Лекція 10: ландшафтно-екологічне прогнозування

Питання для самопідготовки

1. Дати порівняння основним методам оцінювання стійкості геосистем.

2. Навести приклади екологічних ризиків.

1. Зміст та просторово-часові масштаби прогнозу.

2. Основні методи прогнозування.

3. Ландшафтно-екологічне, прогнозне картографування.

Поняття прогнозу визначається як науково обґрунтоване судження щодо можливих станів об'єкта у майбутньому, а прогнозування - як процес розробки прогнозу. Ландшафтно-екологічне прогнозування можна визначити як наукові дослідження геосистем з метою визначення ймовірностей змін їх станів, просторових взаємодій, можливостей виконання різних функцій у майбутніх умовах зовнішнього середовища, включаючи в поняття останнього і проектовані антропогенні впливи. Ландшафтно-екологічний прогноз - результат цього прогнозування і може бути представлений у прогнозних картах, графічних та математичних моделях або у вербальній (описовій) формі.

Можливою рисою ландшафтно-екологічного прогнозу є його поліваріантність - тобто прогноз кількох можливих (ймовірних) змін геосистем у майбутньому. Ця особливість зумовлена імовірнісним характером змін геосистем та зовнішніх впливів на них. Процес зміни станів геосистем контролюється багатьма факторами, більшість із яких випадкові (стохастичні). Точно передбачити їх принципово неможливо (не стільки через наше недостатнє знання природи, скільки внаслідок її стохастичності), тому потрібно: для кожного виду геосистеми встановити ті види геосистем, у які вона потенційно може перейти за деякий часовий інтервал; для кожного з цих переходів визначити ймовірність його здійснення. До цього і має зводитись ландшафтно-екологічне прогнозування – для кожної геосистеми визначити ймовірності, з якими вона за визначений інтервал часу може перейти із свого початкового стану до іншого або змінитися на геосистему іншого виду.

Ландшафтно-екологічні прогнози розрізняються за просторовим та часовим масштабами. Під просторовим масштабом прогнозування мається на увазі ранг геосистем, зміни яких прогнозуються, та площа території, для якої складається прогноз. Часовий масштаб визначається часом упередження прогнозу - тобто відрізком часу, на який прогнозується ландшафтно-екологічна ситуація.

З точки зору вирішення практичних завдань, пов’язаний з ландшафтно-екологічним обґрунтуванням проектування природно-технічних систем та управління ними, прогнози за часовим масштабом доцільно поділяти на такі типи:

оперативні прогнози (строк упередження - до одного року). Прогнозуються зміни станів геосистем, зумовлені процесами сезонної динаміки з характерними часами порядку 10°-10² діб. У практичному відношенні оперативні прогнози здебільшого є управлінськими, тобто призначені для прийняття рішень по управлінню певної соціальної функції, яку має виконувати геосистема (призначення норм та строків поливів, визначення оптимальних строків агротехнічних заходів тощо);

короткострокові прогнози (строк упередження до 5 років). Прогнозуються зміни станів геосистем, зумовлені динамічними процесами з ХЧ порядку 10° років (осолонцювання, засолення ґрунтів, зміна хімічного складу та ступеня мінералізації ґрунтових вод, глибини залягання їх рівня, вміст забруднюючих речовин у різних геогоризонтах). Ці процеси переважно ландшафтно-флуктуаційної природи, сукцесія за такий час проявитися не встигає. Прогноз здебільшого управлінський. За ним приймаються рішення, що здійснюються, наприклад, протягом однієї ротації сівозміни (визначаються оптимальні строки плантажної оранки, гіпсування грунтів тощо). Можуть складатися також короткострокові конфірмативні прогнози, тобто такі, які підтверджують або спростовують припущення щодо можливості виникнення небажаних змін геосистем при їх певному використанні;

середньострокові прогнози (строк упередження до 25-50 років). Прогнозуються зміни геосистем сукцесійного характеру (ХЧ порядку 10¹-10² років), перебудова ландшафтних територіальних структур (мережі ландшафтних меж), зміни горизонтальних динамічних зв'язків між геосистемами. Середньострокові прогнози виконуються при ландшафтно-екологічному обґрунтуванні проектів меліоративних, містобудівних, рекреаційних та інших природно-технічних систем. Вони можуть бути конфірмативного (обґрунтовується або відхиляється можливість реалізації певного проекту, наприклад, створення в даному регіоні меліоративної системи, будівництва АЕС тощо) або планіфікаційного типу (прогноз є основою проектування природно-технічнихсистем, обгрунтування оптимальних проектних рішень по функціональному використанню геосистем, необхідних природоохоронних заходів тощо);

довгострокові прогнози (строк упередження більше - 50 років). Складаються для визначення загальних тенденцій ландшафтно-сукцесійних та еволюційних змін геосистем і мають переважно теоретичне значення.

За просторовим масштабом ландшафтно-екологічні прогнози поділяються на:

локальні - об'єктами прогнозування є геотопи, наногеохори, мікрогеохори, ландшафтні смуги, ПГ-ланки, ГТГ-сектори, окремі біоцентри, басейнові ЛТС 1-го, 2-го, рідше 3-го порядків. В адміністративному відношенні локальні прогнози відповідають території господарства, лісництву, іноді - кільком полям сівозміни;

субрегіональні, об'єктами яких є мезо- та макрогеохори, ландшафтні яруси, парадинамічні райони, ПГ-смуги, басейни 3-4 порядків, біоцентрично-сітьові структури. Складаються вони для адміністративних районів, областей, території великого міста, значних за розмірами меліоративних систем, національних парків;

регіональні прогнози охоплюють геосистеми регіональних рангів (ландшафтні зони, провінції, басейни великих річок (Дніпра,. Дністра та їн.). Об'єктами прогнозування є макрогеохори, ландшафтно-екологічні райони та підрайони, ПГ-сектори, парадинамічні райони, рідше - ландшафтні яруси, басейни річок вище 4-го-порядку;

субконтинентальні прогнози складаються на великі одиниці ландшафтно-екологічного районування - субконтинент, пояс у межах континенту або на цілу середню (типу України, Франції) та велику за розмірами державу. Об'єктами прогнозування можуть бути таксони ландшафтно-екологічного районування, рангом менші від субконтиненту (зони, провінції, області, райони), басейни великих річок.

Основні методи прогнозування такі: логічних розумових висновків, експертних оцінок, ландшафтно-екологічних аналогів, балансовий, статистичні (аналіз часових рядів, регресійний аналіз тощо), імітаційного моделювання, прогнозування за сукцесійними рядами геосистем, прогнозування за допомогою матриць Маркова.

Вибір методу прогнозування залежить від наявної інформації про геосистеми та зовнішні впливи на них, а також від просторово-часового масштабу прогнозу. Розглянемо найбільш відповідні для ландшафтної екології методи прогнозування.

Метод логічних розумових висновків (його також називають методом наукової спекуляції) грунтується на знанні загальних закономірностей змін геосистем при дії на них певних природних або антропогенних факторів. Інформаційне забезпечення прогнозування складають загальні відомості про природу регіону і теоретичні положення ландшафтної екології та інших наук. Оскільки фактологічна забезпеченість прогнозування слабка, роль інтуїції, наукової грамотності дослідника мають вирішальне значення для обгрунтованості прогнозу. Прогноз, складений за цим методом, - попередній, його слід деталізувати більш досконалими методами.

Методи експертного оцінювання досить різноманітні. Суть їх полягає в підборі групи експертів, їх опитуванні за спеціально складеними анкетами, в яких чітко сформульовані питання щодо майбутніх станів геосистем, та статистичній обробці отриманих даних (експертних оцінок). В результаті цієї обробки обґрунтовується деякий єдиний прогнозний висновок. Виділяються дві групи експертних методів - індивідуальні (висновки експертів незалежні, до того ж виключаються їх взаємні консультації при складанні прогнозу) та колективні експертні методи (прогноз складається при колективній роботі експертів, яка організована за певними правилами «ділових ігор»).

Експертні методи доцільно застосовувати у випадках, коли: немає достатнього фактологічного матеріалу для прогнозування іншими методами; прогноз необхідно скласти в стислий строк, за який не вдається провести польових ландшафтно-екологічних досліджень; прогнозуються зміни геосистем до принципово нових видів антропогенних впливів, яких раніше геосистеми не зазнавали.

Метод ландшафтно-екологічних аналогів полягає в пошуку для геосистеми, для якої складається прогноз, її аналогів - геосистем аналогічного виду, але таких, які деякий час знаходилися під впливом фактора, зміни в результаті дії якого необхідно прогнозувати. Оскільки абсолютно ідентичних геосистем відшукати практично неможливо, результати прогнозу орієнтовні, хоч їх і можна представити в кількісній формі.

Статистичні методи прогнозування (регресійного та факторного аналізів, екстраполяції, часових рядів) дають вірогідні результати при наявності вибірки великого об'єму, їх можна використовувати і при обробці малих вибірок, але в цьому випадку результати прогнозу будуть орієнтовними, оскільки довірчі інтервали оцінок досить широкі.

Прогнозування за схемами ландшафтної сукцесії - специфічний метод ландшафтної екології. Знаючи позиції геосистеми на сукцесійному ряду та напрям сукцесії вздовж нього, для будь-якої геосистеми можна визначити можливу послідовність її змін на інші. Якщо для досліджуваного регіону сукцесійні схеми побудовані, то для отримання прогнозу необхідно лише визначити для кожного ландшафтно-сукцесійного ряду, в якому напрямі при певному впливі на геосистеми відбуватимуться їх зміни — в бік клімаксової геосистеми чи ініціальної.

Визначення цього напряму ґрунтується на знанні загальних закономірностей змін геосистем при їх функціональному використанні, що проектується, або при прогнозованих змінах зовнішнього середовища (потепління чи похолодання клімату тощо). Так, при зрошенні степових геосистем слід чекати на їх зміни в таких напрямах. Вздовж гідроморфного ряду зміни йдуть у бік ініціальних геосистем, вздовж ксероморфного - до клімаксової. Це зумовлено додатковим зволоженням ґрунтової товщі геосистем, підняттям рівня ґрунтових вод, незначною зміною мікро- та мезоклімату в бік його більшої вологості. Якщо зрошувальні норми екологічно обгрунтовані і забезпечується промивний тип водного режиму геосистеми, то внаслідок розсолення грунтів геосистеми вздовж галоморфного ряду прямують до клімаксу, а за умови достатнього дренажу така сама тенденція характерна і для галогідроморфного сукцесійного ряду.

Прогнозування за матрицями Маркова полягає у визначенні для кожної геосистеми ймовірностей її перебування в різних станах (або заміни геосистеми одного виду іншими) на кожний з моментів часу послідовно заданих через визначену кількість часових інтервалів.,

При вирішенні багатьох завдань ландшафтно-екологічної оптимізації території дуже зручно результати прогнозування подати в картографічній формі. Тому прогнозну карту слід розглядати як основний документ ландшафтно-екологічного прогнозування. Вона складається на контурній основі ландшафтної карти, але, на відміну від неї, моделює не сучасну ландшафтну структуру, а прогнозовану. У зв'язку з цим зміст контурів прогнозної карти інший, а їх сітка може бути трансформована (якщо прогнозується зміщення ландшафтних меж, поява нових та зникнення деяких існуючих на даний час геосистем тощо).

Зміст прогнозної карти визначається її призначенням та методом, за яким був отриманий ландшафтно-екологічний прогноз. Так, якщо прогнозування здійснене за ландшафтно-сукцесійною схемою, його результати можна показати на карті, для кожного контуру якої вказується ряд послідовності можливих змін геосистем. Якісним фоном виділяються контури, для яких прогнозуються небажані (катастрофічні в екологічному відношенні) зміни.

За оцінками середнього часу функціонування геосистеми до виникнення відмови даного виду можна скласти карти прогнозованого часу, на який очікується певна зміна геосистем (їх осолонцювання, гідроморфізація, засолення, інтоксикація тощо). Прогнозної карти можуть бути ефективно використані при визначенні строків та ареалів проведення природоохоронних заходів.

Дата добавления: 2013-12-13