Устойчивость геосистем к техногенным воздействиям

Для оценки характера и глубины воздействия и определения его допустимого предела, за которым наступают необратимые и нежелательные изменения геосистемы, необходимо выяснить устойчивость

¹ См.: Будыко М. И. Изменение климата. Л., 1974. С. 280.

334

последней к техногенным нагрузкам. Всякая геосистема, как нам уже известно, приспособлена к определенной природной среде, в рамках которой она устойчива и нормально функционирует. Многие техногенные факторы, особенно так называемые загрязнения, т. е. искусственные геохимические нагрузки, не имеют аналогов в природе, и устойчивость геосистем к подобным возмущающим факторам имеет специфический характер. Разнообразие техногенных воздействий на геосистемы намного превосходит набор возможных возмущений природного происхождения. Устойчивость системы приходится рассматривать в отношении каждого фактора отдельно, так что число возможных ситуаций оказывается весьма значительным. В каждой конкретной ситуации механизмы устойчивости и ее порог имеют свои особенности, и в каждом случае следует искать «слабое звено» и стабилизирующие факторы.

В механизме устойчивости геосистем против техногенных нагрузок роль отдельных компонентов, процессов или свойств может оказаться неоднозначной и даже противоречивой. Так, с точки зрения противодействия техногенному химическому загрязнению благоприятными внутренними факторами следует считать интенсивный сток и большую скорость ветра. Но те же факторы благоприятствуют эрозии и дефляции, т. е. определяют неустойчивость геосистемы к механическому воздействию. Критерии устойчивости к химическому и механическому воздействию в значительной степени исключают друг друга. Даже такой общепризнанный стабилизирующий фактор, как растительный покров, может играть при химическом загрязнении отрицательную роль, поскольку способен аккумулировать вредные соединения и элементы.

Один из аспектов этой проблемы — устойчивость геосистем к загрязнению биохимически активными техногенными веществами (нефтепродуктами, пестицидами) — обстоятельно исследован М. А. Глазовской и ее сотрудниками '. В данном случае устойчивость определяется условиями разложения, рассеяния и удаления привнесенных в геосистему веществ. В свою очередь условия разложения зависят от количества поступающей солнечной энергии и особо ее ультрафиолетовой части как катализатора фотохимических реакций, от гидротермического режима почв (с которым связана микробиологическая деятельность), окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных условий почв и вод. В целом перечисленные факторы изменяются зонально, и соответственно скорость самоочищения увеличивается на территории СССР с севера на юг. Однако локальные закономерности более сложны: многие морфологические структурные части ландшафта (например болота) играют роль геохимических барьеров, или своего рода ловушек, способных накапливать загрязняющие вещества.

Что касается интенсивности выноса продуктов техногенеза из

¹ См.: Вопросы географии. 1983. Вып. 120.

335

геосистем, то она зависит от величины стока, водопроницаемости почвогрунтов, уклонов поверхности и дренированности территории, ветрового режима (скорость и направление ветра, температурные инверсии, штили).

Иные сочетания свойств геосистем и иные структурные особенности определяют степень устойчивости к механическим нагрузкам, вырубке, пожарам, выпасу и т. д. Эрозионная устойчивость, например, зависит от расчлененности рельефа, интенсивности снеготаяния и осадков, физических свойств почво-грунтов. Устойчивость к рекреационным нагрузкам в первую очередь зависит от устойчивости напочвенного покрова к вытаптыванию, а также от устойчивости древостоя к загрязнению воздуха.

Вряд ли возможно найти единый показатель «интегральной» устойчивости геосистем к техногенному воздействию. Можно, однако, указать некоторые наиболее общие критерии, имеющие силу в большинстве случаев. Это прежде всего высокая интенсивность функционирования и сбалансированность функций геосистемы, включая биологическую продуктивность и возобновимость растительного покрова. В свою очередь эти качества определяются оптимальным соотношением тепла и влаги. Основными факторами неустойчивости геосистем являются недостаток тепла и влаги, гравитационная и тепловая (в условиях многолетнемерзлых пород) неустойчивость твердого фундамента. В этих условиях (как, впрочем, и в более благоприятных) важным стабилизирующим фактором служит растительный покров, но он относится к числу наиболее уязвимых компонентов, и его устойчивость (возобновимость) находится также в прямой зависимости от соотношения тепла и влаги.

Эти общие критерии устойчивости (и неустойчивости) должны конкретизироваться не только применительно к различным формам и факторам воздействия, но и к различным уровням и типам геосистем. Иначе говоря, при анализе устойчивости геосистем к техногенным воздействиям необходимо опираться на региональные и локальные ландшафтно-географические закономерности, на таксономию и классификацию геосистем. Устойчивость геосистем в зависимости от конкретной задачи исследования можно рассматривать на зональном, собственно ландшафтном и фациальном уровнях.

При самых широких сравнениях отчетливо выявляются различия в устойчивости ландшафтов различных типов. Так, тундровые ландшафты очень неустойчивы ко всяким техногенным нагрузкам. Дефицит тепла определяет низкую активность биогеохимических процессов и медленную самоочищаемость от промышленных выбросов; мерзлотный водоупор препятствует инфильтрации; растительный покров легко разрушается при механическом воздействии и очень чувствителен к сернистому ангидриду и другим атмосферным загрязнителям; неустойчивость растительного покрова служит причиной нарушения теплового равновесия в приповерхностном слое многолетнемерзлой толщи, что ведет к просадкам, термокарсту и т. д.

336

Таежные ландшафты в целом более устойчивы, чем тундровые, благодаря большей теплообеспеченности и мощному растительному покрову. Обильный сток благоприятствует удалению водорастворимых техногенных веществ. Однако биогеохимический круговорот еще довольно замедленный, микробиологическая активность слабая. Существенным отрицательным фактором служит сильная заболоченность. Устойчивость к механическим и другим нагрузкам резко ослабляется при сведении лесного покрова.

В пустынных ландшафтах интенсивная солнечная радиация способствует быстрому самоочищению от органических загрязнителей, но вынос продуктов техногенеза резко замедлен из-за недостатка влаги, и эти продукты легко накапливаются на геохимических барьерах — в понижениях, впадинах. Растительность пустынь устойчива к тяжелым металлам и способна накапливать их, тем самым содействуя аккумуляции их в ландшафтах. Легкая ранимость растительности обусловливает неустойчивость ландшафтов к механическим нагрузкам, создаваемым выпасом, передвижением транспортных средств и т. д. Минерализованность почвогрунтов и грунтовых вод фактор неустойчивости к ирригации.

При более детальном анализе в пределах каждого типа может быть обнаружено большое разнообразие условий, связанное со спецификой отдельных ландшафтов и их видов. Например, в восточноевропейской тайге различная устойчивость к техногенным загрязнениям присуща возвышенным зандровым равнинам, холмисто-моренным возвышенностям, низменным заболоченным глинистым равнинам, карстовым плато и т. д. Наконец, дальнейшая конкретизация требует учета морфологического строения ландшафта. Так, в пределах таежных холмисто-моренных ландшафтов наблюдается большая контрастность урочищ и фаций по их устойчивости к различным воздействиям. От геохимической сопряженности фаций зависит перераспределение внутри ландшафта различных техногенных загрязнителей. Наличие геохимических барьеров способствует очищению плакорных и склоновых (автономных) фаций, но обусловливает формирование очагов аккумуляции в местных депрессиях, водоемах, болотах. С другой стороны, «благополучные» в этом отношении вершинные и склоновые фации неустойчивы к механическим нагрузкам (распашке, инженерному освоению, рекреации).