степень соразмерности ресурсов влаги и тепла в каждой природной зоне региона. Обнаружено t совпадение положений изолиний коэффициентов увлажнения с границами природных зон Западной Сибири, что позволяет рассматривать коэффициенты увлажнения в качестве основы для оценки интенсивности потоков энергии и вещества в пределах любой природной зоны исследуемой территории.
Показано, что главным природно-климатическим фактором дифференциации плотности населения в регионе является теплообеспеченность территории, характеризуемая продолжительностью безморозного периода и суммой температур воздуха выше нуля и 10°С. В связи с этим в южных районах региона с более благоприятными природно-климатическими условиями естественно ожидать заведомо большую экологическую напряженность.
В третьей главе рассматривается современная трактовка экологического потенциала и экологической емкости территории, излагаются научные и методические подходы отечественных исследователей к их количественной оценке. При всем многообразии этих подходов каждым исследователем так или иначе рассматриваются различные аспекты фундаментальной проблемы современной экологии и природопользования - проблемы соизмерения производственных и природных потенциалов.
Реализация принципа соизмерения и сбалансированности производственных и природных потенциалов в своей практической части требует, с одной стороны, количественной оценки экологической емкости исследуемой территории как природного комплекса, а с другой, величины интегральной техногенной нагрузки на эту территорию.
Исходя из единства и взаимосвязи компонентов окружающей среды, сделан вывод о том, что экологическая емкость любой территории может быть представлена суммой экологических емкостей трех основных компонентов окружающей среды - воздушного и водного бассейнов и фитомассы исследуемой территории. Емкость каждого из названных компонентов численно равна произведению двух величин - массы экологически значимых элементов в этой среде и скорости обновления этой массы (мощности потоков биогеохимического круговорота).
Для теоретического анализа закономерностей формирования и пространственно-временной изменчивости компонентов экологической емкости территории весьма продуктивным оказалось использование ранее не применявшегося в теории и практике эколого-географических исследований понятия - удельная экологическая емкость представляющего собой экологическую емкость территории площадью км.
Установлено, что главными параметрами и характеристиками, определяющими величину удельного экологического потенциала компонентов природной среды, являются скорость ветра, слой местного и транзитного стока, годичная продукция растительного сообщества. Определены приемы оценки временной изменчивости удельных величин экологического потенциала.
В рамках реализации единого научно-методического подхода
І показано, что компоненты удельной предельно допустимой техногенной нагрузки, выраженной в энергетическом эквиваленте, определяются ресурсами влаги и тепла, их соотношением и особенностями строения земной поверхности.
Четвертая глава посвящена оценке природно-ресурсного потенциала Западной Сибири, анализу его структуры, распределению и изменчивости в различных физико-географических условиях, а также связи техногенной нагрузки на окружающую среду с природно-ресурсными возможностями территории. Исходя из экологических императивов для всех природных ресурсов, вовлеченных в хозяйственную деятельность, показано, что размерность их участия определяется физико-географическими условиями территории. Для почвенно-земелъных ресурсов она связана с естественной продуктивностью и изменяется от 0,5 весовых единиц на севере до 1,0 на юге региона.
Регион в целом можно считать достаточно водообеспеченным. Однако низкая водообеспеченность южных районов Новосибирской, Омской и Курганской областей ресурсами местного стока является объективной предпосылкой для возникновения напряженной водно-экологической ситуации, препятствующей социально-экономическому развитию этих районов.
Из-за заболоченности значительной части территории, продуктивность лесных угодий оказывается низкой.
Количество и качество минерально-сырьевых ресурсы региона за счет разведки новых полезных ископаемых, а также изменения возможностей использования добытого природного сырья, способствуют воспроизводству природно-ресурсного потенциала территории.
Нефть и газ Западной Сибири являются основой развития нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности не только регионального, но и общероссийского значения. Негативным следствием развития нефтегазового комплекса (при бесспорной экономической выгоде) является мощное антропогенное воздействие на все компоненты природной среды.
В пятой главе на основе расчетных и наблюденных данных исследуются эколого-географические параметры природопользования и условия природопользования в Западной Сибири. В частности, оценивается экологическая техноемкость и предельно допустимая техногенная нагрузка в разрезе территорий субъектов федерации и речных бассейнов Западной Сибири, рассматриваются научно-методические положения оценки устойчивости природной среды региона.
На примере Западной Сибири показано, что экологические параметры природопользования (экологическая емкость, экологическая техноемкость и предельно допустимая техногенная нагрузка) объективно определяются комплексом природно-климатических условий и в настоящее время наиболее достоверно могут быть определены по аналитическим зависимостям, включающим в качестве аргументов универсальные количественные характеристики, отражающие условия и особенности увлажнения земной поверхности.
Возможность определения характеристик увлажнения и теплообеспеченности на основе материалов стандартных метеорологических наблюдений позволяет выполнять массовые расчеты удельных величин экологической емкости, экологической техноемкости и предельно допустимой техногенной нагрузки.
Установлено, что территории субъектов федерации региона обладают разной экологической техноемкостью, обусловленной комплексом природно-климатических факторов и размерами их территорий, что изначально предопределяет дифференциацию антропогенных нагрузок на природные «резервуары» этих территорий. Данные о фактических сбросах загрязняющих веществ в речные бассейны Оби, Иртыша и Тобола свидетельствуют о том, что фактическая нагрузка на поверхностные воды, превышает их экологическую техноемкость.
Расчеты величин энергопотребления и предельно допустимой техногенной нагрузки для городских агломераций региона (Тюмень, Омск, Томск, Новосибирск, Барнаул и Екатеринбург) показали, что во всех рассмотренных городах расчетное значение энергопотребления превышает предельно допустимую техногенную нагрузку. Следствием этого является формирование в городских поселениях сугубо техногенных экосистем с высокой концентрацией поллютантов во всех природных сферах.
В шестой главе сформулированы принципиальные положения эколого-географического районирования, выполнена оценка условий увлажнения в годы разной обеспеченности теплом и влагой. Исследованы и обобщены материалы по оценке временной изменчивости характеристик увлажнения, экологической емкости и техноемкости, предельно допустимой техногенной нагрузки на исследуемой территории.
На основе синтеза изолинейных карт экологической емкости в разные по обеспеченности теплом и влагой годы, а также карт геоботанического и физико-географического районирования выполнено эколого-географическое районирование Западной Сибири и приведены основные количественные характеристики каждой эколого-географической зоны и подзоны.
Эколого-географическое районирование и выделение территориальных единиц основано на совместном рассмотрении особенностей пространственного и временного распределения характеристик увлажнения и теплообеспеченности, удельных величин экологической емкости и техноемкости в тесной связи с ландшафтно-генетическими характеристиками участка суши. Это позволило объективно зафиксировать деление земной поверхности на эколого-географические зоны в их тесной взаимосвязи с элементами географической среды и дифференциацией земной поверхности на физико-географические зоны и подзоны.
Границы эколого-географических зон и подзон, как и рубежи между физико-географическими зонами, сформированы условиями увлажнения в средний многолетний, а также в сухой и влажный годы повторяемостью один раз в пять лет. Именно такая повторяемость сухих и влажных лет является тем объективным порогом, минуя который в формировании экологической емкости происходят необратимые процессы, определяющие количественные и качественные различия и сходства эколого-географических зон.
Результаты эколого-географического районирования убеждают в том, что режимы природопользования в разных эколого-географических (и физико-географических) зонах не могут быть одинаковы, как не одинаковы в них параметры и характеристики, формирующие экологическую емкость и устойчивость естественных ландшафтов в каждой из выделенных зон.
В конце каждой главы диссертации приведены основные выводы.
В заключении в обобщенном виде сформулированы основные итоги выполненных исследований.
Таким образом, в диссертационном исследовании удалось осуществить географическую интерпретацию экологических нормативов о природопользования, показавшую их пространственную и временную изменчивость. В связи с этим режимы природопользования в разных эколого-географических зонах априори не могут быть одинаковыми, как не одинаковы в них параметры и характеристики, формирующие экологическую емкость и устойчивость естественных ландшафтов в каждой из выделенных зон.
Работа выполнена в Сибирском Государственном Университете Путей Сообщения, она входит в плановую научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую тематику работ Университета и Министерства.
Автор выражает благодарность сотрудникам СГУПС, ЗапСибНИИВХ и ИВЭП СО РАН за ценные советы, высказанные в процессе выполнения настоящей работы.
Концептуальные положения взаимодействия природы и общества
Концептуальные положения взаимодействия природы и общества, а, следовательно, и рационального природопользования представляют собой систему научных взглядов на существо процесса взаимодействия природы и общества в пространстве и во времени.
Сознательное и масштабное преобразование природных систем является следствием диалектического развития природы и общества и эволюции биосферы в ноосферу. По В.И. Вернадскому: «Ноосфера есть новое геологическое явление на нашей планете. В ней впервые человек становится крупнейшей геологической силой. Он может и должен перестраивать своим трудом и мыслью область своей жизни, перестраивать коренным образом по сравнению с тем, что было раньше» (Вернадский, 1965). Обусловленность этого процесса деятельностью общества очевидна, а потому каждый этап ноосферизации имеет свойственные ему формы производства и организации общества, свой уровень организации природопользования. Если на первых этапах развития общества (общинное промысловое хозяйство) взаимоотношение человека с природой имело очаговый характер, то на современной стадии развития оно имеет глобальный характер с отраслевыми и территориальными различиями в занятости населения и в развитости инфраструктуры. Именно общепланетарный характер взаимодействия природы и общества, осознание человечеством ограниченности природно-ресурсного потенциала, позволяющего обеспечивать постоянно увеличивающемуся населению уровень потребления, обусловили необходимость осмысления и реализации принципов рационального природопользования. В общем виде сущность принципов рационального взаимодействия общества и природы заключается в сохранении и поддерживании биосферы как основы жизнедеятельности человечества, в стабилизации массы производительных сил и повышении рентабельности использования ресурсов, в соответствии специализации и состава природопользования ландшафтно-зональной организованности природы. В разное время концептуальные положения взаимодействия общества с окружающей природой средой рассматривались географами как в теоретико-методологическим, так и в прикладном аспектах (Куражсковский,1969; Анучин,1978; Саушкин,1980; Исаченко, 1980; Бакланов, 1984; Реймерс,1990; Литовка, Новиков,1991; Хачатуров, 1991; Зотов, 1992; Маслов, Коробов,1997; Чепурных, Новоселов, Дунаевский, 1998 и др.). Авторы, разрабатывая общенаучные принципы рационального природопользования, обосновывали взаимодействие природы и общества на региональном уровне с использованием таких методов, как картографирование, районирование, моделирование, прогнозирование и т. д. (Ишмуратов,1979;1983;1989;1994;1998; Кочуров, 1992,1993,1996). Основываясь на сформулированных принципах, концептуальные положения рационального природопользования и взаимодействия природы и общества, состоят: в согласованном развитии природно-техногенных комплексов; в создании экологически безопасных технологических процессов; в обеспечении рационального использования природных ресурсов. Остановимся подробнее на каждом из названных положений. Первое концептуальное положение основано на том, что любой современный территориальный комплекс - как географический ландшафт и экономический район - сочетает в себе единство компбнентов природы, включая результаты антропогенного воздействия, и является объектом всех сфер деятельности человека и предметом его исследования, планирования, управления и прогнозирования. С точки зрения целенаправленного преобразования природы человеком, компоненты природной среды в виде предметов труда становятся основой материального производства. В этом проявляется взаимосвязь и взаимозависимость общества и природы. В результате процесса производства формируются новые типы взаимоотношений между природой и обществом, а исходя из теории В. И. Вернадского и новый тип ландшафта. Таким образом, и экономический район, и географический ландшафт, как части материального мира, существуют взаимодополняя друг друга, а расширение масштабов природопользования предполагает его разнообразие. По определению Н. Ф. Реймерса (1990) природопользование может быть рациональным и нерациональным. Рациональное природопользование (от лат. rationales - разумный) связано со способностью человека действовать на основе разумных норм, соблюдение которых есть условие достижения поставленной цели. Если цель природопользования устойчивое развитие человеческой цивилизации, то варианты природопользования логически могут быть обусловлены «квантами ноосферизации» (Ишмуратов,1989) или рациональной организацией производительных сил и глубиной их воздействия на биосферу. Территориальная организация производительных сил в виде территориально-производственных комплексов (ТПК) воплощает в себе особые режимы природопользования. ТПК позволяет осуществить комплексное использование компонентов природно-ресурсного потенциала, замкнутые циклы использования и воспроизводства предметов труда и основных структур окружающей среды. Необходимость выделения природно-хозяйственных районов, отражающих особенности формирования и развития природы, хозяйства, населения, а также воздействие источников антропогенного загрязнения и условий его распространения в окружающей среде обосновывали Ю.Г. Саушкин, И.Я. Блехцин, М.Д. Шарыгин, П.Г. Олдак, И.И. Невяжинский и другие. При этом авторы отдавали предпочтение как экономическим (И.Я. Блехцин, Ю.Г. Саушкин, М.Д. Шарыгин), так и природным факторам (П.Г. Олдак, И.И. Невяжинский). На наш взгляд природная, социальная и экономическая составляющая" природопользования равны, а на уровне экономического района форма использования вещества и энергии, реализованная в материальном производстве, должна обеспечить приемлемый уровень жизни населения.
Соотношение ресурсов влаги и тепла и условия увлажнения в средний год
Значительно большей временной изменчивостью характеризуются летние (май-август) ресурсы влаги, года их значения во влажные и засушливые годы (соответственно 5 и 95% обеспеченности) примерно в два раза выше или ниже средних многолетних сумм. В указанные экстремальные по увлажнению годы интенсивность процессов влаго- и теплообмена земной поверхности, а, следовательно, и продуктивность фитоценозов, априори будет резко отличаться от таковой в средний год.
В результате взаимодействия теплоэнергетических ресурсов и ресурсов влаги формируется соответствующая особенностям строения подстилающей поверхности структура приходно-расходных статей баланса влаги и тепла и режим влажности деятельного слоя почвогрунтов. Там, где водно-воздушный режим корнеобитаемого слоя почвы благоприятнее, продуктивность растительного покрова выше. Отклонение естественных условий увлажнения и аэрации корнеобитаемого слоя в ту или иную сторону от оптимальных неизбежно приводит к снижению продуктивности, а при длительных во времени диспропорциях - и к формированию специфических компонентов ландшафта.
В разное время исследователями предлагалось немало методов и количественных характеристик оценки увлажнения и теплообеспеченности земной поверхности. Остановимся на кратком рассмотрении методов, основанных на использовании относительных характеристик и имевших (и имеющих до настоящего времени) наибольшее применение в практике географических обобщений.
В середине 50-х и 60-х годов в отечественной практике (Н. Н. Иванов, 1948; Д. И. Шашко, 1967) для оценки величины климатического коэффициента увлажнения достаточно широко использовалось отношение суммы атмосферных осадков к величине, пропорциональной дефициту влажности воздуха, характеризующего испаряющую способность воздуха. При этом в коэффициенте увлажнения Н.Н. Иванова для оценки испаряющей способности воздуха использовалась испаряемость с водной поверхности. Весьма широко использовался и гидротермический коэффициент Г.Т. Селянинова, представляющий собой отношение сумм атмосферных осадков к уменьшенной в 10 раз сумме температур воздуха выше 10 С. Бесспорным достоинством названных коэффициентов увлажнения является их простота и доступность определения. Исключительно важным для отечественного и мирового опыта было введение М.И. Будыко (1948, 1956) в качестве показателя условий естественного увлажнения «индекса сухости». Этим, фактически, было положено начало широкому использованию для оценки увлажнения земной поверхности прямых сведений о ресурсах тепла, сопоставляемых, например, в индексе сухости с ресурсами влаги. Позднее B.C. Мезенцевым (1957 и др.) был разработан и успешно апробирован в разных физико-географических условиях метод гидролого-климатических расчетов (ГКР). В методе для оценки увлажнения и теплообеспеченности разработан комплекс относительных и абсолютных характеристик, применимых для любых интервалов времени. Заметим, что выполненное B.C. Мезенцевым в 1957 году районирование Западно-Сибирской равнины по признакам увлажнения и теплообеспеченности не потеряло своей ценности и до настоящего времени. В своих работах B.C. Мезенцев исходит из следующих принципиальных положений. В условиях увлажнения среднего года зона максимальной продуктивности естественных фитоценозов по А. А. Григорьеву совпадает с зоной широколиственных лесов и лесостепи, где влажность почвенного покрова составляет от 0,65 до 0,7 полной влагоемкости (А. А. Григорьев, 1966; А. А. Григорьев, М. И. Будыко, 1956). Обобщение большого фактического материала по связи продуктивности агроценозов с влажностью почвы, выполненное B.C. Мезенцевым (1973, 1980) показало, что при снижении влажности почвы до 0,75...0,80 наименьшей влагоемкости продуктивность растительного покрова остается достаточно высокой. На этом основании был сделан вывод о том, что оптимальной следует считать влажность почвы, находящуюся в интервале от влажности разрыва капиллярных связей до наименьшей влагоемкости. Исходя из этого, в качестве показателя оптимальности увлажнения принимается отношение влагозапасов в деятельном слое почвогрунта в указанном интервале к влагозапасам, соответствующим наименьшей влагоемкости. Безусловно, что обеспечение влажности деятельного слоя почвы до оптимального уровня требует (при имеющихся ресурсах тепла) соответствующих ресурсов влаги, которые, по определению, также будут оптимальными. В результате становится очевидной величина коэффициента увлажнения по ресурсам влаги где Н и Hopt - соответственно значения суммарного увлажнения в естественных и оптимальных условиях в рассматриваемом отрезке времени. Результаты ранее выполненных теоретических исследований и фактический опыт предшествующих исследователей показывают, что значение Hopt численно равно максимально возможному суммарному испарению (ZM).. В работах гидролого-климатического направления для характеристики увлажнения за любой расчетный интервал времени используется также отношение фактических ресурсов влаги (Н) к водному эквиваленту ресурсов тепла (ZK).
Понятие экологического потенциала и экологической емкости
В частности, в одной из первых работ по экологическому нормированию, экологическая емкость городской территории (Черкас А.И., 1990) представлялась в виде граничной или предельной возможности ее природной среды противостоять деградации под воздействием антропогенной нагрузки. При этом предельно допустимая антропогенная нагрузка характеризовалась такой степенью прямого воздействия на природно-территориальный комплекс (НТК), которая не приводит к утрате им способности к самовосстановлению, а предельно допустимая техногенная нагрузка - как максимальное прямое и косвенное воздействие хозяйственного комплекса на окружающую среду - без необратимых нарушений экологического равновесия и негативных воздействий на организм.
Н.И. Конищева (1990) отмечая, что оценка экологической емкости относится к числу актуальных проблем оценки эколого-хозяйственного состояния территории, в качестве базовых показателей в этой оценки принимает уровни загрязнения воздушного и водного бассейнов.
Выводы о необходимости введения экологического нормирования территории можно найти также в работе Г.Ф. Плеханова (1992). При этом само экологическое нормирование должно включать три блока нормативов: 1) ресурсный - допустимая скорость изъятия ресурсов на соответствующей территории; 2) блок отходов - допустимая скорость поступления отходов на территорию; 3) ландшафтно-экологический - допустимое изменение ландшафта, не приводящее к деградации естественных ландшафтно-экологических систем.
Безель В. С. и др. (1991), обсуждая проблему экологического нормирования и его роли в оптимизации среды, приходят к выводу о том, что в условиях наращивания экологически опасных производств регламентация вредного воздействия лишь по санитарно-гигиеническим стандартам не обеспечивает защиту природных экосистем. Авторы считают, что высший уровень экологической регламентации предполагает ограничение общей антропогенной нагрузки на элементарную ландшафтно-географическую единицу, интегрирующую все разнообразие действующих природных и техногенных факторов.
Замечания о недостаточности использования только санитарно-гигиенических нормативов в проектировании, нормировании и контроле природопользования, которые к тому же не предотвращают деградации природной среды и обострения экологической ситуации в промышленных зонах и регионах, можно найти также в работе Л. К. Казакова и др. (1993).
Федоров М. М. (1993), характеризуя экологический потенциал как совокупность параметров жизнеобеспечения и жизнеспособности, имеющих единые граничные условия оптимального функционирования для любой природно-территориальной градации, замечает, что в практической ориентации параметры экологического потенциала являются материалом для нормирования хозяйственных нагрузок на природно-антропогенные системы. В связи с этим экологический потенциал - это обобщенное базисное понятие по совершенствованию норм и правил, регулирующих оптимальные отношения не только между природой и обществом, но и между людьми в процессе их "внедрения" в природу. В количественном отношении экологический потенциал (по М. М. Федорову) должен сводиться к разработке экологического нормативного материала, критериев экологического риска и показателей предельной экологической эксплуатируемости природно-ресурсного потенциала.
Недостаточность и малая эффективность использования только санитарно-гигиенических нормативов в проектировании, нормировании и контроле природопользования, отмечается в работе М. И. Алексеева и др. (1994), т. к. экологические нормативы принципиально отличны от санитарно-гигиенических и других предельно допустимых концентраций. Авторы полагают, что экологически допустимые уровни антропогенных нагрузок - это мера, позволяющая научно обосновать разумное сочетание экологических и социально-экономических интересов. В связи с этим определяется и цель экологического нормирования - защита экосистем и биологических сообществ в целом, а не только человека или отдельных популяций. При этом методология разработки гигиенических ПДК, основанная на экстраполяции экспериментальных данных на природные объекты, непригодна для выработки экологических требований, т. к. сохранение экологического равновесия определяется не индивидуальной реакцией отдельных особей, а реакцией всего сообщества. Если требования человека к качеству природных ресурсов не зависят от климата, ландшафта и других региональных особенностей, то функционирование экосистем при одних и тех же нагрузках сильно зависит от совокупности экологических факторов локального и регионального масштаба. Экологические нормативы воздействий на окружающую среду и ее отдельные компоненты должны, по мнению авторов, разрабатываться на локальном и региональном уровнях, обеспечивая тем самым экологическое равновесие в глобальном масштабе.
А. А. Протасов (1994), рассматривая емкость среды, как одно из ключевых понятий экологии, выделяет два направления в применении концепции емкости в экологии: - емкость экосистемы по отношению к внешнему воздействию; - емкость среды по отношению к биосистеме. Автор полагает, что оба эти направления тесно взаимосвязаны, но в конкретных исследованиях каждое из них может разрабатываться самостоятельно. Притом, что повышение емкости среды - один из основных путей стабилизации продуктивности, важной задачей может быть и ограничение емкости среды для нежелательных организмов (например, вредителей сельскохозяйственных, растений, водорослей, вызывающих "цветение" воды в водохранилищах и др.).
Природно-ресурсный потенциал и критерии его оценки
Природно-ресурсный потенциал территории - это определенная часть совокупности природных ресурсов, которая при данном уровне социально-экономического и научно-технического развития общества может быть реально использована для достижения хозяйственных и иных целей в некотором прогнозируемом периоде.
Н. Ф. Реймерс (1990) отождествляет ПРП с потенциалом экологическим, поскольку «природно-ресурсный потенциал .- это способность природных систем без ущерба для себя (а следовательно, и для людей) отдавать необходимую человечеству продукцию или производить полезную для него работу в рамках хозяйства данного исторического типа» (С.375). Обе формулировки ограничивают общее понятие природно-ресурсного потенциала либо рамками технической и экономической эффективности, либо экологической допустимости их использования.
Существуют различные направления исследований природно-ресурсного потенциала территорий. Для невозобновляемых ресурсов природно-ресурсныи потенциал ограничивается категорией запасов. По мнению И. Л. Савельевой (1998) оценка ПРП относительна и субъективна ввиду быстрого изменения уровня социально-экономического и научно-технического развития. В географических исследованиях, посвященных территориальной организации производства и прогнозированию развития производительных сил районов, используются три основных методических подхода к оценке природно-ресурсного потенциала: - натуральное выражение количественных и качественных параметров ресурсов; - относительный или сравнительный; - экономический или абсолютный. Первый подход широко применяется для анализа и оценки, территориальных особенностей природных ресурсов. Второй подход используется, как правило, для количественного соизмерения разнородных природных ресурсов и их территориальных сочетаний. Наибольшее распространение приобрело оценивание ресурсов в баллах, устанавливаемых экспертным путем. При этом критерием балльной оценки выступают либо показатели энергетических затрат при переделе природного вещества, либо стоимость ресурсов по ценам на продукцию ресурсных отраслей (Савельева, 1988; Минц, Кахановская, 1973; Руденко, 1992 и др.).
К достоинствам рассмотренных методов, несомненно, относится возможность картирования полученной информации с последующей оценкой результатов для планирования и прогнозирования хозяйственной деятельности.
Третий подход к оценке ПРП - экономический. Совершенно очевидно, что если природные ресурсы вовлечены в хозяйственный оборот, то они должны быть оценены, как и любой другой товар. Значимость оценки природных ресурсов обусловлена необходимостью учета реальных затрат и выгод по проектам, предназначенным к реализации, а также важностью учета всех экологических последствий каждого проекта.
В нашей стране до 60-х годов XX века проблема экономической оценки ресурсов вообще не ставилась. В этих условиях ресурсы сырья рассматривались как бесплатный дар природы.
С середины 60-х годов произошло определенное переосмысление экономической стратегии развития страны и частичное внедрение в хозяйственный механизм промышленной сферы принципов хозрасчета. В этот период методология экономической оценки ресурсов сформировалась в виде затратной концепции, т.е. ценность природных ресурсов соотносилась с величиной произведенных обществом затрат.
Коренное изменение подхода к экономической оценке ресурсов наметилось в 70 -х годах и. связано с использованием дифференциальной ренты как основы для экономической оценки ресурсов. Современный этап развития методологии экономической оценки природных ресурсов связан с развитием рыночных начал в экономике, в частности, с принятием законов о собственности, соглашений о разделе продукции, о товарно - денежных отношениях в отраслевых комплексах.
Из существующих методик стоимостной оценки природно-ресурсного потенциала территории наиболее обобщающей является оценка по выходу валовой продукции с единицы территории. Данный подход, позволяет увеличивать национальные счета государства в .результате вовлечения в сферу материального производства определенного ресурса в пределах исследуемой территории. Кроме того, данный подход помогает осуществлять ценовое регулирование природопользования, направленное на рациональное использование природных ресурсов за счет установления ставок налогообложения.
В основе большинства расчетов по оценке природных ресурсов, вовлеченных в хозяйственный оборот лежит дифференциальная рента, позволяющая учесть все выгоды и затраты от использования ресурса. Но в чистом виде при рентном подходе природный ресурс учитывается только как элемент процесса производства, без учета ценности природного капитала с социальной точки зрения, например, для рекреации.
Анализ зарубежного опыта экономической оценки ресурсов показывает, что цели, критерии и объекты ее проведения в различных странах определяются характером формы собственности на землю и полезные ископаемые, а также развитием товарно - денежных отношений в экономике. В странах, где земля и месторождения полезных ископаемых являются объектами купли - продажи, экономическая оценка ресурсов основывается на определении уровня ожидаемой прибыли от их освоения. Уже с использованием экономической оценки производится обоснование технологических схем освоения месторождения и его комплексного использования, а также природоохранных мероприятий.
Также в зарубежных источниках экономический критерий во многом опирается на оценку природно-ресурсного капитала обществом. Другими словами, готово ли общество платить за использование ресурсов сейчас или в будущем. При обосновании расчетов важно учитывать, что ценность ресурсов меняется во времени, а потому при анализе доходов, получаемых в виде ренты, должна учитываться истинная ценность природного объекта за весь период его существования.
