Тема 5. Природно-ресурсный потенциал территории. Неравномерность запасов природных ресурсов по территории. Размещение производства

1. Природные системы и их свойства

2. Ресурсы природно-территориальных комплексов

3.Природно-ресурсный потенциал

Природные системы - это сложные пространственно-временные образования. Они характеризуются наличием природных компонентов, соподчинённых комплексов более низкого ранга, тесных взаимосвязей между компонентами и комплексами системы. Совокупность наиболее устойчивых связей между компонентами и соподчинёнными комплексами системы получило название структуры. Различают пространственную и временную структуры. Первая рассматривается как порядок расположения составных частей природной системы, их соотношение и характер взаимосвязей между ними по горизонтали и вертикали. Временная структура проявляется в виде сезонной ритмики и многолетней перестройки связей. Изучение структуры позволяет определить инвариантные (т.е. самые устойчивые) свойства природных систем и дать оценку их нарушенности в результате антропогенного воздействия.

С понятием "структура" связаны современные представления о целостности, устойчивости и изменчивости природных систем. Целостность - это внутреннее единство системы, обусловленное тесными взаимосвязями между её составными частями. Благодаря взаимосвязям, изменение одних компонентов природы неизбежно ведёт к изменению других, что в конечном итоге может привести к перестройке всей структуры.

Устойчивость чаще всего рассматривается как свойство природных систем сохранять или восстанавливать свою структуру и функции при воздействии внешних (в том числе антропогенных) факторов. Она характеризует способность систем нормально функционировать в определённом диапазоне значений физико-географических условий и техногенных нагрузок

Известно, что разные ландшафты в зависимости от своих свойств по - разному реагируют на одно и то же воздействие - одни изменяются в большей степени, другие - в меньшей. В то же самое время один и тот же комплекс неодинаково реагирует на разные воздействия: он может мало измениться под влиянием одних факторов и очень сильно - под влиянием других. Поэтому устойчивость систем приходится рассматривать по отношению к каждому фактору отдельно, так что число возможных ситуаций оказывается весьма значительным. В каждой конкретной ситуации механизмы устойчивости и её порог имеют свои особенности и в каждом случае следует искать как "слабое звено", так и рычаги стабилизации.

Представление об устойчивости тесно связано с понятием "состояние природных систем". Состояние системы можно определить как характеристику её важнейших свойств за определённый более или менее длительный промежуток времени (сезон, год, многолетний период). Используя это понятие, М.Д. Гродзинский (1987) выделил три формы проявления устойчивости геосистем: а) инертность - способность геосистем сохранять своё исходное (или близкое к нему) состояние в течение заданного временного интервала; б) восстанавливаемость - способность геосистем за определённый промежуток времени возвращаться в исходное (или близкое к нему) состояние после выхода из него в результате действия внешнего фактора; в) пластичность - наличие у геосистем нескольких устойчивых состояний и их способность при внешнем воздействии переходить из одного состояния в другое, сохраняя свои инвариантные свойства.

На основе представления об устойчивости сформулировано понятие "устойчивое состояние природных систем". Устойчивым считается состояние системы, к которому она самопроизвольно возвращается, будучи выведена из него внешними силами (Экосистемы..., 1989). В естественных условиях оно поддерживается за счёт механизма саморегулирования. Однако в настоящее время, когда антропогенные нагрузки на природу часто превышают порог устойчивости, этот механизм уже не срабатывает и природные системы переходят в неустойчивое, а нередко и в критическое состояние. В последнем случае происходит качественная перестройка систем, которая ведёт к смене структуры и изменению реакции на внешнее воздействие.

В отличие от устойчивости изменчивость природных систем рассматривается как их способность под действием внешних и внутренних сил переходить из одного состояния в другое. Среди компонентов природы наиболее подвержены изменению атмосферный воздух и воды, наибольшей устойчивостью обладают горные породы и рельеф, промежуточное положение занимают биота и почвы. Изменения могут быть обратимыми и необратимыми. Если природный комплекс после какого-либо внешнего воздействия изменился, но затем возвратился в исходное (или близкое к нему) состояние, говорят об обратимых изменениях. Последние обычно связаны с нарушением так называемых "вторичных" компонентов ландшафта - биоты, почв, водного режима. Если после вмешательства извне восстановления прежнего состояния не происходит, говорят о необратимых изменениях. Необратимые изменения чаще всего проявляются при нарушении "первичных" компонентов ландшафта, особенно литогенной основы (например, при образовании карьеров или оврагов).

По глубине трансформации природных систем различают изменения в ходе функционирования, динамики и развития. Функционирование ‑ это совокупность процессов передачи и превращения вещества и энергии в системе, поддерживающих её в определённом состоянии. В результате этих процессов происходят небольшие количественные изменения компонентов природы, которые обычно имеют ритмический (суточный, сезонный, межгодовой) характер.

Под динамикой понимаются направленные изменения природной системы, которые совершаются в рамках её структуры и носят обратимый характер. К ним можно отнести сукцессии экосистем (последовательные смены их биоценозов), восстановительные смены их состояний (например, восстановление биогеоценозов после вырубок, пожаров, выпаса скота) и другие. В процессе динамики происходят более глубокие изменения, чем при функционировании, но они не ведут к качественной перестройке структуры, а лишь подготавливают её.

От динамики отличают развитие (эволюцию) ‑ необратимые направленные изменения природной системы, ведущие к коренной перестройке её структуры. Оно выражается в качественном преобразовании компонентов природы и формировании новых ландшафтов, что связано как с внешним воздействием (природным или антропогенным), так и с внутренними причинами (саморазвитием). В естественных условиях смена структуры происходит постепенно (например, зарастание озёр, заболачивание лесных биогеоценозов и т.п.), однако при интенсивном антропогенном воздействии она может идти очень быстро и нередко приводит к полной деградации исходных ландшафтов.

Изменения природных систем обычно начинаются с изменения одного - двух компонентов, остальные трансформируются благодаря наличию вертикальных и горизонтальных связей, т.е. возникшие однажды нарушения служат началом "цепной" реакции в природе. Вертикальные связи выражаются в обмене веществом и энергией между компонентами геосистемы (водами, почвами, растительностью и др.). Их анализ необходим для прогноза изменений слабо изученных компонентов на основе хорошо изученных, а также для управления воздействием на один компонент с целью получения положительного эффекта от других. Горизонтальные связи проявляются в обмене веществом и энергией между соседними геосистемами (более низкого и равного рангов). Их изучение позволяет: а) определить пространственный ареал действия инженерных сооружений на природу, что очень важно для выявления зоны возможного загрязнения; б) проанализировать возможность воздействия на один ландшафт с целью положительного изменения другого.

Связи могут быть прямыми (воздействие передаётся с выхода одной системы на вход другой) и обратными (воздействие передаётся "назад" по цепочке связей с выхода системы на её вход). Обратные связи разделяют на положительные и отрицательные. При положительной обратной связи выходной импульс усиливает воздействие на входе, что часто нарушает равновесие в системе (например, при образовании лавин). При отрицательной обратной связи выходной импульс ослабляет действие входного сигнала и обычно ведёт к стабилизации системы (например, уменьшение стока в озеро сокращает площадь его зеркала, а тем самым и величину испарения, что восстанавливает его водный баланс). Отрицательные обратные связи выступают в качестве “рычага” саморегулирования природных систем и, следовательно, определяют их устойчивость и структуру.

Саморегулирование рассматривается, как способность систем без вмешательства извне поддерживать своё состояние, несмотря на изменение внешних факторов (например, сохранение биогеоценозом одного уровня продуктивности в разные по погодным условиям годы). Саморегулирование осуществляется до тех пор, пока процессы, протекающие в природной системе, способны нейтрализовать нежелательные воздействия. Если защитные механизмы истощаются, она либо разрушается, либо должна изменить свою структуру. Способность системы к изменению структуры путём перестройки её внутренних связей получила название самоорганизации (Арманд, 1988).

Благодаря саморегулированию и самоорганизации природные системы могут поддерживать экологическое равновесие - сбалансированное соотношение между приходом и расходом вещества и энергии. В этом случае нарушения, связанные с внешним воздействием, как бы компенсируются влиянием процессов саморегулирования и самоорганизации. В результате формируются относительно устойчивые системы, способные поддерживать состояние динамического равновесия с окружающей природной средой. Нарушение равновесия нередко ведёт к подрыву природно-ресурсного потенциала (например, падению биологической продуктивности), поэтому поддержание или восстановление равновесного состояния систем является одной из предпосылок рационального использования и охраны природных ресурсов.

Рассмотренные свойства природных систем определяют условия использования этих систем в хозяйственной деятельности человека. Их использование позволяет удовлетворить различные потребности человеческого общества. В связи с этим возникло представление о социально-экономических функциях ландшафтов и экосистем. Социально-экономическими функциями ландшафтов называют удовлетворение ими материальных, экологических и других потребностей людей в процессе взаимодействия общества и природы (т.е. хозяйственное назначение и использование ландшафтов). Исходя из этого природные комплексы могут рассматриваться как: а) ресурсосодержащие и ресурсовоспроизводящие системы, располагающие возобновимыми и невозобновимыми ресурсами и способные воспроизводить биоту, почвенное плодородие и частично воду; б) средообразующие и средовоспроизводящие системы, которые поддерживают необходимые для человека условия жизни я выступают как среда для отдыха и восстановления здоровья населения; в) пространственный базис, место размещения хозяйственной деятельности и расселения людей; г) природоохранные системы, сохраняющие экологическое разнообразие в природе и соответственно редкие виды растений и животных; д) системы, способные трансформировать и разлагать загрязнения в виде отходов производства и тем самым предотвращать или ослаблять негативные последствия для жизни и деятельности человека; е) природная лаборатория для изучения механизмов взаимосвязей между биотическими и абиотическими компонентами геосистем с целью разработки путей рационального использования богатств природы (Геоэкологические основы..., 1989).

Природные системы (ландшафты) в большинстве случаев полифункциональны, т.е. они могут выполнять несколько функций одновременно. Вместе с тем существуют и взаимоисключающие потребности, приводящие к ограничению числа выполняемых функций (например, застройка территории исключает возможность развития земледелия). В ряде случаев возможность выполнения функций данным ландшафтом зависит от характера использования смежных, а иногда и весьма удалённых комплексов.

Поскольку потребности общества и средства их удовлетворения изменяются, происходит и смена функций ландшафтов. При смене функций ландшафтов различают две группы ситуаций. Первая связана с "первичным" хозяйственным освоением ещё не вовлечённых в использование территорий. При этом ландшафты, ранее представлявшие собой чисто природные комплексы, впервые приобретают социально-экономическую функцию. Вторая группа ситуаций связана с изменением функций используемых территорий. Это направление характерно для уже освоенных районов, в которых проявившиеся новые потребности не могут быть удовлетворены за счёт "первичного" освоения. Данная ситуация отражает тенденцию, связанную с переходом старообжитых территорий к более интенсивному развитию.

Ресурсы природно-территориальных комплексов. На данном уровне подразделения учитывается комплексность природно-ресурсного потенциала территории, вытекающая из соответствующей комплексной структуры самой ландшафтной оболочки. Каждый ландшафт (или природно-территориальный комплекс) обладает определенным набором разнообразных видов природных ресурсов. В зависимости от свойств ландшафта, его места в общей структуре ландшафтной оболочки, сочетания видов ресурсов их количественные и качественные характеристики меняются очень существенно, определяя возможности освоения и организации материального производства. Часто возникают такие условия, когда один или несколько ресурсов определяют и направление хозяйственного развития целого региона. Практически любой ландшафт имеет климатические, водные, земельные, почвенные и другие ресурсы, но возможности хозяйственного использования весьма различны. В одном случае могут складываться благоприятные условия для добычи минерального сырья, в других — для выращивания ценных культурных растений или для организации промышленного производства, курортного комплекса и т.д. На этом основании выделяются природно-ресурсные территориальные комплексы по наиболее предпочтительному (или предпочтительным) виду хозяйственного освоения. Они делятся на: 1) горно-промышленные, 2) сельскохозяйственные, 3) водохозяйственные, 4) лесохозяйственные, 5) селитебные, 6) рекреационные и др.

Выполнение природными системами социально-экономических функций зависит от: а) потенциала систем (ландшафтов); б) деятельности человека по использованию этого потенциала.

Потенциал ландшафтов определяется как предельный запас производственных и экологических ресурсов ландшафтов, который можно использовать без существенного нарушения их свойств и функций. Производственные ресурсы - это компоненты и элементы природы,, используемые в процессе материального производства (биота, земли, воды и др.), экологические ресурсы включают средообразующие компоненты природных систем (рекреационные, лечебные, эстетические и др.). Для конкретных практических целей выделяют частные потенциалы ландшафтов, к которым относят биотический, водный, минерально-ресурсный, строительный, рекреационный, природоохранный потенциалы, потенциал самоочищения (Охрана ландшафтов, 1982).

Биотический потенциал понимается как способность гео- и экосистем производить биомассу, создавать условия для постоянного повторения этого процесса, поддерживать и восстанавливать плодородие почв. Интегральной мерой биотического потенциала служит величина ежегодной первичной биологической продукции. В каждой гео– и экосистеме существует свой предел возобновления, который определяет допустимую возможность эксплуатации.

Водный потенциал - это способность ландшафтов и экосистем трансформировать получаемую из атмосферы влагу таким образом, чтобы она использовалась не только растительностью, но и образовывала относительно замкнутый круговорот воды, который может быть использован человеком. Свойства ландшафтов и их антропогенные изменения влияют прежде всего на почвенное и биологическое звенья круговорота, а также на структуру водного баланса в целом. Границы между различными природными системами (лесными, болотными и др.) и угодьями (обработанными полями, вырубками и др.) одновременно являются границами резкого изменения поверхностного стока, транспирации и валового увлажнения территории (разности между осадками и поверхностным стоком).

Минерально-ресурсный потенциал понимается как способность ландшафтов аккумулировать или изменять (в течение геологических периодов) отдельные вещества или носители энергии, которые могут быть использованы для нужд общества (в качестве минералов, энергоносителей, строительных материалов и т.д.). Минеральные ресурсы считаются невозобновимыми, но эта невозобно-вимость не всегда является абсолютной. Часть из них может возобновляться в ходе геологических циклов, хотя продолжительность последних несоизмерима с этапами развития человеческого общества и скоростью расходования земных недр.

Строительный потенциал рассматривается как наличие в ландшафте подходящих природных условий для застройки территории (в качестве жилья, коммуникаций и т.д.). Учёт структуры, свойств и эстетики ландшафтов особенно необходим в ландшафтном проектировании (Вергунов и др., 1991). Конкретные свойства геосистем определяют размещение строительного объекта, его функции, внешний вид и содержание. Проектирование крупных г парков и лесопарков предусматривает сохранение исходного ландшафта, где необходимые искусственные компоненты лишь дополняют природные.

Рекреационный потенциал - это совокупность природных и культурно-исторических условий, оказывающих положительное влияние на человеческий организм и обеспечивающих восстановление здоровья и работоспособности человека. Рекреационные ресурсы включают ту часть природных ресурсов, которые могут быть использованы для отдыха, туризма, санаторно-курортного лечения. Введено понятие "рекреационные ландшафты". К ним относятся природные комплексы, предназначенные или преобразованные для выполнения ими рекреационных функций (ландшафты зелёной зоны городов, лесопарковые комплексы, курортные зоны, живописные местности с удобными пляжами и чистыми водоёмами и др.).

Потенциалом самоочищения называют способность природных систем разлагать и выносить загрязняющие вещества различного происхождения, устраняя при этом их вредное воздействие на население и хозяйство. В самом общем виде потенциал самоочищения (Р_с) может быть характеризован отношением количества вынесенных загрязнителей (М_в) к их накоплению (М_н) в ландшафте за тот же период:

p_c = М_в/М_н.

Исходя из этого соотношения, можно выделить: а) ландшафты с высоким потенциалом самоочищения, когда выносится большая часть загрязнителей - Рс > 1,0 (хорошо дренируемые геосистемы с промывным режимом почв); б) ландшафты со средним потенциалом, когда выносится значительная часть загрязнителей - Рс = 0,5 - 1,0 (недостаточно дренируемые территории с участками заболоченных почв); в) ландшафты с низким потенциалом самоочищения и высокой способностью к аккумуляции - Рс < 0,5 (заболоченные низины и поймы рек, болота, слабопроточные озёра).

Природоохранный потенциал понимается как свойство ландшафтов (прежде всего охраняемых территорий) сберегать или восстанавливать генофонд, биологическое разнообразие и устойчивость природных систем.

Рациональное использование потенциала природных систем требует учёта их целостности и структуры, определения функционального назначения систем и их устойчивости к выбранному виду антропогенного воздействия, анализа возможных изменений в природе, разработки мер по предупреждению негативных последствий. Необходимо * соблюдать главный принцип природопользования - изъятие производственных и экологических ресурсов не должно выходить за рамки рассмотренных потенциалов, ибо их превышение ведёт к разрушению естественного механизма регулирования природных систем. Только выполнение этого условия гарантирует сохранение нормального состояния окружающей среды и возможность существования человеческого общества.