Техно-природные системы

12.1 Сущность природно-техногенных систем

Существует взгляд на измененный ландшафт как на природно-техническую (геотехническую) систему, состоящую из двух блоков – природного и техногенного. Это один из возможных аспектов исследования взаимодействий между техническим устройством и его природной средой. Системный подход допускает построение множества систем при наличии каких-либо связей между любыми объектами. Обычно один и тот же объект участвует в разных системах связей. Так, техническое устройство несомненно является частью различных социально-экономических и инженерных систем – энергетического или индустриального комплекса, экономического района, территориально производственного комплекса и т. п. В качестве такового оно выполняет определенные социально- экономические функции. В ландшафте же любое подобное устройство – заводской комплекс, плотина или отвал пустой породы – участвует в системе природных связей и, как уже отмечалось, также выполняет – вольно или невольно – определенные природные (физико-географические) функции. Ландшафтоведа интересует именно этот аспект геотехнической системы. Он не должен заниматься, скажем, инженерно–строительными проблемами, возникающими при сооружении плотины, не его обязанность выявить экономический эффект, получаемый в результате ее сооружения; но задача ландшафтоведа состоит в изучении функционирования плотины в ландшафте, и это может дать немало полезных практических выводов для инженеров-проектировщиков и экономистов. Город представляет интерес для ландшафтоведа не в отношении этажности, архитектурных ансамблей или коммунально-бытового хозяйства, а в отношении природных процессов, возникающих в результате взаимодействия застройки с «вмещающими» геосистемами.

Есть еще одна прикладная сторона в рассматриваемой проблеме. Можно сказать, что технические устройства в определенном смысле интересуют ландшафтоведа до того, как они будут сооружены, когда он дает оценку геосистем с точки зрения возможности, целесообразности и условий создания этих устройств. Но это особое направление исследований, относящихся к прикладному ландшафтоведению и, кстати сказать, полностью опирающееся на фундаментальное и строго научное исследование геосистем, их структуры, функционирования и развития.

Надо добавить, что взаимоотношение природной среды и технических устройств далеко не исчерпывает всех проблем взаимодействия человеческой деятельности с геосистемами, и геотехнические системы – лишь частный случай в ряду ландшафтов, испытывающих на себе человеческое воздействие.

В результате человеческой деятельности появилось множество модификаций первичных геосистем. Все они являются производными от того или иного природного инварианта. Каждый природный инвариант может быть представлен разнообразными модификациями, происходящие из одного корня под влиянием распашки, выпаса скота, застройки, промышленного загрязнения, мелиорации и других воздействий. Эти модификации представляют собой то более, то менее устойчивые, но обычно временные состояния, которые можно рассматривать как своего рода сукцессионные стадии процесса деградации или восстановления первичной геосистемы. Исследования устойчивости техногенных модификаций геосистемы и их динамических отношений составляет одну из важнейших задач в ланшафтоведении.

12.2 Устойчивость природно-техногенных систем

Понятие устойчивости имеет разный смысл, когда речь идет о первичных геосистемах и об их производных модификациях. Когда мы рассматривали вопросы устойчивости геосистем как таковых к техногенным воздействиям, нас интересовала их способность возвращения к исходному состоянию после нарушений – как правило, непреднамеренных. Проблема же устойчивости модификаций сводится к тому, чтобы выяснить их способность сохранять преднамеренно нарушенное состояние, включая все новообразования, внесенные человеком: плантации, посевы, сооружения и т.п. Критерии устойчивости в обоих случаях имеют в сущности противоположный характер. Если зарастание пашни и быстрое восстановление лесной растительности служит признаком устойчивости геосистемы как природного образования, то те же процессы рассматриваются как свидетельства неустойчивости ее модификации с заданными качествами, а именно давать постоянные, устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур. Устойчивость различного рода модификаций и новообразований в геосистемах определяется социально-экономическими критериями (способностью выполнять заданную социально-экономическую функцию), которые могут оказаться в противоречии с естественнонаучными критериями устойчивости.

Измененные геосистемы, как правило, менее устойчивы, чем первичные, поскольку естественный механизм саморегулирования в них нарушен. Поэтому некоторые экстремальные отклонения параметров внешней среды, которые «гасятся» в естественном ландшафте, могут оказаться катастрофическими для антропогенной модификации: единичный ливень смывает верхний слой почвы, однодневный заморозок губит культурную растительность, пыльная буря за несколько дней уносит сотни миллионов тонн почвенных частиц.

Как уже отмечалось, антропогенно-техногенные новообразования в ландшафте не способны к самостоятельному развитию и существуют только благодаря постоянной поддержке со стороны человека. К самым неустойчивым образованиям относятся посевы монокультур. Часто приводимый пример «рисовых ландшафтов» муссонных тропиков только подтверждает это правило. Рисовые плантации существуют лишь благодаря постоянной и упорной борьбы людей с природной стихией, с муссонными ливнями, катастрофическими наводнениями, тайфунами, буйной тропической растительностью, благодаря поддержанию искусственного водного режима и искусственному восполнению потерь почвенного плодородия. В ландшафтах с культурной растительностью наиболее существенные черты инвариантной структуры всей системы затронуты не глубоко, и им присуща обратимость. Восстановление утраченного или нового равновесия – лишь вопрос времени.

Существует предложение считать необратимыми такие модификации, время существования которых превышает продолжительность жизни одного человеческого поколения. Этот критерий, возможно, имеет некоторый практический смысл, но является сугубо условным. Так, процесс восстановления (после рубки) первичных лесов (150-250 лет) пришлось бы считать необратимым, хотя по всему своему существу он может служить примером типичного обратимого процесса. Многие временные модификации ландшафтов кажутся нам устойчивыми и необратимыми только потому, что не прошло достаточно времени для восстановления первичного состояния геосистемы, притом обычно человек препятствует восстановительному процессу повторяющимся вмешательством (повторные вырубки, выпас скота и т. п.)

Степень устойчивости и долговечность антропогенно-техногенных новообразований в геосистемах зависят от многих условий, и прежде всего от глубины преобразования исходной системы. В свою очередь возможность такого преобразования зависит от таксономического ранга геосистемы и от того, на какие компоненты направлено воздействие. Степень устойчивости геосистем находится в прямой зависимости от их ранга, т.е. растет «снизу – вверх» - от фаций к урочищам, от урочищ к ландшафтам. И с этим фактом нельзя не считаться при воздействии на природные комплексы. Рассматривать и целую ландшафтную зону, и кучу камней на обочине дороги как качественно равноценные и одинаково «антропогенные ландшафты» также ошибочно, как признавать равнозначность всех компонентов. Планируя долговременные мероприятия по использованию, улучшению, охране ландшафтов, т.е. по их оптимизации, вряд ли достаточно исходить из сроков, определяемых длительностью жизни одного поколения людей.

Дата добавления: 2014-01-03