Геоэкосистемы и их изменение под воздействием человека. Лекция 5

1.

Евразийский университет им. Л.Н. Гумилева
Кафедра физической и экономической географии
Лекция 5
Геоэкосистемы и их изменение под
воздействием человека

2.

Цель:
сформировать
воздействии
знания
об
антропогенном
План:
1. Понятие «антропогенное воздействие»
2. Классификация антропогенных воздействий
3. Антропогенные изменения природных процессов в
геоэкосистемах
4. Антропогенные нагрузки, их измерение и картографирование

3.

Под антропогенными воздействиями понимают деятельность,
связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных,
культурных и других интересов человека, вносящую физические,
химические, биологические и другие изменения в природную среду.
Американский эколог Б. Коммонер (1974) выделил пять видов
вмешательства человека в экологические процессы:
• упрощение
экосистемы
и
разрыв
биологических
циклов;
концентрация рассеянной энергии в виде теплового загрязнения;
• рост ядовитых отходов от химических производств;
• введение в экосистему новых видов;
• появление генетических изменений в организмах растений и
животных

4.

Анализ экологических последствий антропогенных воздействий позволяет
разделить все их виды на положительные и отрицательные (негативные).
К положительным воздействиям человека на биосферу можно отнести
воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных
вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте
разработок полезных ископаемых и некоторые другие мероприятия.
Отрицательное (негативное) воздействие человека на биосферу
проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: вырубке леса на
больших площадях, истощении запасов пресных подземных вод, засолении и
опустынивании земель, резком сокращении численности и видов животных и
растений и т. д

5.

К числу основных глобальных факторов дестабилизации
природной среды относятся:
рост потребления природных ресурсов при их сокращении;
рост населения планеты при сокращении для обитания
территорий;
деградации
основных
компонентов
биосферы,
снижение
способности природы к самоподдержанию;
возможные изменения климата и истощение озонового слоя
Земли;
сокращение биологического разнообразия;
возрастание экологического ущерба от стихийных бедствий и
техногенных катастроф;
недостаточный
уровень
координаций
действий
мирового
сообщества в области решения экологических проблем.

6.

Загрязнением называют поступление в окружающую природную среду любых
твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде
звуков, шумов, излучений) в количествах вредных для здоровья человека,
животных, состояния растений и экосистем.
По объектам загрязнения различают: загрязнение поверхностных и подземных
вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т. д.
Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасного для популяций
любых организмов, входящих в состав экосистем, являются промышленные
предприятия
(химические,
металлургические,
целлюлозно-бумажные,
строительных
материалов
и
др.),
теплоэнергетика,
транспорт,
сельскохозяйственное производство и другие технологии. Под влиянием
урбанизации в наибольшей степени загрязнены территории крупных городов и
промышленных агломераций.
По видам загрязнений выделяют химическое, физическое и биологическое
загрязнение.

7.

Рисунок 1 – Физические виды загрязнения окружающей среды

8.

Рисунок 2 – Химические виды загрязнения окружающей среды

9.

Рисунок 3 – Биологические виды загрязнения окружающей среды

10.

Рисунок 4 – Классификация загрязнения экологических систем

11.

Особенности антропогенного воздействия:
1) антропогенное воздействие усиливается по мере увеличения
численности населения и усложнения форм его деятельности;
2) в настоящее время антропогенные воздействия приобрели
глобальный характер и охватили всю биосферу и геосферы
Земли;
3) антропогенный фактор значительно изменяет и корректирует
скорость и направление изменения геоэкосистем;
4) существуют различные формы и виды антропогенного
воздействия;
5) в историческом аспекте существует смена основных периодов
(этапов) антропогенного изменения геоэкосистем.

12.

Классификация антропогенных
форме проявления:
воздействий
по
Прямое
воздействие
(вырубка
леса,
распашка
лугов,
осушение болот);
2.
Косвенное воздействие проявляется опосредственно
через связи, существующие между геокомпонентами
(вырубка леса ведет к пересыханию ручьев, снижению
уровня грунтовых вод, изменению гидрологического
режима рек).
1.

13.

Классификация антропогенных воздействий на природную
среду и ландшафт:
1.
Разрушительное
(деструктивное)
воздействие
–
воздействие чаще всего не планируемое, приводит к утрате,
часто невосполнимой природных богатств, ради которых
осваивалась территория (авария на Чернобыльской АЭС);
2.
Стабилизирующее
воздействие
–
воздействие
целенаправленное, результатом которого является замедление
или смягчение деструкций (уменьшение выбросов вредных
веществ в воздух, сокращение сброса сточных вод в водные
объекты);
3.
Конструктивное воздействие – воздействие, направленное
на восстановление или улучшение нарушенных геоэкосистем
(мелиорация, рекультивация, уход за ландшафтом).

14.

Классификация антропогенных воздействий
по глубине (силе) воздействий:
• Слабое воздействие;
• Среднее воздействие;
• Сильное воздействие;
• Очень
сильное
воздействие.
(катастрофическое)

15.

Классификация антропогенных воздействий по их
проявлению в отношении человека:
Позитивные (уборка мусора, очистка русла рек от ила,
лесовосстановление);
Негативные (загрязнение, истощение запасов природных
ресурсов и др.)
Классификация антропогенных воздействий по масштабу
воздействия:
Глобальное
воздействие
(разрушение
озоносферы, нарушениетермодинамического равновесия).
Региональное воздействие (применение ядохимикатов в
сельском или лесном хозяйстве);
Локальное (импактное) воздействие (влияние
небольшого
населенного пункта).

16.

Классификация антропогенных воздействий по
времени проявления последствий:
1.
2.
Воздействия, имеющие близкие последствия;
Воздействия, имеющие отдаленные последствия.

17.

Классификация
антропогенных
воздействий
по
качеству воздействия (Основы геоэкологии, 1994):
Все виды эмиссионных воздействий (1.1. Газообразные
выбросы; 1.2. Жидкие загрязнители; 1.3. Аэрозоли; 1.4.
Биологически токсичные выбросы).
Фоново-параметрические воздействия (2.1. Тепловое
загрязнение; 2.2. Радиоактивное загрязнение; 2.3. Шумовое
загрязнение; 2.4. Ионизационное загрязнение; 2.5.
Электромагнитное загрязнение).
Ландшафтно-деструктивные воздействия (урбанизация,
дорожное строительство).

18.

Все антропогенные изменения природных процессов можно свести к пяти видам
воздействия (Исаченко, 1991):
1.
Нарушение гравитационного равновесия и перемещение литогенного материала.
Эти изменения могут быть вызваны как прямыми так и косвенными воздействиями.
Наиболее интенсивное перемещение литогенного материала связано добычей и
транспортировкой полезных ископаемых и строительных материалов. В результате чего
образуются карьеры, терриконы, отвалы пустой породы, загрязняются ландшафты в
районах добычи и транспортировки сырья и топлива. В результате строительных работ
перемещается огромные массы грунта, образуются траншеи, искусственные формы
рельефа. В результате нарушения гравитационного равновесия активизируются такие
процессы как эрозия, термокарст, оползнеобразование, лавинообразование и др.
2.
Изменение влагооборота и водного баланса. Наибольшему преобразованию
подвергается сток. Косвенному изменению подвергается испарение и транспирация.
Водные мелиорации (орошение и осушение) – один из основных радикальных способов
преобразования водного баланса геоэкосистем. При орошении увеличивается испарение,
происходит подъем уровня грунтовых вод, возможно заболачивание территории и
засоление почв, загрязнение грунтовых вод ядохимикатами и остатками минеральных
удобрений. Осушение ведет к понижению уровня грунтовых вод, изменению
гидрологического режима рек и ручьев, смене гигрофильной растительности на
мезофитную и ксерофитную. В результате строительства на реках водохранилищ
происходят изменения как на самих водных объектах так и на прилегающих территориях.

19.

3 Нарушение
биологического равновесия и биологического круговорота веществ. Биота
чрезвычайно чувствительна к антропогенному воздействию и всегда подвергалась наиболее сильному
воздействию. Это ведет к снижению биологического разнообразия. Для лесов, особенно тропических,
негативным является сокращение их площади. Сокращается биологическая продуктивность лесов.
Многие лесные массивы подвергаются нашествию вредных насекомых (непарный шелкопряд).
Сокращение площади лесов ведет к опустыниванию ландшафтов и сокращению их хозяйственной
ценности. Кроме растительности антропогенному воздействию подвержен и животный мир. Исчезли
многие биологические виды (стеллерова корова, странствующий голубь и др.), другие находятся на
грани исчезновения (уссурийский тигр, крокодил, бегемоты и др.).
4 Преобразование геохимического круговорота и техногенная миграция химических элементов в
геоэкосистемах. В процессе производства в природную среду поступает огромное количество
вредных веществ, химических загрязнителей, многие из которых относят к ксенобиотикам.
Ксенобиотик – чужеродное для организма или природного сообщества вещество, способные вызвать
нарушение процессов их функционирования, заболевание или гибель живых организмов. Наиболее
опасны нефтепродукты, детергенты, радионуклиды, пестициды, полиэтилен, токсичные загрязнители
и др. Детергенты – синтетические поверхностно-активные вещества, используемые в хозяйственной
деятельности как моющие средства, практически не разлагается микроорганизмами, токсичен для
них.

20.

Изменение теплового баланса. Источниками поступления
дополнительного тепла в биосферу являются выбросы объектов
энергетики и промышленности, а также транспорт. Тепловой баланс
изменяется в результате преобразования подстилающей поверхности
Земли. (вырубка леса, осушение болот, орошение земель, создание
искусственных водных объектов. Тепловой эффект наиболее заметен
зимой в крупных городах, где температурная разница между центром и
пригородом может составлять 5 – 6 оС. Увеличение в последнее столетие
средней температуры воздуха в биосфере получило название
«Парникового эффекта».
5

21.

А.Г. Исаченко (2001) выделил два главных типа антропогенных
воздействий на природную среду.
К первому типу он относит воздействия, связанные с видами
хозяйственной деятельности направленными главным образом на
использование почвенно-биологического потенциала ландшафтов.
Эксплуатация биологического потенциала ландшафтов (изъятие биоты)
велась на больших площадях, особенно на исторически первоначальных
стадиях экстенсивного их освоения (собирательство, охотничий
промысел, пастбищное животноводство). С развитием земледелия
усилилась интенсификация хозяйства, а в связи с ростом населения и его
потребностей требовалось дальнейшее расширение пахотных земель.
Второй тип антропогенного воздействия на природную среду связан с
вторичными (перерабатывающими) производствами и урбанизацией.

22.

В самом общем плане физическую сущность
антропогенного воздействия на природные системы
можно определить как:
а) изъятие вещества и энергии из окружающей среды;
б) привнесение в природу различных отходов
производства и других веществ (например, ядохимикатов);
в) трансформацию компонентов и процессов в
природных системах (а в конечном итоге и структуры
систем);
г) привнесение в природу чуждых для нее технических и
техногенных объектов.

23.

Воздействие человека на природные системы ведет к изменению свойств их
компонентов и привнесению в ландшафты новых элементов техногенноантропогенного происхождения. А. Г. Исаченко (1980) отмечает, что новые элементы могут быть представлены:
а) искусственными образованиями, ранее не существовавшими в природе
(здания, дороги, трубопроводы и др.);
б) естественными объектами, перенесенными из одного ландшафта в другой
(виды и сообщества растений и др.);
в) смешанными образованиями, которые созданы при помощи технических
средств из природных компонентов (водохранилища, каналы и др.).
В результате этих изменений в составе ландшафтов появляются новые
подсистемы — антропогенные составляющие, и ландшафты из природных
переходят в категорию природно-антропогенных (рис. 5).

24.

Рисунок 5 - Структурная схема природно-антропогенной геосистемы (Л) и природнотехнической системы (Б):
1 — антропогенная составляющая (измененный компонент природы); 2 —техническое
средство; 3 — блок управления; 4 — управляемый блок системы.

25.

Природно-антропогенными называют территориальные гео- и
экосистемы, которые характеризуются тесным взаимодействием
природной и антропогенной составляющих и выполняют определенные социально-экономические функции (Л. И. Мухина, 1995).
Под данное определение попадают природно-технические геосистемы, в которых тесно взаимодействуют природные и технические
компоненты.
К природно-антропогенным можно отнести геосистемы,
формирующиеся в процессе взаимодействия природы с разного
рода промышленными объектами, коммуникациями, сельскохозяйственным
производством,
а
также
системы,
возникающие при непосредственном взаимодействии человека с
природой в процессе рекреационной деятельности.

26.

В настоящее время к таким образованиям относится большинство современных
ландшафтов, поэтому именно природно-антропогенные геосистемы выступают в
качестве главных объектов природопользования.
В состав природно-антропогенных геосистем входят две основные подсистемы
(составляющие): природная и антропогенная (социально-хозяйственная).
Подсистемы включают компоненты и элементы (как части компонентов).
В природную подсистему входят: атмосферный воздух, воды, минеральное
твердое вещество, биота, почва;
в антропогенную (социально-хозяйственную) подсистему — население, техника
и технология. Подсистемы, компоненты и элементы внутри систем тесно связаны
между собой. Антропогенная составляющая связана с природной почти исключительно через технику и технологию. Выделяют два противоположно
направленных процесса (Принципы и методы.., 1989): движение вещества и
энергии от природной подсистемы к технике (использование) и от техники к
природе (воздействие).

27.

Любые природно-антропогенные геосистемы формируются под влиянием
двух групп факторов — природной и антропогенной.
В разных типах геосистем характер и уровень взаимодействия природы и
техники неодинаковы.
Так, например, промышленные, транспортные, гидротехнические
комплексы функционируют главным образом за счет техногенной
составляющей. В результате на первый план выступает их техническая
сущность, а природная подсистема как бы остается в тени.
Другие комплексы — сельскохозяйственные, лесохозяйственные,
рекреационные функционируют в основном за счет своей природной
составляющей, а потому их природная сущность выступает на первый план, а
техногенная остается в тени.

28.

К числу природно-антропогенных комплексов относятся и геоэкосистемы — объекты исследования геоэкологии. Эти комплексы
сочетают свойства гео- и экосистем и одновременно содержат
элементы хозяйственной деятельности людей.
Их характеризуют: а) антропоцентричность — выдвижение на
первый план человека в биологическом звене системы;
б) территориальность, т.е. привязка объекта изучения к
определенному пространству — местности, природным, природноадминистративным
единицам
(обычно
локальной
или
региональной размерности);
в) учет взаимосвязей как между человеком и средой, так и
между другими компонентами и элементами систем (биотическими
и абиотическими).

29.

Рисунок 6 - Схема интегральной модели геоэкосистемы:
1 — природная среда; 2 — природно-антропогенная среда; 3 — техногенная среда; 4 — человек
(население); 5 — связи между человеком и средой; 6 — связи между компонентами среды; 7—
границы геоэкосистемы; 8 — внешние связи

30.

Для изучения антропогенного воздействия на природную
среду необходимы его количественная оценка и выявление
закономерностей
распределения
в
пространстве.
Количественная мера воздействия человека на природные
системы в форме изъятия, привнесения или перемещения
вещества и энергии получила название антропогенной
нагрузки. Нагрузка может быть целенаправленной — для
поддержания функционирования ландшафта в заданном
режиме (распашка, полив, внесение удобрений, сооружение
инженерных объектов и др.) или побочной — в виде
загрязнения среды, проявления неблагоприятных процессов
(например, вторичного засоления), разрушения структуры
природных комплексов и т. п.

31.

Целесообразно различать нагрузку на чисто природные и
уже измененные человеком комплексы.
Для первых любое воздействие является нагрузкой, для
измененных комплексов (ландшафтов) нагрузкой следует
считать новое воздействие сверх испытанного ранее
(например, прокладка дорог в сельскохозяйственном
ландшафте,
использование
сельскохозяйственного
ландшафта в целях рекреации и т.п.).

32.

Для определения величины нагрузки используют
показатели, характеризующие основные виды
антропогенного воздействия на ландшафты и их
ресурсы:
ресурсоемкость,
землеемкость,
отходность производства.
Ресурсоемкость — это показатель, отражающий
размеры изымаемого из природы вещества
(минерального, органического, воды, воздуха) и
энергии.

33.

Землеемкость
рассматривают
как
показатель,
определяющий размеры территории, нарушаемой или
используемой человеком при том или ином виде
деятельности:
а) как пространственную основу развития производства и
расселения людей, что условно можно определить как
«местоемкость»;
б) как источник возобновимых биологических ресурсов
(единственный
компонент
природы,
обладающий
плодородием), что связано с превращением естественных
территорий в угодья сельского, лесного и промыслового
хозяйства.

34.

Отходность — показатель, отражающий размеры
поступающих в природу отходов производства и
потребления в виде веществ (твердых, жидких,
газообразных) и энергии.

35.

Количественным выражением этих показателей могут служить коэффициенты
использования ресурсов территории (Кир) и ее земель (Киз), а также
коэффициент привнесения вещества и энергии (Кпв). Их определяют из
следующих соотношений:
Изъято вещества (энергии)
К ир=
Запас вещества (энергии)
Использовано земель
К из=
Всего земель
Привнесено веществ
К пв=
Фоновое содержание веществ

36.

Величины нагрузок и характер антропогенных воздействий
на ландшафты тесно связаны с видами природопользования.
Выделяют
следующие
виды
природопользования:
промышленное,
строительное,
водохозяйственное,
сельскохозяйственное, лесохозяйственное, рекреационное и
другие.
Различные виды антропогенного воздействия нередко
сочетаются и даже "накладываются" друг на друга в пределах
одной
ландшафтной
системы
(например,
в
урбанизированных ландшафтах совмещаются селитебные,
промышленные, строительные, дорожные воздействия).

37.

В территориальном аспекте отдельные виды воздействий или их сочетания
могут изучаться на трёх уровнях размерности
а) элементарном (отдельное промышленное или сельскохозяйственное
предприятие - завод, рудник, электростанция, животноводческий комплекс и
др.);
б) локальном (сочетания промышленных предприятий, городские и крупные
сельские
поселения,
транспортные
магистрали,
многоотраслевые
сельскохозяйственные предприятия);
в) региональном (территориальные группы пунктов, центров, узлов в
пределах
промышленных
или
сельскохозяйственных
районов,
территориально-производственные комплексы, крупные транспортные
системы, рекреационные районы и другие подобные образования).
Наибольший практический интерес вызывает изучение локальных и
региональных систем, поскольку именно на этом уровне возникают самые
острые проблемы взаимодействия человека с окружающей природной
средой.

38.

Обзорные вопросы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Особенности антропогенного воздействия
Классификация антропогенных воздействий по форме проявления
Антропогенные изменения природных процессов в геоэкосистемах
Изменение влагооборота и водного баланса
Преобразование геохимического круговорота и техногенная миграция химических элементов в
геоэкосистемах.
Преобразование геохимического круговорота и техногенная миграция химических элементов в
геоэкосистемах.
Изменение теплового баланса.
Понятие антропогенной нагрузки

39.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1.
2.
3.
4.
5.
1.
Короновский Н.В., Брянцева Г. В., Ясаманов Н.А. Геоэкология: учебное пособие. - 2-е
изд., - Москва : Академия,2013. - 375c.
Егоренков Л.И., Кочуров Б.И.Геоэкология.-М.: Финансы и статистика, 2005
Геоэкология: учебное пособие/Под редакцией В.Т.Трофимова.-М., 2003
Чигаркин А.В.Геоэкология Казахстана.- алматы, 2006
Карович И.А. Геоэкология:Учебник для Высшей школы.альма Матер, 2005
Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии: Учебное пособие.-М., 2003