Оценка устойчивости ландшафтов Ставропольского края к антропогенной нагрузке

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

«наука. инновации. технологии», № 2, 2018

удк 911.2 Диденко П.А. [Didenko P.A.],

Водопьянова Д.С. [Vodopyanova D.S.], Скрипчинская Е.А. [Skripchinskaya E.A.]

оценка устойчивости ландшафтов ставропольского края к антропогенной нагрузке

Assessment of landscape sustainability of Stavropol Region to anthropogenic load

В статье рассматриваются вопросы современного состояния, степень антропогенной нагрузки и устойчивость к ней ландшафтов Ставропольского края с использованием балльного метода. На примере ландшафтов Ставропольского края проведена оценка антропогенной нагрузки, определена площадь земель со средо- и ресурсостабили-зирующими функциями, рассчитана степень устойчивости ландшафтов к антропогенному воздействию, которая позволит решить задачи по эффективности сельского хозяйства на изучаемой территории. Полученные результаты позволят скорректировать подходы к планированию систем землепользования.

In article are considered questions of the modern state, the degree of anthropogenic load and resistance to her landscapes of the Stavropol Region using a scoring method. For example, the landscapes of Stavropol Region the evaluation of anthropogenic load, defined area of lands with the targeted - environmental and resursosnabzhayuschimi functions, calculated the degree of resistance of landscapes to anthropogenic influence, which will allow to solve the problem of the efficiency of agriculture in the study area. The obtained results will allow to adjust the approaches to planning land-use systems.

Ключевые слова: природно-антропогенный ландшафт, антропогенная нагрузка, устойчивость, геосистема, экологическое равновесие, агро-ландшафт, балльный метод, экологический фонд, эколого-хозяйствен-ный баланс.

Key words: natural-anthropogenic landscape, anthropogenic pressure, sustainability, geosystems, ecological balance, economic policies, scoring method, environmental Fund, ecological-economic balance.

Введение

Разработка проблем, связанных с устойчивым развитием, с организацией сбалансированных экологически стабильных геосистем имеет важное практическое значение: зная реальное состояние системы можно предотвратить нарушение устойчивого функционирования. Важнейшим условием формирования оптимально организованных природно-антропогенных ландшафтов является учет их устойчивости к различным видам антропогенного воздействия. Каждая из стадий освоения природных комплексов отличается видами, интенсивностью, уровнями воздействия и степенью их преобра-

зования [Исаченко, 1990]. Объектами антропогенного воздействия являются практически все элементы природной среды, в том числе: атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвенный и растительный покров, биотические комплексы, то есть происходит комплексное воздействие на все компоненты геосистем.

В сложившейся ситуации важно с позиций концепции устойчивого развития выбрать оптимальный вариант хозяйственного использования территории. При этом следует исходить не из экономических показателей, включающих лишь стоимостную оценку прямого ущерба, а из эколого-экономи-ческих, учитывающих показатели устойчивости ландшафтов к техногенному воздействию и те пределы такого воздействия, за которыми изменения геосистем становятся необратимыми.

Помимо экологической обоснованности технических решений, при разработке конструктивных особенностей проектируемых объектов должны учитываться природные динамические тенденции и потенциальные возможности самовосстановления природных экосистем [Солнцева, 1983[. Следовательно, выбору принципиальных производственных технологических схем и разработке конкретных технических решений должны предшествовать детальное изучение природных условий и оценка естественной устойчивости природных комплексов в районе предполагаемого размещения проектируемых объектов. Условием экологической стабильности необходимо считать соответствие уровней техногенного воздействия потенциалу устойчивости экосистем [Устойчивость южно-таёжных биогеоценозов..., 1998]. В идеальном случае полная оценка факторов техногенного преобразования природной среды при хозяйственной деятельности должна отражать количественные уровни воздействия. Кроме того, она должна основываться на комплексном подходе, предполагающем определение нагрузок на все компоненты экосистем с учётом эффектов суммации, аккумуляции и последующих цепных реакций, поскольку оценка воздействий на отдельные компоненты, даже являющиеся ведущим фактором природного хода сукцессии, не позволяет обнаружить полный размах эффектов взаимодействия.

Экологическое равновесие в современных природно-сельскохозяйс-твенных геосистемах (агроландшафтах) определяется наличием разнообразных типов сельскохозяйственных угодий, сочетающихся с естественными биогеоценозами. Давно известно, что сохранение природных естественных участков, оптимальное соотношение пашни, лесов, кормовых и других угодий способствуют повышению стабильности и продуктивности агролан-дшафтов и устойчивости природных систем в целом, препятствуют развитию нежелательных процессов [Докучаев, 1951; Реймерс, 1994]. Природные территории оказывают компенсирующее влияние на упрощенные сельскохозяйственные угодья и являются местом обитания животных и птиц, полезных в борьбе с вредителями посевов. Показатель разнообразия является одним

из основных критериев природообустройства ландшафтов, так как он интегрально отражает экологическое состояние территории как с точки зрения ее видового разнообразия, так и с точки зрения наличия геохимических барьеров [Бунина, Шабанов, 2005].

В XX веке и особенно со второй его половины в обществе усилилось внимание к устойчивому развитию природы и общества. Определённый вклад в развитие понятия устойчивости внёс Н.Ф. Реймерс [1978, 1990, 1994]. Он под устойчивостью геосистемы понимает её способность сохранять свою структуру и функциональные особенности при воздействии внешних (и внутренних) факторов [Реймерс, 1990, Реймерс, 1994]. Понятие устойчивости геосистем базируется на представлениях о динамическом равновесии как формы их существования. В оценке устойчивости используются свойства пластичности, инертности, буферности, т.е. способность геосистем сохранять структурно-функциональное ядро в изменяющихся условиях среды и возвращаться в исходное состояние. Устойчивость обеспечивает обратимые, преимущественно циклические процессы, проявляющиеся в стабилизирующейся динамике и в способности к восстановлению после снятия нагрузок.

Значительный опыт в изучении устойчивости геосистем накопили Ю.С. Захаров, С.В. Кулинская (1990), Н.П. Бунина, В.В. Шабанов (2005), В.Е. Синещеков, А.И. Южаков (2005), И.В. Орлова (2007). Особый интерес представляет работа Д.Л. Арманда, А.А. Величко, М.Е. Виноградова и др. (1992), в которой разрабатываются вопросы теории устойчивости географических систем и даётся обзор конкретных проявлений свойств самосохранения для объектов климатического, геоморфологического, гляциологического, фитоценологического, социально-географического и др. ряда. Особое внимание ими обращено на способность геосистем противостоять антропогенным нарушениям.

Во многих работах понятие устойчивости геосистем базируется на представлениях о динамическом равновесии как формы их существования [Реймерс, Штильмарк, 1978, Синещеков, Южаков, 2005, Орлова, 2007, Ди-денко, 2010]. Поэтому в некоторых работах понятие «устойчивого» заменяется понятием «сбалансированного» развития [Котляков, Глазовский, Руденко, 1997; Мирцхулава, 2003].

Материалы и методы исследований

В большинстве предложенных методик по определению устойчивости природных систем одним из главных ее критериев выступает величина биомассы. Чем больше биомасса и ее разнообразие, тем выше устойчивость системы. Альтернативным методом определения устойчивости при-

родных и антропогенных систем является прямое измерение соотношения использованной растениями лучистой энергии к общей массе поглощенной на этой территории энергии.

Во многих работах по оценке устойчивости природной среды применяется балльный метод [Сидоров, 2002]. Этот способ, несмотря на всю субъективность, позволяет получить интегральные оценки геосистем. Поскольку другого метода пока еще в ландшафтоведении не предложено, мы придерживаемся именно этого направления. Для устойчивого, сбалансированного развития природно-антропогенных геосистем, обеспечивающих возможность существования природы и общества в состоянии равновесия необходима научно обоснованная стратегия развития. Выбор стратегии, которая бы равнозначно учитывала экологические, экономические и социальные критерии, позволит сформировать оптимально сбалансированный агроландшафт с заданными параметрами функционирования. Такие параметры уже разработаны (табл. 1), а их внедрение на практике позволило бы снизить интенсивность деградационных процессов. Изменение параметров определяет состояние агроландшафта и риск ожидаемых опасностей.

В результате комплексного изучения сформировавшихся в крае природ-но-антропогенных ландшафтов, удалось провести их классификацию по степени уязвимости к антропогенному воздействию и получить балльную оценку каждого из выделенных ландшафтов. Это позволило оценить степень потенциальной устойчивости в количественных показателях. Каждому антропогенному воздействию или их совокупности соответствует свой предел устойчивости природных и природно-антропопогенных ландшафтов. Чем разнообразнее ландшафт, тем он более устойчив. Выражается это прежде всего большим количеством и равномерным распределением естественных биогеоценозов: урочищ, природоохранных зон и особо охраняемых территорий, совокупная площадь которых составляет экологический фонд (ЭФ) территории. Чем он больше, тем выше устойчивость ландшафта.

Уровень устойчивости территории зависит от распределения земель по степени антропогенной нагрузки (табл. 1). Земли, характеризующиеся высокой степенью антропогенной нагрузки (АН), имеют низкую естественную защищенность. Если принять земли, входящие в экологический фонд с минимальной АН за Р1, то площади земель с условной оценкой степени АН в 2, 3, 4 балла будут составлять 0,8 Р2, 0,6 Р3, 0,4 Р4 (земли с самым высоким баллом АН в расчет не принимаются) (Кочуров, Иванов, 1997). Таким образом, получить суммарную площадь земель со средо- и ресурсостабилизирующи-ми функциями (Рсф) можно по следующей формуле:

Рсф = Р1 + 0,8Р2 + 0,6Р3 + 0,4Р4

Таблица 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЙ ПО СТЕПЕНИ

АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

Виды землепользований Степень антропогенной нагрузки Балл

Естественные и природоохранные комплексы Очень низкая 1

Сенокосы Низкая 2

Пастбища Средняя 3

Многолетние насаждения Высокая 4

Пашня, селитьба Высшая 5

Если соотнести площадь земель Рсф к общей площади ландшафта Ро, то мы получим коэффициент устойчивости (Ку):

Рсф

Ку = -

Ро

Данный подход отражает степень сбалансированности природной и антропогенной подсистем в ландшафте (ЭХБ). Эколого-хозяйствен-ный баланс (ЭХБ) территории - это сбалансированное соотношение различных видов использования территории и поддержания равновесного состояния потоков вещества и энергии, что обеспечивает устойчивость ландшафтов и воспроизводство природных (возобновимых) ресурсов и не вызывает экологические изменения в природе [Кочуров, Иванов, 1997].

Результаты исследований и их обсуждение

Сельское хозяйство традиционно является одной из важнейших отраслей специализации Ставропольского края. Как фактор воздействия на устойчивость, оно имеет много форм своего проявления: распашка естественных земель, развитие мелиоративных мероприятий, широкое использование мощной сельскохозяйственной техники, минеральных удобрений и ядохимикатов, увеличение плотности с/х животных и т.д. Все они приводят

Таблица 2. СТРУКТУРА ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ В ЛАНДШАФТАХ ЛЕСОСТЕПНОЙ

ПРОВИНЦИИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

Ландшафт Площадь, %

Естествен- Сенокосы Пастбища Многолет- Пашня Селитьба

ные ние

комплексы насаждения

Верхне- 14 3 23,5 0,5 49 10

егорлыкскии

Ташлянский 0,6 12 0,6 79,5 6,3

Грачевско-Калаусский 1 2,2 27,2 0,3 66,5 2,8

Прикалаусско-Саблинский 2 0,5 24,5 0,5 66 7

Прикалаусско-Буйволинский 3,6 1 17 2,7 70 5,7

к негативным процессам, в частности, развитию эрозии и засолению почв, уменьшению содержания в них гумуса. Интенсивное сельскохозяйственное воздействие в сочетании с экстенсивным способом расширенного воспроизводства (освоение целинных и залежных земель) создало условия для проявления сильных пыльных бурь.

В пределах равнинной части Ставропольского края выделяются ландшафты лесостепной, степной и полупустынной провинций [Шальнев, 1995; 2004; Современные ландшафты..., 2002]. В результате длительного хозяйственного освоения в ландшафтах Ставропольского края сформировались следующие виды сельскохозяйственного землепользования: пашня, кормовые естественные угодья, многолетние насаждения (табл. 2-4). Средостабилизи-рующую функцию выполняют такие компенсирующие участки как леса, защитные лесные насаждения, малопригодные, не используемые в сельском хозяйстве земли, особо охраняемые природные территории.

Для определения площади земель со средо- и ресурсостабилизирую-щими функциями были рассчитаны площади землепользований по каждому ландшафту (табл. 2-4). Наибольшую площадь эта территория занимает в Чограйско-Прикаспийском (86%), Курско-Прикаспийском (79%) и Нижне-кумско-Прикаспийском (77%) ландшафтах. Минимальная площадь приходится на Карамык-Томузловский (10,8%) и Ташлянский ландшафт (10%), где распашка достигает почти 50% (табл. 5).

Таблица 3. СТРУКТУРА ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ В ЛАНДШАФТАХ СТЕПНОЙ

ПРОВИНЦИИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

Ландшафт Площадь, %

Естественные комплексы Сенокосы и пастбища Многолетние насаждения Пашня Селитьба

Егорлыкско-Сенгилеевский 7 47 2 42 2

Расшеватско-Егорлыкский 3 13 6 74 4

Среднее-горлыкский 2 19 1 75 3

Бурукшунский 2 23 1 72 2

Нижнекалаусский 1 23 1 73 2

Айгурский 1 29 0,5 68 1,5

Карамык-Томузловский 2 11 2,7 82 2,3

Таблица 4. СТРУКТУРА ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ В ЛАНДШАФТАХ ПОЛУПУСТЫННОЙ

ПРОВИНЦИИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

Ландшафт Площадь, %

Естественные комплексы Сенокосы и пастбища Многолетние насаждения Пашня Селитьба

Левокумский 5 20 0,5 72 2,5

Правокумско-Терский 4 10 0,6 82 3,4

Курско- Прикаспийский 3 74 0,3 20 2,7

Нижнекумско-Прикаспийский 4,5 71 0,5 22 2

Чограйско-Прикаспийский 14 72 1 12 1

Западно-Манычский 10 40 1 46 3

Таблица 5. КОЭФФИЦИЕНТ УСТОЙЧИВОСТИ ЛАНДШАФТОВ

СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ

Ландшафт Площадь со средо-и ресурсостабилизирующими функциями

Верхнеегорлыкский 33,8 0,33

Ташлянский 10 0,1

Грачевско-Калаусский 19,5 0,19

Прикалаусско-Саблинский 18 0,18

Прикалаусско-Буйволинский 13,6 0,13

Егорлыкско-Сенгилеевский 41,5 0,41

Расшеватско-Егорлыкский 13,5 0,13

Среднеегорлыкский 15,4 0,15

Бурукшунский 18,4 0,18

Нижнекалаусский 17,4 0,17

Айгурский 21,4 0,21

Карамык-Томузловский 10,8 0,1

Левокумский 26 0,26

Правокумско-Терский 17 0,17

Курско- Прикаспийский 79 0,8

Нижнекумско-Прикаспийский 77 0,77

Чограйско-Прикаспийский 86 0,86

Западно-Манычский 50 0,5

№ 2, 2018

135

0-0,3

0,31-0,5 0,51-0,7

ЕЕ:::::::: 0,71-1,0

Рис. 1. Устойчивость к антропогенному воздействию ландшафтов

Ставропольского края.

Выводы

В пределах рассматриваемых ландшафтов коэффициент устойчивости (Ку) изменяется от 0,86 в Чограйско-Прикаспийском ландшафте до 0,1 в Карамык-Томузловском и Ташлянском (рис. 1). Ку менее 0,5 свидетельствует о критическом уровне защищенности территории [Кочуров, Иванов, 1997]. Это говорит о необходимости принятия мер по обеспечению экологической устойчивости ландшафтов. Должен быть предусмотрен широкий круг мелиоративных мероприятий: от адаптивных, предусматривающих минимальное антропогенное воздействие на агроландшафт, до природообу-строительных (оптимизация водного, теплового и других режимов почвы).

Библиографический список

1. Арманд Д.Л. Величко А.А., Виноградов М.Е. и др. Механизмы устойчивости геосистем. М.: Наука, 1992. 208 с.

2. Бунина Н.П., Шабанов В.В. Многокритериальный подход к оценке продуктивности и устойчивости агроландшафта // Природо-обустройство и рациональное природопользование - необходимые условия социально-экономического развития России. Сборник трудов МГУП. Москва, 2005. С. 314-318.

3. Захаров Ю.С., Кулинская С.В. Устойчивость геосистем и эколо-го-хозяйственная дифференциация территории // Охрана природы в территориальном проектировании. М., 1990.

4. Исаченко А.Г Экологические проблемы и эколого-географичес-кое картографирование СССР // Изв. ВГО, 1990. Т. 122, вып. 4. С. 289.

5. Котляков В.М., Глазовский Н.Ф., Руденко Л.Г Географические подходы к проблеме устойчивого развития // Известия РАН. Серия географическая, № 6, 1997. C. 8-15.

6. Кочуров Б.И., Иванов Ю. Территориальный баланс состояния природы и хозяйства (на примере Московской области и Усть-Коксинского района Горного Алтая) // Природа и люди. № 6, 1997. С. 25-29.

7. Мирцхулава Ц.Е. Проблемы геоэкологии: количественная оценка состояния и риска опасностей географических систем, их устойчивого развития // Инженерная экология, № 1, 2003. C. 25-34.

8. Орлова И.В. Динамика и сбалансированность структуры землепользования приграничных степных районов Западной Сибири // Степной бюллетень, 2007, № 21-22.

9. Реймерс, Н.Ф., Штильмарк Ф.Р. Особо охраняемые природные территории. М.: Мысль, 1978. 224 с.

10. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.: Мысль, 1990. 637 с.

11. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы). М.: Россия молодая, 1994. 366 с.

12. Сидоров Ю.Ф. Составление карт условий природопользования и антропогенной нарушенности Амурской области м-ба 1:500000. Отчет в 2-х томах № ГР 47-00-11. Государственный природоохранный центр при Комитете природных ресурсов по Амурской области. 2002. 155 с.

13. Синещеков В.Е., Южаков А.И. Условия стабильного функционирования агроландшафтов юга западной Сибири // География и природные ресурсы, 2005, № 1. 85-90.

14. Солнцева Н.П. Геохимическая совместимость природных и техногенных потоков // Вопр. геогр. 1983. Вып. 120. С. 28-40.

15. Устойчивость южно-таежных биогеоценозов к антропогенным воздействиям // Природно-антропогенные экосистемы. М.: МФ ВГО, 1998. С. 112-130.

16. Шальнев В.А. Ландшафты Ставропольского края. Ставрополь, 1995. 51 с.

17. Современные ландшафты Ставропольского края. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2002. 228 с.

18. Шальнев В.А. Современные ландшафты Северного Кавказа. Эволюция и современность. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2004. 264 с.

References

1. Armand D.L., Velichko A.A., Vinogradov M.E. et al. Mehanismy us-toychivosti geosistem (Mechanisms of stability of geosystems). M.: Nauka, 1992. 208 p.

2. Bunina N.P. Shabanov V.V. Mnogokriterialny podhod k ocenke produktivnosti i ustoychivosti agrolandshafta (Multicriteria approach to evaluating the productivity and sustainability of agricultural landscape) //environmental engineering and environmental management - a necessary condition for socio-economic development of Russia. Proceedings of the MSUE. Moscow, 2005. P. 314-318.

3. Zakharov, Y. S., Kulinsky, S. V., Ustoichivost geosistem i ecologo-hozyaistvennaya differenciaciya territorii (Stability of geosystems and ecological-economic differentiation of the territory) // environment Protection in the territorial planning. M., 1990.

4. Isachenko A. G. Ecologicheskie problemy i ecologo-geographiches-koe kartografirovanie SSSR (Environmental problems and ecological-geographical mapping of the USSR) // Izv. VGO, 1990. Vol 122, issue. 4. P. 289.

5. Kotlyakov V. M., Glazovsky N. F., Rudenko L. G. Geographicheskie podhody k probleme ustoichivogo razvitiya (Geographical approach to sustainable development) //Izvestiya ran. Geographical series, No. 6, 1997. S. 8-15.

6. Kochurov B.I., Ivanov Yu. Territorialny balans sostoyania prirody i hozyaistva (na primere Moskovskoy oblasti i Ust'-Koksinskogo rajona Gornogo Altaya) (Territorial balance of the state of nature and economy (on example of Moscow region and Ust-Koksa district of the Mountainous Altai) // Nature and people. No. 6, 1997. P. 25-29.

7. Mirtskhulava T.S. Problemy geoehkologii: kolichestvennaya ocenka sostoyaniya i riska opasnostej geograficheskih sistem, ih ustojchi-vogo razvitiya (Problems of Geoecology: a quantitative assessment of the risk and hazards of geographical systems, sustainable development) /environmental Engineering, No 1, 2003. S. 25-34.

8. Orlova I.V. Dinamika i sbalansirovannost' struktury zemlepol'zovaniya prigranichnyh stepnyh rajonov Zapadnoj Sibiri (Dynamics and balance of land use bordering the steppe regions of Western Siberia) // Steppe Bulletin, 2007, № 21-22.

9. Reimers, N. F., Shtilmark, F. R. Osobo ohranyaemye prirodnye territorii (Protected areas). Moscow: Mysl', 1978. 224 p.

10. Reimers, N. F. Prirodopol'zovanie (The use of natural resources). M.: Thought, 1990. 637 p.

11. Reimers, N. F. Ehkologiya (teorii, zakony, pravila, principy i gipo-tezy) (Ecology (theories, laws, rules, principles and hypotheses). M.: young Russia, 1994. 366 p.

12. Sidorov Y. F. Sostavlenie kart uslovij prirodopol'zovaniya i antropo-gennoj narushennosti Amurskoj oblasti m-ba 1:500000. Otchet v 2-h tomah № GR 47-00-11 (Mapping of environmental conditions and anthropogenic disturbance of the Amur region m-BA 1:500000. Report in 2 volumes No. GR 47-00-11). National environmental centre Committee of natural resources in the Amur region. 2002. 155 p.

13. Cineschokow E.V., Yuzhakov A.I. Usloviya stabil'nogo funkcioni-rovaniya agrolandshaftov yuga zapadnoj Sibiri (Conditions of the stable functioning of agrolandscapes of the South of Western Siberia) // Geography and natural resources, 2005, №1. S. 85-90.

14. Solntseva N. P. Geohimicheskaya sovmestimost' prirodnyh i tekh-nogennyh potokov (Geochemical compatibility of natural and man-made flows) // Problems. geogr. 1983. Vol. 120. S. 28-40.

15. Ustojchivost' yuzhno-taezhnyh biogeocenozov k antropogennym vozdejstviyam (The stability of the southern taiga ecosystems to anthropogenic effects) // Natural-anthropogenic ecosystems. M.: MF VGO, 1998. S. 112-130.

16. Shal'nev, V. A. Landshafty Stavropol'skogo kraya (Landscapes of Stavropol region). Stavropol, 1995. 51 p.

17. Sovremennye landshafty Stavropol'skogo kraya (Contemporary landscapes of Stavropol region). Stavropol: Publishing house SGU, 2002. 228 C.

18. Shal'nev, V. A. Sovremennye landshafty Severnogo Kavkaza. Eh-volyuciya i sovremennost' (Modern landscapes of the North Caucasus. Evolution and modernity). - Stavropol: Publishing house SGU, 2004. 264 p.