Введение в природообустройство

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

Кафедра мелиорации и рекультивации земель

А. И. Голованов, профессор, доктор технических наук

ВВЕДЕНИЕ В ПРИРОДООБУСТРОЙСТВО

Москва 1998 г.

В основу данного курса положены фундаментальные исследования ученых-географов Московского государственного университета, в частности, работы А.Г. Исаченко (см. его учебник для студентов географических специальностей "Ландшафтоведение и физико-географическое районирование". Москва. "Высшая школа". 1991 г.), идеи которого разделяет автор; методологические разработки кафедры философии МГУП (доц. P.M. Орлов); работы советских и российских ученых-мелиораторов: в частности:

- Айдаров И.П., Голованов А.И. "Мелиоративный режим орошаемых земель и пути его улучшения". Гидротехника и мелиорация. 1986.NO 8;

- Голованов А.И. "О целях и сущности мелиорации сельскохозяйственных земель". Вестник сельскохозяйственной науки.1991Л'0 12:

- "Концепция развития мелиорации сельскохозяйственных земель в СССР", 1992, разработанная труппой ученых Российской академии сельскохозяйственных наук с участием автора;

- Айдаров И.П., Голованов А.И., Никольский Ю.Н. "Оптимизация мелиоративных режимов орошаемых и осушаемых земель". Агропромиздат. М. 1990;

- Голованов А.И. "Мелиорация ландшафтов". Мелиорация и водное хозяйство. 1993.NO 3;

- Голованов А.И., Орлов P.M. "Что такое природообустройство?". Мелиорация и водное хозяйство. 1994.NO 6;

- другие научные работы кафедры мелиорации и рекультивации земель МГУП.

Понятие "природообустройство"

Прежде всего, разберемся в понятии "природа". В него вкладывают несколько смыслов:

1. Наиболее общий: все существующее во вселенной: неорганический и органический мир, включая и человека, т.е. все живое и мертвое.

2. Бытовой: вне города - поехать на природу.

3. Переносный: сущность - природа явления.

4. Узкий или специальный: совокупность естественных условий существования человеческого общества.

Наряду с естественными условиями человек создает "вторую природу" - материальные условия для своего существования: жилище, дороги, фабрики и т.п.

Узкое понятие "природа", как совокупность естественных условий существования человеческого общества, эквивалентно понятию "окружающая среда", часто используемое в технической литературе, и соответствует греческому oikos - экос (дом, родина). Отсюда: экология - наука о взаимоотношении человека (в более общем понимании - живых организмов) и окружающей среды.

Если понимать природу, как окружающую человека среду, то ее можно представить как географическую оболочку', состоящую из пяти компонентов:

1) массы твердой земной коры ;

2) массы вод во всех состояниях (жидкое, парообразное, твердое -лед);

3) воздушные массы;

4) почва;

5) биота или живые и мертвые организмы.

В настоящее время, когда человек на высоком уровне развития науки и производительных сил своей деятельностью коренным образом изменяет компоненты природы, очень остро стоит вопрос о рациональном отношении человека (человеческого общества) и природы.

И человеческое общество и живые организмы являются материальными саморазвивающимися системами. Саморазвитие заключается в том, что они, во-первых, содержат свои внутренние источники развития в виде разрешения заключенных в них противоречий, и, во вторых, они сами формируют условия своего собственного развития.

Для живых существ (кроме человека) преимущественно свойственен адаптивный (приспособительный) характер связи с окружающей средой, хотя некоторые высокоразвитые организмы создают для себя измененные условия для существования (например, муравейники).

Для человеческого общества до сих пор был характерен адаптирующий, преобразующий, подчиняющий себе природу характер связи с внешней средой, который в конце концов и привел к современному неблагополучному состоянию окружающей среды, а по мнению многих ученых, - и к экологическому кризису.

Во взаимоотношении человека и природы обозначились две крайние идеологии: антропоцентризма и экологизма. Сторонники антропоцентризма ставят суверенитет человеческого общества выше суверенитета природы. Последняя рассматривается ими как среда, которую надо покорять, над которой надо господствовать, которую нужно изменять. Взаимоотношения человека и природы они видят как деятельность по использованию и преобразованию компонентов природы во имя человека, его потребностей и интересов.

Другой, противоположной крайностью является идеология экологизма, которая заключает в себе призыв к прекращению борьбы с природой, к остановке научно-технического прогресса, объявляет человеческое общество составной частью природы, призывает человека к слиянию с ней, к растворению в ней.

В действительности, и антропоцентризм и экологизм - утопичны и ведут человека в тупик. Забота о человеке в антропоцентрическом мировоззрении - иллюзорна, т.к., в конце концов, оборачивается экологическим кризисом, разрушением природных (естественных) основ существования человечества. Столь же иллюзорен и экологизм, поскольку, объявляя человека частью биосферы, он, по существу, игнорирует качественные особенности развития человеческого общества, ликвидирует суверенитет человеческой личности.

Отношения человека и природы должны, в конечном счете, обеспечить гармоничное сочетание суверенных интересов человека и общества со столь же суверенными "интересами" природы.

Человек в своей жизнедеятельности не может отказаться ни от использования природы, ни от изменения компонентов природы, ни от научно-технического процесса. Следовательно, необходимо познание и использование в практической деятельности законов формирования, функционирования и развития особых социоприродных или, по географической терминологии, геотехнических систем. Необходимо научное обоснование синтеза природных процессов и деятельности человека. Законы формирования, функционирования и развития социоприродных систем не являются ни чисто природными ни чисто социальными, они дают знания об особых процессах при взаимодействии человека и природы. Учет этих законов как раз и должен обеспечить коэволюцию, т.е. совместное развитие природы и человеческого общества.

Чтобы преодолеть крайности антропоцентризма и чистого акологизма, необходимо разрабатывать стратегию движения общества от ресурсно-потребительской деятельности к сберегающесозидающей. Поэтому возникает наряду с природопользованием необходимость в новой осознанной деятельности -природовоспроизводстве. Односторонний процесс движения изъятых из природы ресурсов в общество, который характерен для современных форм природопользования, должен быть дополнен противоположным процессом движения вещества и энергии в компоненты природы. Отношения человека с природой можно разделить на: 1) природоведение - познание объективных законов возникновения, развития, функционирования отдельных компонентов природы и их совокупности в виде природно-территориальных комплексов или геосистем различного ранга:

2) природопользование - вовлечение в обшественное производство вещества, энергии и информации, содержащихся в компонентах природы, для удовлетворения материальных и культурных потребностей человеческого общества;

3) природообустройство - согласование требований природопользователей и свойств природы, придание ее компонентам новых свойств, повышающих потребительскую стоимость или полезность компонентов природы.

Понятие природообустройство вошло в специальную литературу сравнительно недавно, когда появилась необходимость выработки общих подходов к модификации свойств природных компонентов, согласования природопользования с природообустройством, разработки правовых основ этой деятельности.

Следует иметь в виду, что помимо обустройства природы человек осуществляет инженерное обустройство территорий перед их использованием: создает транспортные коммуникации, системы энергоснабжения, связи, водоснабжения и т.п.

Природообустройство в значительной мере выражается в улучшении (мелиорации) земель разного назначения: сельскохозяйственных, водного и лесного фондов, населенных пунктов, промышленности, транспорта, связи, земель рекреационного, оздоровительного, историко-культурного, научного, оборонного назначения.

Непременной составляющей природообустройства является восстановление свойств компонентов природы или даже самих компонентов после их использования: рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых, в результате строительства и т.д.; восстановление растительного покрова: восстановление (возобновление) запасов и качества подземных и поверхностных вод и т.п.

Элементом природообустройства является защита от некоторых природных стихий: наводнений, подтоплений, оползней, суховеев.

И наконец, в сферу природообустройства должна входить защита компонентов природы от негативных последствий природопользования.

Таким образом, природообустройство - это особый вид деятельности, заключающийся в улучшении компонентов природы для повышения их потребительской стоимости, восстановлении нарушенных компонентов и защите их от негативных последствий природопользования.

Природообустройство часто предшествует природопользованию, хотя четкой границы между двумя этими видами деятельности нет. Любой вид природопользования сталкивается с необходимостью некоторого изменения свойств природных компонентов для более эффективного их использования, причем эти изменения неразрывно входят б состав технологии природопользования. Например, при сельскохозяйственном использовании земель в состав агротехнических мероприятий входит обработка почвы, т.е. изменение физических свойств почв, внесение удобрений, т.е. изменение химического состава и свойств почв и т.п. В гидроэнергетике изменяют уровни воды в реке, создавая сосредоточенный их перепад строительством плотины.

Природообустройство в отличие от природопользования использует другие технологии изменения природных компонентов, более глубоко вмешивается в ход природных процессов, вызывает порой необратимые изменения в развитии и функционировании природных систем, связано с расходованием большого количества материальных, энергетических, трудовых и денежных ресурсов, поэтому оно прежде всего должно проводиться в условиях гласности, на определенной правовой основе, после всесторонней независимой высокопрофессиональной экспертизы, его последствия должны надежно прогнозироваться и контролироваться после осуществления.

Не является секретом, что при нарушении указанных условий широкомасштабные работы, в частности, по мелиорации земель, наряду с положительным эффектом имели значительные негативные экологические и социальные последствия, ликвидация которых требовала не меньше средств, чем прибыль от их применения. Примером может служить проблема Аральского моря, когда в погоне за расширением посевов хлопчатника, к стати, дававшего не очень качественное волокно, пошли на необоснованное увеличение площади полива природно-засоленных земель. Это потребовало создание промывного водного режима в почве, дополнительной затраты воды, строительства дренажа, засоленные воды которого сбрасывались в те же реки Сырдарью и Амударью, являвшимися и единственными естественными дренами для обширной территории. В результате произошло истощение этих рек в нижнем течении и значительное ухудшение качества воды, являющейся единственным источником водоснабжения населения,

Общие принципы природообустройства

Природообустройство реализует сберегающе-созидающую составляющую отношений человека и природы. Человек накопил довольно большой опыт в применении отдельных приемов природообустройства, в настоящее время возникла необходимость в познании общих закономерностей этой деятельности, выработке общих принципов, обеспечивающих гармоничное развитие природных систем и человеческого общества, т.е. коэволюцию. При формулировании этих принципов использованы разработки кафедры философии МГУП (зав. кафедрой доц. Орлов P.M.).Перечислим основные принципы природообустройства:

1) принцип целостности: рассмотрение объектов природообустройства как составляющих единую геосистему, другими словами, необходим геосистемный, ландшафтный подход при природообустройстве; именно такой подход позволяет прежде всего объективно вычленять территорию, где проводится переустройство, которая может быть геосистемой различного ранга (фацией, местностью, ландшафтом) или группой геосистем с естественными границами (границы между землями, являясь предметом соглашения между людьми, не могут быть объективными); наиболее полно учесть все связи между компонентами природы, их взаимовлияние; отследить дальние экологические последствия;

2) принцип природных аналогий: применение таких технологий природообустройства, которые воспроизводят естественные процессы функционирования компонентов природы; например, если черноземные почвы исторически сформировались при увлажнении дождями, то и техника полива должна быть в виде искусственного дождя примерно такой же интенсивности и таким же слоем воды, рис же можно поливать затоплением, так как это соответствует и его изначальным биологическим особенностям и почвы, на которых он рос, также сформировались при длительном затоплении водами рек или при обильных мусонных дождях; если естественный отток избыточной воды с территории обычно происходит в виде комбинации поверхностного и подземного стока, то и искусственный дренаж территории должен сочетать оба этих способа;

3) принцип сбалансированности: соответствие будущей хозяйственной деятельности на обустроенной территории ресурсным и экологическим возможностям природных систем; например, применение соответствующих систем земледелия, выращивание сельскохозяйственных культур, наиболее соответствующих местным климатическим ресурсам, применение технологий природопользования, наиболее органично вписывающихся в функционирование природных систем:

4) принцип рациональности: совмещение форм деятельности по природопользованию, охране и формированию природных систем; иными словами, и работы по природообустройству и последующее природопользование должны благоприятно сказываться на эволюцию природных систем, эти утилитарные технологии должны дополняться специальными работами или мероприятиями по охране природных систем и обеспечивать природовоспроизводство;

5) принцип адекватности воздействий: управление природными системами должно строиться на основе прямых и обратных связей, т.е. техногенные системы должны оборудоваться средствами получения и обработки информации о состоянии природных систем, а также блоками по выработке управляющих сигналов и их реализации;

6) принцип необходимого разнообразия: управляющая техногенная система тогда может успешно справиться со своей функцией, когда она будет устроена также разнообразно, как и управляемая природная система; например, гидромелиоративную систему можно рассматривать как созданную человеком для управления водным режимом почвы, в этом случае она должна быть настолько разнообразна, насколько разнообразны условия формирования водного режима в разных частях конкретной геосистемы: разные типы водного питания при осушении, разная потребность в искусственном увлажнении и т.п.; этот принцип обосновывает, в частности, необходимость применения комплексных мелиораций, т.е. одновременного регулирования нескольких факторов, формирующих плодородие почвы и продуктивность возделываемых растений, а также сочетания разных приемов мелиорации на разных частях переустраиваемой территории; 7) принцип гармонизации: нахождение наилучшего сочетания антропогенного и природного круговоротов веществ и энергии; дело в том, что человек, вмешиваясь в природные процессы, изменяет естественные и создает новые круговороты, например, в засушливых зонах природа часто выводит из геохимического круговорота некоторые вещества, "захоранивает" их в глубоких пластах или в полузамкнутых геологических образованиях, человек, интенсифицируя круговорот воды орошением и дренажем, "распечатывает" эти склады, что может приводить к засолению почв, загрязнению речных вод;

8) принцип опережающего отражения: соответствие прогнозов реальным процессам эволюции геотехнических систем, в соответствии с этим принципом все работы по природообустройству должны опираться на достоверные количественные долголетние прогнозы изменения как функционирования природных систем под действием управляющих воздействий, так и на прогнозы изменения экономической и социальной обстановки на обустраиваемых территориях.

9) принцип интеграции знаний: - природообустройство должно иметь свою собственную научную базу, которая во многом использует знания наук о природе, социально-экономических наук и прикладных наук, обосновывающих инженерно-технические мероприятия, вместе с тем природообустройство, синтезируя знания других наук, создает свои собственные знания;

Одна из фундаментальных проблем природообустройства как и природопользования - как встроиться человеку своей деятельностью в единое природное тело. Сразу встает вопрос - а как же выделить это природное тело?

Гидрологи по своему делят поверхность суши: на речные бассейны; геологи - по своему: на платформы, горные страны, синклинали, антиклинали; гидрогеологи - на бассейны подземных вод; почвоведы - на почвенные зоны, страны, области и т.д.; геоботаники - по своему. Примеров членения территории или ее районирования можно привести очень много. Их всех отличает субъективность, несистемность. рассмотрения не всех связей между компонентами природы, хотя для решения каких-то частных задач такое районирование полезно.

Наиболее объективно эта проблема может быть разрешена средствами географических наук, которые в отличие от других изучают природу в центом, а не отдельные ее составляющие (почвоведение, геология, гидрология, климатология и др.).3десь имеются в виду физическая география, ландшафтоведение,. Иными словами, природообустройство и природопользование должно базироваться на геосистемном или, как еще говорят, ландшафтном подходе.

Второй проблемой является изучение новых, отсутствовавших в природе, техно-природных или социоприродных или геотехнических систем, познание законов их создания, функционирования, развития и управления ими.

Геосистемы (ландшафты) как объект природообустройства

Географам удалось в последние десятилетия построить довольно стройную теорию членения Земли на генетически однородные объекты разной крупности. С этой целью они ввели понятие геосистема - пространственно-временной комплекс (полная система!) всех компонентов природы, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое.

С этих позиций планета Земля представляется как уникальная геосистема -эпигеосфера, или глобальная геосистема, т.е. сфера взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы в масштабах планеты. В местах благоприятных сочетаний указанных компонентов в нее входит и очень специфическое природное тело - почва, как продукт эволюции наружных слоев литосферы под действием живых и мертвых организмов. Разработана иерархия геосистем. Так, на региональном уровне выделяют:

1) ландшафтные зоны;

2) ландшафтные страны;

3) ландшафтные области;

4) ландшафтные провинции;

5) ландшафтные округа;

6) ландшафты. На локальном уровне ландшафт делится на:

1) местности;

2) урочища;

3) фации.

Следовательно, вся суша представляется в виде совокупности ландшафтов. Под ландшафтом понимают генетически единую геосистему, однородную по зональным и азональным признакам и включающую специфический набор локальных геосистем: местностей, урочищ, фаций.

Понятие "ландшафт" имеет не только природоведческую, но и потребительскую ценность, так как ландшафт - это наименьшая территориальная единица, сохраняющая все типичные для данной зоны, области черты строения географической оболочки, в нем сочетаются и региональные и локальные особенности природы, полно представлен характерный местный комплекс природных факторов и условий жизни и деятельности людей.

Ландшафт имеет однородный геологический фундамент, определенный состав горных пород, один генетический тип рельефа, единый местный климат и, как следствие, один зональный тип и даже подтип почв. В то же время части ландшафта располагаются на разных формах и элементах рельефа, отличаются друг от друга микроклиматическими условиями, водным режимом, растительным покровом, что приводит к образованию разновидностей почв, появлению азональных почв (пойменных, болотных, засоленных). Таким образом, каждому ландшафту свойственен такой набор свойств и такое внутреннее строение, что делает каждый ландшафт с целом уникальным, имеющим много индивидуальных черт.

Геосистемный подход к природообустройству более полный, чем экосистемный. Под экосистемой понимают единство отдельного организма или популяции или сообщества организмов и среды обитания, в нем детально изучаются взаимосвязи живого и неживого, но выпадают из рассмотрения связи между косными компонентами природы, это во-первых, а во-вторых, экосистемы могут быть совершенно разных размеров, начиная от стакана воды с поселившимися в нем микробами до громадного лесного массива.

Перечислим основные свойства геосистем, в том числе и ландшафтов: 1) целостность: геосистема любого ранга - это определенный набор взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов;

2) открытость: геосистемы обмениваются энергией и веществом с другими геосистемами;

3) функционирование: внутри геосистемы идут непрерывные процессы преобразования и обмена веществом, энергией и информацией; функционирование геосистемы - это интегральный природный процесс и только человек совершенно условно подразделяет его на отдельные составляющие: физические, химические, биологические и т.д., природа об этом и не "знает";

4) продуцирование биомассы: важнейшее свойство земных геосистем, заключающееся в синтезе органического вещества первичными продуцентами - зелеными растениями, которые, используя солнечную энергию, извлекают двуокись углерода из атмосферы, зольные элементы и азот - с водными растворами из почвы;

5) способность почвообразования: также отличительное свойство земных ландшафтов, заключающееся в образовании особого природного тела - почвы в результате взаимодействия живых организмов и их остатков с наружными слоями литосферы, предварительно подвергшимися измельчению под действием воды, солнца, ветра; почвы обладают неоценимым свойством - плодородием, т.е. способностью создавать условия для жизни растений и других организмов; являясь продуктом функционирования, почвы стали и важным компонентом природы;

6) структурность: геосистемы обладают пространственно-временной упорядоченностью (организованностью), определенным расположением ее частей и характером их соединения; различают вертикальную или ярусную структуру, как взаиморасположение компонентов, и горизонтальную или латеральную структуру, как упорядоченное расположение геосистем низшего ранга, исходя из этого рассматривают вертикальные или межкомпонентные связи и горизонтальные win межсистемные связи;

7) динамичность: способность обратимо изменяться под действием периодически меняющихся внешних факторов без перестройки структуры; это обеспечивает гибкость геосистемы, ее "живучесть"; проявляется она при суточных, сезонных, годовых и многолетних циклах изменения солнечной радиации, свойств воздушных масс;

8) устойчивость: способность сохранять структуру и другие свойства при изменении внешних воздействий; устойчивость, в частности, объясняет и динамичность геосистемы;

9) способность развиваться: геосистемы эволюционно изменяются, т.е. происходит направленное необратимое изменение, приводящее к коренной перестройке структуры, т.е. к появлению новых геосистем; скорость изменения зависит от ранга геосистемы: быстрей изменяются фации, затем - урочища, местности и т.д.; время изменения ландшафтов и их групп измеряется геологическими масштабами;

10) изменчивость характеристик компонентов геосистем в пространстве: она может быть детерминированной или упорядоченной и недетерминированной или случайной, т.е. когда какая-то характеристика (плотность, пористость, коэффициент теплопроводности и т.п.) меняется из точки в точку, не подчиняясь какой-либо закономерности; изменчивость повышает устойчивость геосистемы;

II) нелинейность природных процессов: трансформация и обмен энергией и веществом идут всегда с замедляющейся скоростью: уменьшается скорость впитывания воды е почву, замедляется остывание почвы при похолодании, затухает скорость понижения уровня грунтовых вол при дренировании и т.д.; это свойство также повышает устойчивость геосистемы, она не идет "в раскачку".

Многие из указанных выше принципов природообустройства прямо вытекают из свойств геосистем, что объективно подтверждает их правильность.

У ландшафта имеются природные, естественные границы, что позволяет составлять ландшафтные карты. Так, например ученые географического факультета МГУ составили в 1987 г. ландшафтную карту Московской области в масштабе 1:600 000. Здесь на площади 46000 км (без города Москвы) выделено 103 индивидуальных ландшафта. В среднем площадь одного ландшафта составляет около 450 км, заметим, что средняя площадь одного колхоза или совхоза в Московской области была около 40 км , т.е. на территории одного ландшафта могут разместиться более десяти хозяйств.

Следовательно, ландшафт - это крупный выдел территории, обладает индивидуальностью, единым "происхождением", он имеет сложную структуру, состоит из нескольких местностей, урочищ, фаций, и что очень важно при его использовании человеком и при его "улучшении", он всегда выполняет несколько социально-экономических функций, иными словами, на нем расположены земли разного назначения: сельскохозяйственные, населенных пунктов, промышленности, транспорта, отдыха, водного, лесного фонда. Это обстоятельство значительно осложняет взаимоотношения человека и ландшафта, делает их многозначными и порой противоречивыми.

Техногенные воздействия на геосистемы

Очень важной и еще недостаточно изученной в теоретическом плане проблемой является сосуществование и взаимодействие естественных ландшафтов и встроенных в них человеком искусственных сооружений, устройств, насколько меняется ландшафт при изменении растительного покрова, при изменении режима течения рек, при строительстве водохранилищ, карьеров, шахт и т.д.

Бурная деятельность человека по преобразованию природы приводит некоторых ученых к мысли о создании антропогенных (по смыслу слова - созданных человеком) ландшафтов. Насколько это верно по сути? Например в ГОСТе 17.8.1.02-88 "Ландшафты" последние прямо подразделяются на сельскохозяйственные, лесохозяйственные, водохозяйственные, промышленные, ландшафты поселений и т.д. Если слово ландшафт использовать в бытовом смысле как общий вид местности то такие названия ландшафта имеют смысл, но и не более того.

Мы придерживаемся другой точки зрения, разделяемой серьезными учеными географами: ландшафт это настолько крупное природное тело, формирующееся и развивающееся под действием объективных законов природы, что создать нечто подобное чертовском заново невозможно.

Встроенные в ландшафт или в геосистемы любого ранга искусственные сооружения или вносимые в него новые элементы (посевы новых культур, размещение на нем в больших количествах домашних животных) функционируют в нем, подчиняясь природным законам. Новые техногенные или антропогенные объекты физически входят в ландшафт, становятся его элементами, но ландшафт остается природной системой. В некотором смысле неважно, как появился в составе ландшафта тот или иной элемент: образовался водоем в результате естественной запруды на реке или человек насыпал в русле плотину, образовался овраг естественным путем или в результате неправильной распашки склонов. Важно то, что эти элементы "работают" вместе с естественными и именно их взаимодействие нужно изучать, чтобы уменьшить негативные последствия изменения ландшафта.

При опенке воздействий человека на природу, конкретно, на определенные геосистемы, в том числе и на ландшафты, надо иметь в виду фундаментальное обстоятельство, заключающееся в том, что как бы сильно не был изменен ландшафт человеком, в какой бы степени ни был насыщен результатами человеческого труда, он остается частью природы, в нем продолжают действовать природные закономерности. Человек не в состоянии отменить объективные законы функционирования и развития геосистем, снивелировать качественные различия между ландшафтами тайги и степи, степи и пустыни. Пашня в тайге и в степи - это не одно и то же, первая всегда будет принадлежать таежной зоне, а вторая - степной, пока действуют зональные закономерности и пока человек не научился управлять циркуляцией атмосферы, движением Земли и поступлением солнечной радиации.

Воздействие человека на ландшафт следует рассматривать как природный процесс, в котором человек выступает как внешний фактор. При этом надо иметь в виду, что новые элементы, внедряемые человеком в ландшафт (пашни, сооружения, техногенные выбросы) не вытекают из структуры ландшафта, не обусловлены им и поэтому оказываются чужеродными элементами, не свойственными конкретному ландшафту. Поэтому ландшафт стремится отторгнуть их или "переварить", модифицировать. В связи с этим, антропогенные элементы, внедряемые в ландшафт, являются неустойчивыми, не способными самостоятельно существовать без постоянной поддержки человека. Так, культурные растения, если за ними не ухаживать, не возобновлять, будут вытеснены "дикими", пашня - зарастет, домашние животные - одичают, каналы в земляном русле - или заплывут или будут меандрировать, как реки, здания - разрушатся.

Следствием этого, во-первых, является необходимость постоянной затраты человеком труда и ресурсов на поддержание таких элементов, необходимость ухода, ремонта, реконструкции, а во-вторых, для повышения устойчивости внедряемых элементов человек должен максимально уменьшать их "чужеродность" для ландшафта, т.е. соблюдать принцип природных аналогий.

Итак, ландшафт, претерпевший техногенное вмешательство, остается по своей сути природной системой. Другое дело, что он при техногенных воздействиях в той или иной степени модифицируется, могут измениться его структура, параметры функционирования, эти изменения имеют обратимый или необратимый характер.

Для оценки характера и глубины техногенного воздействия, определения допустимого предела воздействия или допустимой антропогенной нагрузки на геосистему, за которыми наступают необратимые и нежелательные ее изменения, необходимо в каждом конкретном случае определять устойчивость геосистемы к техногенным нагрузкам.

Всякая геосистема приспособлена к определенным условиям, в пределах которых она устойчива и нормально функционирует даже при возмущениях внешних природных факторов (динамичность геосистемы).

Техногенные возмущения часто превосходят природные, они более разнообразны, некоторые вообще отсутствуют в природе, например загрязнение искусственными веществами. Все это вызывает необходимость в специальных исследованиях реагирования геосистемы на конкретные воздействия, которые должны быть положены в основу проектов по природопользованию и природообустройству. Отметим здесь важность долговременных количественных прогнозов поведения геосистем при разных вариантах техногенных воздействий (см. принцип опережающего отражения).

Приведем здесь лишь общие критерии устойчивости геосистем в дополнение к крагко сформулированным выше. Прежде всего - это высокая организованность, интенсивное функционирование и сбалансированность функций геосистем, включая биологическую продуктивность и возобновимость растительного покрова. Эти качества определяются оптимальным соотношением тепла и влаги, а находят свое выражение в степени развитости почвенного покрова, в конечном итоге, в плодородии почв.

Так, тундровые ландшафты с недостатком тепла имеют слаборазвитые почвы, они очень неустойчивы к техногенным нагрузкам, сильно ранимы и очень медленно восстанавливаются. Дефицит тепла определяет низкую активность биохимических процессов, медленную самоочищаемость от промышленных выбросов. При разрушении растительного и почвенного покровов нарушается тепловое равновесие многолетнемерзлых пород, что вызывает просадки, разрушение фундаментов сооружений и т.п.

Таежные ландшафты в целом более устойчивы из-за лучшей обеспеченности топотом и благодаря мощному растительному покрову, здесь формируются естественно не очень плодородные подзолистые почвы, но отзывчивые на хорошую культуру земледелия. Интенсивный влагооборот способствует удалению подвижных форм загрязняющих веществ, но биохимический круговорот еще медленный. Устойчивость геосистем в этой зоне снижается также из-за заболоченности, а также при сведении лесного покрова.

Высокой устойчивостью обладают ландшафты степной зоны, где имеется наиболее благоприятное (для условий России) соотношение тепла и ватаги. Здесь под пологом мощной степной травянистой растительности в естественных условиях образовались одни из самых плодородных почв - черноземы. Высокая биохимическая активность степных ландшафтов способствует их довольно интенсивному самоочищению. Но следует иметь в виду, что широкомасштабная распашка черноземных почв существенно понизила их устойчивость: происходит интенсивная обработка гумуса, а это фактор устойчивости, повсеместно развилась водная и ветровая эрозия, ухудшаются свойства почв при многократных обработках, особенно с применением тяжелой техники, происходит уплотнение почв, увеличивается их слитость. Неаккуратное орошение: большими нормами, с большой интенсивностью искусственного дождя также ухудшают свойства почвы, вымывают из нее питательные вещества.

В пустынных ландшафтах интенсивная солнечная радиация ускоряет биохимические процессы, в частности разложение отмерших растительных остатков и органических загрязнителей, но недостаток влаги уменьшает вынос продуктов разложения, в том числе и загрязняющих веществ. Растительность здесь бедная, биологическая продуктивность невелика, в следствие этого почвы маломощные и также как и в тундровой зоне - сильно ранимы. Поэтому пустынные ландшафты малоустойчивы. Повысить их устойчивость может орошение, что и широко используется человеком. Трудности с орошением здесь вызваны недостатком водных ресурсов и наличием большого количества солей в подземных водах, в грунтах и в почвах. Орошение, особенно без соблюдения правильных норм, большие фильтрационные потери из каналов интенсифицируют гидрохимические потоки, что приводит к вторичному засолению земель и, в конечном итоге, делает эти ландшафты неустойчивыми.

Водные мелиорации в принципе повышают устойчивость геосистем, так как они приводят к оптимуму соотношение тепла и влаги, но, являясь очень сильным возмущающим фактором, при их передозировке могут привести к противоположному результату.

Устойчивость геосистем зависит от внутренней неоднородности свойств компонентов, так разнообразный состав луговых трав делает луг более устойчивым при разных погодных условиях, чем искусственный сенокос с одной-двумя травами. Выраженный микрорельеф и вариация водно-физических свойств почв также повышает устойчивость и почвенного и растительного покровов: в сухие периоды года продуцирование биомассы лучше в понижениях с глинистыми почвами, а во влажные периоды лучшие условия создаются на микровоззышениях.

Устойчивость геосистемы растет с повышением ее ранга. В этом смысле наименее устойчивой является фация - наименьшая геосистема. характеризуемая однородными условиями местоположения и местообитания и одним биоценозом. Фации сильней всего откликаются как на изменение внешних природных условий, так и на деятельность человека. При сельскохозяйственном использовании территории в пределах фации размещается один севооборотный участок или даже отдельные поля, при осушении - это участок с одинаковым типом водного питания. Фации наиболее радикально изменяются при природопользовании. Более крупные геосистемы подвержены непосредственным изменениям в меньшей степени.

Степень изменения ландшафта зависит от того, какие компоненты подверглись модификации или даже разрушению. С этих позиций выделяют первичные и вторичные компоненты. Принято считать, что геологический фундамент и свойства воздушных масс, т.е. климат являются базовыми, первичными, формирующими облик ландшафта, их, к стати, человеку трудней всего изменить, хотя примеры этого уже имеются: разработка месторождений открытым способом, когда карьеры достигают глубины 100... 200 и более метров, а в плане измеряются десятками километров. Легче всего человек изменяет вторичные компоненты: растительный покров, почвы, сильно воздействует на поверхностные воды, но вторичные компоненты и легче восстанавливаются.

В настоящее время принято по степени изменения ландшафтов подразделять их на:

условно неизмененные, которые не подверглись непосредственному хозяйственному использованию и воздействию, в них можно обнаружить лишь слабые следы косвенного воздействия, например, осаждение техногенных выбросов из атмосферы в нетронутой тайге, в высокогорьях, в Арктике, Антарктике;

2) слабоизмененные, подвергающиеся преимущественно экстенсивному хозяйственному воздействию (охота, рыбная ловля, выборочная рубка леса), которое частично затронуло отдельные "вторичные" компоненты ландшафта (растительный покров, фауну), но основные природные связи не нарушены и изменения носят обратимый характер; это тундровые, таежные, пустынные, экваториапьные ландшафты;

3) среднеизмененные ландшафты, в которых необратимая трансформация затронула некоторые компоненты, особенно растительный и почвенный покров, это - сводка леса, широкомасштабная распашка в результате которых изменяется структура водного и частично тестового баланса;

4) сильно измененные (нарушенные) ландшафты, которые подверглись интенсивному преднамеренному или непреднамеренному воздействию, затронувшему почти все компоненты (растительность, почвы, воды и даже твердые массы твердой земной коры), что привело к существенному нарушению структуры, часто необратимому и неблагоприятному с точки зрения интересов общества, это главным образом южнотаежные, лесостепные, степные, сухостепные ландшафты, в которых типичны обезлесивание, эрозия, засоление, орошение, осушение, подтопление, загрязнение атмосферы, вод и почв;

5)культурные ландшафты, в которых структура рационально изменена и оптимизирована на научной основе, с учетом вышеизложенных принципов, в интересах общества и природы; именно таким ландшафтам должно принадлежать будущее.

Возвращаясь к проблеме измененной человеком геосистемы, отметим, что хотя измененная геосистема и остается по сути природным объектом, но в случае, когда человек интенсивно внедряет в нее искусственные сооружения нити другие элементы, можно рассматривать ее как природно-техническую или геотехническую систему, состоящую уже из двух блоков: природного и техногенного. Этот ' подход не отменяет фундаментального положения, что техногенная геосистема

функционирует по природным законам, но позволяет рассматривать и другие связи, например взаимодействие разных техногенных блоков, зависимость техногенных блоков от социально-экономических условий, например, в свете собственности: земля принадлежит одному субъекту, а оросительная система, построенная на ней - другому.

При рассмотрении природно-технических систем изменяется видение на их устойчивость, которая даже вступает в противоречие с устойчивостью измененной природной системы! Если природная система старается возвратиться в "первобытное" состояние, о чем было сказано выше, то человек заинтересован в устойчивости природно-технических систем, в которых природный блок преднамеренно модифицирован. Критерии устойчивости в обоих случаях имеют противоположный характер. Если зарастание пашни служит критерием устойчивости геосиетемы как природного образования, то это) же процесс рассматривается как свидетельство неустойчивости уже природно-технической системы, в данном случае - агрогеосистемы, назначение которой - поддерживать заданные свойства пашни .для получения требуемого урожая определенных культур. Еще пример: осушительная система без поддержки человека приходит в негодность (мелеют каналы, замуляются и зарастают корнями дрены и т.п.), следовательно, природная геосистема восстанавливает свой естественный водный режим, который был до осушения, и это есть критерий ее устойчивости. С точки зрения природно-технической системы эта же ситуация является признаком неустойчивости.

Устойчивость преднамеренно модифицированной геосистемы вместе с встроенным в нее техногенным блоком определяется как способность выполнять заданную социально-экономическую функцию.

Еще раз отметим, что измененные человеком геосистемы, как правило, менее устойчивы, чем первичные, поскольку естественный механизм саморегулирования в них нарушен. Поэтому экстремальные отклонения параметров внешней среды, которые "гасятся" в естественной геосистеме, могут оказаться разрушительными для антропогенной модификации: один заморозок может погубить культурную растительность, пыльная буря за несколько дней может разрушить почвенный слой на распаханной территории.

Техногенный блок природно-технических систем менее устойчив и может существовать только при постоянной поддержке человеком.

Общие подходы к созданию культурных ландшафтов

Высказанный выше лозунг, что отношения человека и природы должны обеспечить гармоничное сочетание суверенных интересов человека и общества со столь же суверенными "интересами" природы материализуется в создании культурных ландшафтов, в которых структура рационально изменена и оптимизирована на научной основе в интересах общества и природы.

Прежде всего надо задуматься, а насколько далеко надо заходить в преобразовании природы, ландшафтов, в частности? Некоторые ученые и специалисты представляют себе будущую среду обитания человечества в виде некоторой сплошной природно-технической системы, насыщенной техническими устройствами, в которой природные элементы будут сохранены лишь частично, или в виде "сплошного города необычной застройки" (Ф.Н. Мильков). Вряд ли это правильно. По-видимому, более обоснованной является идея В.Б. Сочавы - сотворчества с природой. Даже в интенсивно эксплуатируемых ландшафтах природа должна проявляться в полной мере, действуя в союзе с природой, можно добиться больших успехов, нежели пытаясь "покорить" ее.

Очевидно, мы не должны стремиться превратить все ландшафты в культурные, так таежные ландшафты или ландшафты тропических лесов пусть еще долгое время будут природными фабриками кислорода, местом обитания животных и растений, регуляторами водного режима, наконец, запасами древесины и других ресурсов для будущих поколений.

Поэтому многие ландшафты, особенно условно неизмененные и слабоизмененные должны подлежать уходу, уменьшение загрязнения за счет сокращения техногенных выбросов в атмосферу, противопожарные мероприятия, борьба с вредителями и болезнями, санитарные рубки леса, регулирование (ограничение) хозяйственной деятельности. Такую же заботу надо оказывать полупустынным и пустынным ландшафтам.

Второе направление во взаимоотношениях человека и ландшафта - это консервация некоторых ландшафтов, т.е. организация заповедников, природных и национальных парков прежде всего для сохранения генофонда растений и животных, а также в рекреационных, оздоровительных, культурных, водоохранных, почвозащитных, санитарных целях. Хотя это можно осуществить на относительно небольших территориях, но это имеет очень большое значение, вплоть до воспитательных имей.

Третье направление - это оптимизация средне- и сильноизмененных (нарушенных) ландшафтов с целью превращения их в культурные. При разработке критериев оптимизации культурного ландшафта нужно иметь в виду:

1) объектом оптимизации должна быть конкретная геосистема, а именно, ландшафт, а не такая неопределенная вещь, как природная среда, или еще хуже -окружающая среда; это положение вытекает из целостности геосистемы; незнание или игнорирование объективных связей между компонентами геосистемы при воздействии на ее структуру и функционирование приводит к негативным последствиям; внутреннее разнообразие ландшафта создает возможности для многофункционалного использования территории, повышает ее экологические, рекреационные, эстетические качества, в рамках фации или урочища невозможно создать многофункциональную, внутренне разнообразную и поэтому устойчивую среду для жизни человека;

2) при разработке проектов оптимизации ландшафтов надо учитывать разную степень организации его элементов и разную их устойчивость; известно, что иерархически более низкие элементы менее устойчивы к внешним воздействиям;

3) географическая оболочка континуальна, ее элементы - открытые системы, постоянно обменивающиеся энергией и веществом, поэтому локальные воздействия могут распространяться далеко за пределы источника этого воздействия посредством потоков растворов, циркуляцией воздушных масс и т.п., поэтому же эти воздействия трудно локализовать;

4) локальные воздействия обладают кумулятивным эффектом и устойчивые вначале геосистемы могут потерять эту устойчивость и трансформироваться в новые, поэтому надо уметь оценивать буферность геосистемы и не выходить за ее пределы (пример: буферность почвы - способность почвы до определенного предела сохранять активную реакцию при внесении в нее кислот или щелочей).

В связи с изложенным нужны специально организованные фундаментальные исследования геосистем, влияния антропогенных воздействий на их структуру и функционирование, познание и количественное описание механизмов воздействия на устойчивость геосистем. В этом смысле приобретает большое значение моделирование функционирования ландшафта.

Создавая культурные ландшафты, человек повышает их потребительскую стоимость, повышает их продуктивность. Методика оценки суммарной продуктивности ландшафта, на котором расположены земли разного назначения, разработана еще недостаточно.

Обязательно надо оценивать взаимозависимость продуктивностей, искусственное повышение одной из них может привести к снижению другой, как на той же, так и на соседней части ландшафта.

Важно также, какой ценой оплачен рост i-той продуктивности, в частности, каким объемом материальных или энергетических ресурсов, извлекаемых в том числе и из других ландшафтов. Ярким примером была бурная дискуссия о межбассейновых перебросках речного стока. По видимому, общество приняло бы идею перебросок, если бы изначально была бы доказана "межландшафтная" полезность перераспределения водных ресурсов.

Таким образом, совокупность мероприятий по окультуриванию ландшафтов должна основываться на оптимизации не частных продуктивностей, что обычно и делается, а на доказательстве повышения суммарной продуктивности с учетом межландшафтных связей.

В культурном ландшафте надо обеспечивать максимальную производительность возобновляемых природных ресурсов, и прежде всего биологических. Нужно ориентироваться на использование возобновляемых "чистых" энергетических ресурсов, не загрязняющих природную среду; предотвращать нежелательные процессы как природного так и техногенного характера (эрозия почв, заболачивание, засоление, наводнения, оползни, размывы берегов, сели, обмеление рек, загрязнение воздуха, вод, почвы и т.д.).

Надо ли сразу браться за мелиорацию ландшафта, желая сделать его культурным? При существовавшем в СССР "плановом" внедрении мелиораций, особенно водных, фактически ею пытались прикрыть все безобразия при использовании земель. Вместо наведения элементарного порядка в сельскохозяйственном использовании: соблюдение простейших приемов агротехники, хорошие сорта, вовремя посеять, обработать, убрать урожай, кричали: "Давай орошение или осушение!", тем более что это было все за счет бюджета, а не за счет хозяйства.

Помимо мелиорации человек имеет в своем распоряжении достаточно средств и ограничений своей деятельности, что бы реализовать идею культурных ландшафтов.

В создании культурного ландшафта главная роль отводится научной организации его территории. В проекте организации территории следует предусматривать оптимальный набор угодий различного назначения, рациональное соотношение их площадей, взаимное расположение, форму и размеры, режим использования, необходимые мелиорации, меры охраны.

Эти решения определяются, с одной стороны, социальным заказом, а с другой - строением самого ландшафта и тем наследием, которое оставила предшествующая хозяйственная деятельность. Нужно иметь в виду, что интересы экономики и охраны природы не всегда совпадают, нужно искать компромисс, отдавая предпочтение сохранению природы, так как это является долговременным фактором жизни людей на данной территории. Часто вступают в противоречие и интересы различных отраслей производства: например, при создании водохранилищ повсеместно возникает конфликт между интересами гидроэнергетики, сельского хозяйства, рыболовства. Особенно сложная ситуация складывается в густонаселенных давно освоенных районах с напряженным земельным балансом, где нужны резервные территории для развития населенных пунктов, коммуникаций, оздоровительных и природоохранных зон.

С точки зрения функционирования ландшафта можно высказать еще ряд требований при превращении его в культурный:

культурный ландшафт не должен быть однообразным, кстати, это диктует и его изначальное природное сложное морфологическое строение, которое в общем-то затрудняет использование земель, например, в Нечерноземной зоне России, где распространены холмисто-моренные таежные ландшафты с большим количеством болот и переувлажненных минеральных почв, с чередованием небольших массивов пашни, лугов с лесными массивами, затруднено применение сельскохозяйственной техники, но проводившееся в одно время укрупнение полей, борьба с мелкоконтурностью вряд ли оправданы; лучше технику приспосабливать к ландшафту, чем провоцировать эрозию почвы и другие нежелательные последствия:

2) в культурном ландшафте не должно быть антропогенных пустошей, заброшенных карьеров, отвалов, свалок, тужащих источниками загрязнения, все они должны быть рекультивированы;

3) при организации территории надо стремиться к увеличению площади под растительным покровом, включая посевы сельскохозяйственных культу, среди которых обязательно должны быть травы, рекультивируемые площади желательно занимать древесными насахдениями, устраивать природоохранные зоны в виде древесно-кустарниховых полос;

4) на части культурного ландшафта желательно экстенсивное приприспособительное использование земель, так как естественные ценозы довольно эффективно используют солнечную энергию и при определенных условиях экономически не менее выгодны, чем посевы культурных растений, при разумном уходе за лесами, естественными путами, пастбищами и даже болотами (особенно верховыми) с них можно получать много полезных вещей для человека и это будет способствовать охране природы;