Оптимизация взаимодействия природных и антропогенных геосистем Чувашской Республики

УДК 502.7

В.Н. ИЛЬИН, ИВ. НИКОНОРОВА

ОПТИМИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ГЕОСИСТЕМ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ*

Ключевые слова: антропогенизация геосистем, устойчивое развитие, экодиагностика, экологический каркас территории, антропогенные нагрузки, природные комплексы ранга типов местностей.

Наиболее приемлемый путь оптимизации взаимодействия природных и антропогенных геосистем — это планирование и реализация экологического каркаса территории. Предпринята попытка объединенного анализа антропогенных нагрузок по элементарным природным геосистемам и административным районам. Итогом исследований является выработка практических рекомендаций по оптимизации природно-территориальных комплексов в рамках отдельных административных районов Чувашской Республики на основе анализа показателей антропогенных нагрузок.

V.N. ILYIN, I.V. NIKONOROVA THE OPTIMIZATION OF THE INTERACTION NATURAL AND ANTHROPOGENIC GEOSISTEMS IN CHUVASH REPUBLIC

Key words: anthropogenic modification geosystem, sustanable development, ecodiagnostics, the ecological framework, anthropogenic loading, rank of landscapes as types of terrain.

The most rational way to optimization the interaction natural and anthropogenic геосистем is a planning and realization of the ecological framework of the territory. In given work was undertaken attempt of the association elementary natural and administrative geosystem. The total of the studies is a production practical recommendation in optimization natural-territorial complex within the framework of separate administrative region of the Chuvash Republic on base of the analysis of the factors anthropogenic loads.

Для выполнения целей устойчивого развития основными направлениями развития региональной собственности Чувашской Республики должны быть следующие: структурная перестройка народного хозяйства с учетом истощения природно-ресурсного потенциала, совершенствование производственной и социальной инфраструктуры, создающей благоприятную внешнюю среду для развития производства, проведение мероприятий по охране окружающей среды, защита социальных и экологических интересов населения. Данный проект осуществим при помощи инструментов ландшафтного планирования, в частности - планированием экологического каркаса территории (ЭКТ). Реализация данного проекта уже на начальном этапе позволяет выделить группы административных районов по возможности в них активизации хозяйственной деятельности или необходимости природоохранных восстановительных мероприятий на уровне отдельных геосистем.

При создании экологического каркаса требуется определение показателей антропогенных нагрузок (АН) на природно-территориальные комплексы (НТК) исследуемого региона. Для определения показателей антропогенных нагрузок применимы метод формализованных оценок, метод географических экспертных оценок. Использование данных методик возможно при наличии достаточного количества данных с соответствующей «привязкой» к территории. Привязочны-ми единицами для выделенных методик могут послужить следующие:

1) административно-территориальные (административные районы, населенные пункты);

* Исследование выполнено по госконтракту № П375 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

2) геосистемы (ландшафты, компоненты природной среды, техногенные территориальные образования);

3) мониторинговые объекты (конкретные точки земной поверхности, маршруты исследований).

Применение каждой из выделенных методик имеет свои положительные и отрицательные стороны. При проведении регионального геоэкологического анализа Чувашской Республики применялся геосистемный метод с составлением практических рекомендаций в рамках отдельных административных районов. В качестве средств ввода информации использовалось несколько программных продуктов: EasyTrace и его утилиты - при вводе пространственных объектов; Statistica, Excel - цифровых данных. Процесс визуализации обеспечивался пакетом MapInfo.

Количественная оценка антропогенной нагрузки на ландшафтные комплексы Чувашской Республики с созданием соответствующих тематических карт реализовывалась по следующему алгоритму. В качестве ОТЕ выступают типы местностей на созданной ландшафтной карте.

В качестве критериев антропогенной нагрузки использовались показатели, характеризующие различные функциональные типы использования территории (селитебный, транспортный, сельскохозяйственный, лесохозяйственный), а также отражающие последствия антропогенного воздействия (плотность инфраструктуры).

Для проведения корректной оценки необходимо учитывать площади оцениваемых ПТК. С этой целью площадные показатели переводились в проценты от площади ПТК, линейные показатели были представлены в виде густоты (км/км2).

Для подсчета количественных характеристик антропогенной нагрузки использовались топографические слои населенных пунктов (НП), транспортной сети, карта лесных формаций, пахотных угодий, луговой растительности, слои линейной трубопроводной сети. Выделенные слои сопоставлялись с картой распределения типов местности Чувашской Республики.

U = a1R1 + a2R2 +... + aiRi, где аi - весовой коэффициент; Ri - нормированное значение показателя.

Каждой группе использования земель присваивался балл, который возрастает по мере увеличения хозяйственного воздействия, т.е. путем взвешивания влияния основных параметров была создана своеобразная рейтинговая шкала путем синтеза методик А.М. Трофимова и Б.И. Кочурова. Выделение групп использования земель проводилось по методике А.М. Трофимова [4. С. 78]. Весовой балл каждой из категорий земель присваивался по разработкам Б.И. Кочурова [1. С. 43] (см. табл. 1).

Нормирование, т.е. приведение параметра к безразмерному виду, осуществлялось разными способами. Главное условие, которое должно при этом соблюдаться, чтобы параметр при нормировании не принимал отрицательного значения и не был бы больше единицы. Этим условиям удовлетворяет следующий способ:

r = Ri - Rmin

Rm ax

- Rm

in

Таблица 1

Весовые коэффициенты как показатели антропогенной нагрузки

Показатель

Селитебные нагрузки:

крупные города 6

малые города 5

поселки сельского типа 4

Сельскохозяйственные нагрузки:

земледельческие 3

пастбищно-сенокосные луга 2

Лесохозяйственные нагрузки:

леса и другие категории земель, в том числе земли запаса 1

Коммуникативные нагрузки:

шоссе 5

железные дороги 5

трубопроводы 5

коридоры ЛЭП 4

Таким образом, количественная величина антропогенной нагрузки составляет сумму произведения доли того или иного типа землепользования на его весовой коэффициент.

Вычисление пороговых значений при картографировании полученных данных осуществлялось по приведенным в литературе рекомендованным величинам [2. С. 46; 3. С. 5].

Всего было выделено 4 категории по показателям антропогенных нагрузок: низкая - от 0,0 до 1,35; удовлетворительная - от 1,35 до 2,7; неудовлетворительная - от 2,7 до 4,0; критическая - выше 4,0.

Для территории Чувашской Республики было выделено 5 основных типов местности: плакорный, склоновый, террасовый, пойменный, долинноречной. В ходе исследований выявлено, что отдельные природные комплексы ранга типов местности характеризуются довольно схожими типами и абсолютным значением антропогенных нагрузок в отдельных административных районах (см. табл. 2).

Анализ показал, что в целом антропогенная нагрузка для территории республики характеризуется как удовлетворительная. Наиболее равномерно она распределена на долинно-речной тип местности, на котором преобладает сенокосно-пастбищная категория земель. Показатели АН здесь колеблются от 1,95 (Шемуршинский р-н) до 3,04 (Цивильский р-н) и характеризуются как умеренные. Наибольшая дифференциация показателей антропогенных нагрузок характерна для террасового типа местности - от 1,02 в Ибресинском районе до 3,87 в Ядринском районе.

Однако приведенный выше анализ уравнивает восстановительную способность всех природных комплексов без учета различия восстановительного потенциала различных типов местности. Для наиболее точного анализа показателей АН следует учитывать устойчивость каждого из исследуемых природных комплексов к антропогенному воздействию. Наблюдается некоторое различие при оценке соотношения данного показателя по типам местности [2, 4]. Анализ показал, что оптимальным соотношением является следующее: антропогенная нагрузка на плакорном типе местности приравнивается 1; на

террасовом типе местности данной показатель увеличивается на 1,2; на склоновом - на 1,5; на пойменном и долинно-речном - в 2 раза.

Таблица 2

Показатели антропогенных нагрузок на различные типы местности Чувашской Республики

Административные районы Типы местностей

пойма терраса плакоры склоны долинно- речной

Алатырский 2,21 1,72 1,89 1,92 1,98

Аликовский - - 3,51 3,80 2,94

Батыревский - - 2,38 3,09 2,65

Вурнарский - - 2,41 3,05 2,68

Ибресинский - 1,02 1,67 1,92 2,01

Канашский - - 2,68 3,52 2,89

Козловский 2,78 - 3,67 3,75 2,94

Комсомольский - - 2,68 3,37 2,69

Красноармейский - - 3,27 3,75 2,97

Красночетайский 1,86 3,03 2,37 3,21 2,73

Марпосадский 2,97 1,21 2,56 3,13 2,92

Моргаушский - - 3,30 3,46 2,95

Порецкий 1,37 1,91 2,98 3,30 2,73

Урмарский - - 3,49 3,73 2,95

Цивильский 3,35 3,30 3,33 3,73 3,04

Чебоксарский 2,43 1,37 3,58 3,58 3,02

Шемуршинский - - 2,11 2,16 1,96

Шумерлинский 1,22 2,03 1,47 2,02 2,71

Ядринский 2,41 3,87 2,83 3,40 2,94

Яльчикский - - 3,83 3,77 3,02

Янтиковский - - 2,18 3,45 2,92

При вычислении приведенных показателей АН на природные комплексы выявлено существенное увеличение дифференциации антропогенных нагрузок между схожими природными комплексами соседних административных районов. Наименьшие показатели характерны для Присурского физико-географического района (ФГР). Территории Алатырского, Порецкого, Ибресин-ского, Шумерлинского, Вурнарского районов, входящие в него, выделяются низкими и удовлетворительными показателями АН. К северо-востоку от Присурского ФГР и в Алатырском Засурье (симметрично долине р. Сура) наблюдается увеличение антропогенного пресса, затрагивающее все природные комплексы (см. табл. 3).

Плакорный тип местности во всех административных районах Чувашской Республики характеризуется наименьшими АН. Во всех административных районах, кроме Чебоксарского, Моргаушского, Козловского, Урмар-ского и Яльчикского (где наблюдается неудовлетворительная АН), показатель антропогенных нагрузок для плакоров не превышает допустимого и характеризуется как удовлетворительный.

Дифференциация антропогенных нагрузок на террасовый тип местности имеет незначительную амплитуду: удовлетворительный показатель характерен для Алатырского, Порецкого, Шумерлинского и Чебоксарского районов. Неудовлетворительный показатель наблюдается в Ядринском, Красночетайском и Цивильском районах, что связано в увеличением вспаханности территорий.

Таблица 3

Показатели антропогенных нагрузок по типам местности Чувашской Республики

Административные районы Типы местности Средняя антропогенная нагрузка

пойма терраса плакоры склоны долинно-речной

Алатырский 3,56 1,93 1,62 2,52 3,15 2,47

Аликовский 0,00 0,00 2,68 4,45 4,53 4,00

Батыревский 0,00 0,00 1,92 3,71 4,65 3,20

Вурнарский 0,00 0,00 2,00 3,65 4,22 3,31

Ибресинский 0,00 1,21 1,47 2,47 3,51 2,24

Канашский 0,00 0,00 2,19 4,19 4,62 3,76

Козловский 5,56 0,00 2,88 4,38 4,75 4,21

Комсомольский 0,00 0,00 2,13 4,01 4,34 3,40

Красноармейский 0,00 0,00 2,57 4,35 4,68 3,94

Красночетайский 3,00 2,97 2,01 4,01 4,47 3,23

Марпосадский 4,04 1,36 2,09 3,75 4,76 3,44

Моргаушский 0,00 0,00 3,30 4,12 4,39 3,89

Порецкий 2,24 1,94 2,33 3,87 4,33 2,90

Урмарский 0,00 0,00 2,70 4,40 4,50 3,95

Цивильский 4,91 2,97 2,59 4,35 4,78 3,98

Чебоксарский 4,26 1,66 3,07 4,59 4,85 3,51

Шемуршинский 0,00 0,00 1,74 2,73 3,58 2,53

Шумерлинский 2,27 2,13 1,33 2,66 4,12 2,30

Ядринский 3,59 3,70 2,29 4,14 4,27 3,69

Яльчикский 0,00 0,00 2,90 4,41 4,93 4,03

Янтиковский 0,00 0,00 1,79 4,05 4,63 3,69

Пойменные ландшафты Чувашской Республики являются более угнетенными по сравнению с террасовыми за счет меньшей восстановительной способности. Удовлетворительная обстановка складывается в Шумерлинском и Порецком районах; неудовлетворительная - в Алатырском, Красночетайском, Ядринском, Моргаушском районах. Критическими показателями характеризуются Чебоксарский, Мариинско-Посадский, Козловский и Цивильский районы. Увеличение значений АН в последних районах связано с возрастанием площадных показателей населенных пунктов, пастбищ и сенокосов.

Критическими показателями антропогенных нагрузок характеризуется большая часть склонового типа местности Чувашской Республики. Удовлетворительные показатели наблюдаются в трех административных районах: Алатырском, Шумерлинском, Ибресинском за счет преобладания на них лесных насаждений. Неудовлетворительной экологическая обстановка является в остальных административных районах, принадлежащих к Присурскому ФГР: Красночетай-ском, Вурнарском, Порецком, а также в Мариинско-Посадском, Шемуршинском, Батыревском районах, где также наблюдается наличие значительных по площади лесных насаждений. Административные районы с критическим показателем АН склонового типа местности протягиваются широкой полосой с северо-запада на юго-восток республики, включая Ядринский, Моргаушский, Чебоксарский, Али-ковский, Красноармейский, Цивильский, Канашский, Урмарский, Янтиковский, Козловский, Комсомольский, Яльчикский районы. Значительное превышение допустимого значения площадных показателей пашни (в Яльчикском районе площадь пашни составляет 88% от площади склонов против предельно допустимых 60%) приводит в данных административных районах к деградации и ухудшению оставшихся естественных природных комплексов.

Долинно-речной тип местности также отличается высокой антропогенной загруженностью. Это связано с широким использованием их в качестве пастбищно-сенокосных угодий, расположенностью большинства населенных пунктов в долинах малых рек (33% от общей площади НП). Усугубляет положение низкая устойчивость геоценозов долин малых рек. Перечисленные выше факторы привели к высокому антропогенному прессу данного типа местности: 18 из 21 административного района Чувашской Республики характеризуются критическими показателями антропогенной нагрузки; Алатырский, Ибресинский и Шемуршинский районы - неудовлетворительной. Долинно-речных геосистем, испытывающих низкий или удовлетворительный антропогенный пресс, не выявлено. Критическая антропогенная нагрузка долинно-речного типа местности наблюдается даже в тех административных районах, где другие природные комплексы ранга типов местности отличаются удовлетворительной антропогенной нагрузкой: Шумерлинский, Порецкий районы.

Таким образом, наибольшую антропогенную нагрузку испытывают склоновый и долинно-речной типы местности. Они характеризуются в основном неудовлетворительным и критическим состоянием в большинстве административных районов Чувашии.

На основании полученных данных были выделены группы районов по возможности активизации или сокращения в них хозяйственной деятельности, проведения восстановительных мероприятий:

1. Присурская группа районов (включает Алатырский, Ибресинский, Порецкий, Шумерлинский, Вурнарский и Красночетайский административные районы) характеризуется наименьшими по республике показателями антропогенных нагрузок на все рассматриваемые типы местности, причем величина АН увеличивается в них по мере отдаления от русла р. Сура. Группа отличается удовлетворительными показателями состояния ПТК (за исключением долинно-речного типа местности в Вурнарском и Красночетайском административных районах). Поэтому здесь возможна интенсификация хозяйственной деятельности на всех типах природных комплексов без опасности их деградации.

2. Северная группа районов (Чебоксарский, Моргаушский, Ядринский административные районы) отличается максимальными показателями антропогенных нагрузок на все природные комплексы. Характеризуется высокой площадной долей категории населенных пунктов, густой транспортной сетью. Подавляющая часть геосистем выделенных административных районов находится в неудовлетворительном и критическом состоянии. Активизация хозяйственной деятельности в данной группе может привести к необратимому нарушению природных сообществ, большая часть которых уже находится в критическом состоянии. В них требуется принятие срочных мер по улучшению экологической обстановки, в частности - перевод некоторой части территорий под более щадящие режимы землепользования (сенокосы, пастбища, лесные культуры). На склоновом типе местности рекомендуется создание дополнительных лесополос, зон экологического покоя.

3. Восточная группа районов (Козловский, Урмарский, Комсомольский, Яльчикский административные районы) по показателям антропогенных нагрузок схожа с Северным, однако отличается меньшей площадью лесных насаждений, повышенной долей земель сельскохозяйственного назначения

(в частности пашен). В выделенных АР необходима стабилизация экологической обстановки за счет некоторого сокращения площади пашен и создания фитомелиоративных лесополос как по долинам рек, так и на плакорах и склонах. Возможно создание дополнительных степных и лесных резерватов. Активизация хозяйственной деятельности не рекомендуется.

4. Центральный группа районов включает Аликовский, Красноармейский, Цивильский, Канашский, Янтиковский районы. Отличается умеренны -ми показателями АН на плакорах и резким увеличением данных показателей по направлению от водораздела к долинам рек. Восстановительную политику здесь следует проводить на склоновом и долинно-речном типах местности путем сокращения площади пашен на наиболее крутых склонах, созданием лесополос, некоторым сокращением пастбищных угодий в долинах рек.

Отдельно можно отметить Мариинско-Посадский, Шемуршинский и Ба-тыревский районы. Благодаря наличию значительных по площади лесных угодий экологическая обстановка в них является стабильной. Лесные насаждения распределены довольно равномерно по типам местности. Повышенная антропогенная нагрузка характерна лишь для долинно-речного типа местности. Реставрационная политика должна быть сведена к отчуждению некоторых участков долин рек под щадящие режимы землепользования, в том числе земли особо охраняемых природных территорий.

Итак, природно-территориальные комплексы Чувашской Республики характеризуются различной антропогенной нагрузкой от низкой до критической. Наименьший, в основном - удовлетворительный, пресс характерен для плакорного типа местности. Террасовый и пойменный типы местности отличаются неудовлетворительным состоянием. Критическими показателями антропогенных нагрузок являются большая часть склоновых и долинно-речных типов местности, что связано с высокой долей пашен для склонового и селитебного с пастбищами для долинно-речного типов. Именно здесь требуются сокращение хозяйственной деятельности и принятие срочных мероприятий по стабилизации экологического состояния. Для каждого типа местности, характеризующегося критическим уровнем АН в рамках административных районов, рекомендуется создание отдельных зон покоя.

Литература

1. КочуровБ.И. Экодиагностика и сбалансированное развитие. М.; Смоленск: Манджента, 2003. 384 с.

2. РеймерсН.Ф., Штильмарк Ф.Р. Особо охраняемые природные территории. М.: Мысль, 1978. 296 с.

3. Рюмин В.В. Подходы к нормированию структуры антропогенных ландшафтов // Оптимизация геосистем. Иркутск: Изд-во ИГ СО АН СССР, 1990. С. 3-11.

4. Трофимов А.М., Рубцов В.А., Ермолаев О.П. Региональный геоэкологический анализ. Казань: Бриг, 2009. 260 с.

ИЛЬИН ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ - аспирант кафедры физической географии и геоморфологии, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (suvar2009@yandex.ru).

ILYIN VLADIMIR NIKOLAEVICH - post-graduate student of Physical Geography and Geomorphology Department, Chuvash State University, Russia, Cheboksary.

НИКОНОРОВА ИННА ВИТАЛЬЕВНА. См. с. 234.