Розділ «1.3. Вплив людини на природні геосистеми»

Вплив людини - це вплив виробничої та невиробничої діяльності людей на властивості природних систем. Вплив може бути навмисним і ненавмисним. "Навмисний" вплив розуміють як цілеспрямовану та свідому дію, що здійснюється в процесі матеріального виробництва з метою задоволення певних потреб суспільства (напр., будівництво ГБС для потреб енергетики, спорудження водосховища для цілей водопостачання та іригації, вирубка лісу для отримання деревини тощо). "Навмисний" вплив - це об'єкт економіки, він заздалегідь планується та фінансується. "Ненавмисний" вплив являє собою побічний ефект навмисного. Наприклад, спорудження водосховища часто призводить до підвищення рівня ґрунтових вод і підтоплення, абразії берегів, погіршення якості води та інших "незапланованих" наслідків. Побічні ефекти не завжди виявляються одразу, нерідко мають негативний характер. Саме тому їхнє вивчення та аналіз є однією з найважливіших завдань геоекології.

Вплив людини на природні геосистеми, як правило, здійснюється за допомогою технічних засобів. Вони можуть бути стаціонарними, тобто такими, які не змінюють свого положення, та нестаціонарними, тобто рухомими. До стаціонарних засобів належать інженерні споруди - будь-які об'єкти, що довгий час зберігаються на місцевості, створені людиною із штучних або природних матеріалів (напр., промислові підприємства, греблі, канали та ін.). їхня дія звичайно локалізована у просторі та відбувається у більшості випадків безперервно. У результаті час існування інженерних споруд і тривалість їхнього впливу на природу, як правило, збігаються. Що стосується нестаціонарних технічних засобів (сільськогосподарських знарядь, будівельних машин тощо), то їхня дія носить короткочасний характер. Вона може періодично повторюватися (як, напр., оранка), але не є безперервною. Незважаючи на це, зміни в природі, викликані цією технікою, можуть зберігатися багато років.

Характер впливу різних технічних засобів на природні геосистеми неоднаковий. Тому вважається за доцільне розділяти їх на виробничі (без функції управління природними процесами), нейтральні та ті, що керують природою. Виробничі засоби об'єднують добувні (гірничопромислові, лісогосподарські, сільськогосподарські тощо) та переробні підприємства. Вплив перших на природу виявляється, по-перше, у вилученні з неї речовини та енергії; по-друге, у засміченні середовища відходами виробництва. Переробні підприємства впливають на природу в основному іншим шляхом.

До нейтральних споруд належать будівлі, дороги, мости, нафтопроводи та інші подібні об'єкти. Вони не розраховані на вилучення речовини та енергії, не мають відходів, але самою своєю присутністю можуть служити перешкодою руху води, повітря або міграції тварин. Засоби, які управляють природними процесами, включають нерухомі та регулюючі об'єкти. Перші з них (лісосмуги, протисельові споруди, огорожі тощо) навмисно прискорюють, уповільнюють або зупиняють потоки води, повітря, снігу, твердих часток, тварин. Регулюючі об'єкти мають рухомі пристрої, які дозволяють посилювати чи послаблювати ці потоки (греблі, затвори на каналах, рибопідйомники та ін.). Вони здійснюють спрямовані зміни природних комплексів.

Найбільш суттєвий ефект вилучення, привнесення і перерозподілу речовини та енергії в природі виражається в порушенні структури (деструкції) геосистем і забрудненні навколишнього середовища. Порушення структури найчастіше пов'язано зі змінами ходу природних процесів, руйнуванням взаємозв'язків і відповідно механізмів саморегулювання, що вже склалися. Прикладами деструкції природних геосистем можуть служити розорювання цілинних земель, осушення боліт, вирубка лісів тощо. Забруднення навколишнього середовища розглядається як привнесення у природу чужих для неї речовин та енергії або притаманних їй, але в таких концентраціях, що негативно впливають на людину і біоту. Розрізняють природне та антропогенне забруднення. Природне пов'язано з різними природними явищами - виверженням вулканів, пиловими бурями, лісовими пожежами та ін. Антропогенне забруднення обумовлено виробничою діяльністю людини.

Основними об'єктами забруднення виступають компоненти природи - повітря, вода, ґрунти, біота, а в кінцевому результаті -ландшафт у цілому. Виділяють такі основні види антропогенного забруднення: механічне, фізичне (теплове, радіоактивне, шумове, електромагнітне, світлове), хімічне, біологічне. Вони викликають зміни характеристик природних геосистем і властивостей їхніх компонентів, формуючи при цьому ареали геохімічного, теплового, радіоактивного та інших видів впливів.

Доцільно розрізняти поняття "джерело забруднення" та "забруднювач". Під джерелами забруднення розуміють будь-які матеріальні об'єкти виробничої діяльності людини, що виділяють у природне середовище різні антропогенні забруднення. До них можна віднести окремі точки викиду (трубу, водоскид тощо), великі підприємства з великою кількістю точок (напр., металургійний завод), індустріальні райони та регіони, звідки забруднювальні речовини можуть надходити в сусідні регіони (напр., з Донбасу до Кіровоградщини). Під забруднювачами розуміють будь-які забруднювальні речовини, фізичні, хімічні та біологічні агенти, що потрапляють у природне середовище і накопичуються в ньому в кількостях, що перевищують природні величини.

Для оцінки ступеня антропогенно-техногенного впливу використовують низку показників. Ступінь впливу, за якого відбувається зміна властивостей і функцій ландшафту, називають навантаженням на ландшафт (геосистему). Припустиму величину впливу, яка не призводить до істотних порушень властивостей і функцій геосистеми, визначають як норму навантаження. Критичним або гранично допустимим навантаженням (ГДН) вважається така його величина, при перевищенні якої відбувається руйнування структури ландшафту і порушення його соціально-економічних функцій.

Діяльність з обґрунтування та розробки норм навантажень отримала назву нормування. Завдання нормування полягає у виявленні меж допустимих навантажень і вимірюванні їх за допомогою нормативних показників. Останні визначаються, з одного боку, соціально-економічними потребами суспільства, з іншого - такими властивостями природних геосистем, як їхня здатність до самоочищення, саморегулювання та самовідновлення.

До системи нормативних показників у першу чергу входять стандарти якості навколишнього середовища, представлені нормами гранично допустимих концентрацій (ГДК) забруднювальних речовин у повітрі, воді та ґрунтах, а також нормами гранично допустимих викидів (ГДВ) у повітря і водойми. ГДК - це максимальна концентрація речовин, яка не впливає негативно на здоров'я людей теперішнього і майбутнього поколінь при впливі на організм людини впродовж усього її життя. ГДВ - це максимальний об'єм речовин в одиницю часу, що не призводить до перевищення їхніх ГДК у середовищі, яке оточує джерело забруднення. Сьогодні ГДК встановлено для більш ніж 1000 хімічних речовин у воді, більше 250 - в атмосферному повітрі, більше 30-у ґрунті.

Значно менше розроблена проблема нормування навантажень на комплексні природні об'єкти (ландшафти, або геосистеми). Труднощі розв'язання цієї проблеми пов'язані з необхідністю пошуку та використання комплексних показників, розробки нормативів для різних станів геосистем (стійких, мінливих, критичних), урахування просторової диференціації природного середовища. Можливі два шляхи отримання комплексних показників: по-перше, на основі інтеграції компонентних нормативів; по-друге, шляхом знаходження загально-системних індикаторів. Саме в цьому напрямі має вестись активна робота фахівців-геоекологів.

1.3.1. Зміни природних процесів у геосистемах

Як уже було сказано вище, вплив людини на геосистеми викликає істотні зміни їхніх станів. Початковий вплив на той чи інший компонент природи ланцюгом вертикальних зв'язків передається на інші компоненти, а каналами горизонтальних зв'язків - на інші геосистеми. У результаті прямо або опосередковано змінюються багато природних процесів. Особливо глибокі перетворення спостерігаються у переміщенні літогенного матеріалу, вологообміні, біологічному та геохімічному кругообігу, тепловому балансі.

Зміни в переміщенні літогенного матеріалу тісно пов'язані з порушенням гравітаційної рівноваги в процесі як прямого, так і опосередкованого впливу людини. Найчастіше вони виявляються при видобуванні корисних копалин і земляних роботах. У результаті утворюються техногенні форми мезорельєфу - терикони, відвали порожньої породи, виїмки, кар'єри. їхнє створення, у свою чергу, стимулює вторинні гравітаційні процеси. Терикони і кар'єри дають початок обвалам, осипам, зсувам; відвали і терикони піддаються розмиву та розвіюванню. На місці утворених форм рельєфу починають формуватися нові природні комплекси, які за своїм рангом цілком зіставляються з урочищами, а у великих гірничопромислових районах - навіть із ландшафтами (напр., у Донбасі).

Побічним ефектом техногенного переміщення гірських порід є порушення природного режиму поверхневих та особливо підземних вод. Ще інтенсивніші процеси гравітаційного переміщення твердого матеріалу пов'язані з порушенням рослинності, розорюванням земель, випасом худоби. Щорічно ерозія та дефляція виносять з ландшафтів суші мільярди тонн ґрунтових гумусових часток. При цьому утворюються вторинні форми рельєфу - яри, бархани, улоговини вимивання та ін. Ці процеси, як правило, мають незворотний характер.

Зміна вологообміну обумовлена, насамперед, перетворенням однієї з його ланок — поверхневого стоку. Відомі два шляхи перетворення стоку: 1) прямий вплив на річища рік із штучним регулюванням їхнього режиму; 2) вплив на фізико-географічні фактори стоку, а через них - на елементи водного балансу водозбору. Перший шлях, як правило, пов'язаний із спорудженням водосховищ, які дають можливість штучно перерозподіляти стік усередині року та за багаторічний період і тим самим раціональніше використовувати водні ресурси. Другий шлях - перетворення водного балансу на водозборах - нерідко глибоко змінює функціонування геосистем. Наприклад, в умовах лісостепової зони сильним перетворювальним фактором виступають заходи з інтенсифікації сільського господарства. Так, лісосмуги не лише перехоплюють весняний стік з полів, але й затримують сніг і зменшують фізичне випаровування. Травосіяння у сполученні із внесенням добрив також збільшує інфільтрацію ґрунту і скорочує поверхневий стік. Важливими факторами зміни вологообігу і водного балансу є осушення, зрошення, розширення забудованих територій в містах. Забудова, штучне покриття, міські зливові стоки помітно зменшують інфільтрацію та різко посилюють поверхневий стік.

Антропогенні зміни біоценозів та заміщення природних спільнот штучними призвели до порушення біологічного кругообігу речовин. Так, у результаті вирубки лісів, знищення лісової підстилки з біологічного кругообігу вилучається велика кількість азоту, кальцію, фосфору та інших елементів, що призводить до збіднення ґрунтів. Порушення трав'яного та чагарникового покриву в степах і пустелях супроводжується порушенням ґрунтової структури, утратами ґрунтової вологи, розвіюванням легких ґрунтів.

Заміна природних біологічних спільнот штучними, як правило, призводить до зменшення загальної біологічної продуктивності і відповідно - інтенсивності біологічного кругообігу. З урожаєм щорічно з ґрунту відчужуються сотні мільйонів тонн зольних елементів і азоту. Наприклад, з урожаєм пшениці з 1 га виноситься 70 кг азоту, 30 кг фосфору, 50 кг калію, ЗО кг кальцію. Таким чином, ґрунт із середнім вмістом мінеральних речовин може бути повністю виснажений в результаті вилучення врожаю протягом 15-150 років. Особливі проблеми виникають у зв'язку із застосуванням пестицидів. Потрапляючи до харчових ланцюгів, вони накопичуються в організмах від нижчих ланок ланцюга до вищих. Саме це визначає можливість їхнього розповсюдження (напр., в організмах птахів) далеко за межі тієї ділянки, де вони були застосовані.

Зміна геохімічного кругообігу обумовлена залученням до нього тисяч нових сполук, багато з яких у природних умовах не утворюються. У результаті біосфера збагачується непритаманними їй речовинами, тобто порушується природне співвідношення хімічних елементів і сполук. Частина з них потрапляє в природу в процесі господарської діяльності (добрива, пестициди тощо), але більшість вводиться в кругообіг ненавмисно - у вигляді відходів виробництва, різних промислових виробів та ін. Багато техногенних елементів починають міграцію в повітряному середовищі. Ефект атмосферних забруднень інтенсивніше виявляється у безпосередній близькості від їхніх джерел, але через рухомість повітряного середовища забруднення можуть розповсюджуватися на багато тисяч кілометрів.