Рациональное использование природы и ее охрана кратко. Реферат охрана природы и рациональное природопользование

ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра географической экологии

Е. И. Галай

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ОХРАНА ПРИРОДЫ

Курс лекций для студентов специальности

G 31.02.01 «География »

Минск 2005

Лекция 1. Введение

Лекция 2. Теоретические и методологические основы охраны природы и рационального использования ее ресурсов

1. Основные понятия курса

2 . Основные геоэкологические законы, правила и принципы

3. Классификация природных ресурсов

4. Методы исследований

Лекции 3,4. Использование и охрана ресурсов литосферы

1. Классификация полезных ископаемых

2. Влияние добычи полезных ископаемых на природную среду

3. Комплексные мероприятия по рациональному использованию полезных ископаемых и охране недр

Лекции 5,6. Использование и охрана ресурсов атмосферы

1. Влияние климата на человека и его хозяйственную деятельность

2. Источники и состав загрязнения атмосферного воздуха

3. Последствия загрязнения атмосферы

4. Мероприятия по охране атмосферного воздуха

Лекции 7, 8. Использование и охрана ресурсов гидросферы

1. Запасы воды на планете

2. Мировое водопотребление

3. Источники загрязнения гидросферы и последствия

4. Антропогенное изменение поверхностного стока

5. Водоохранные мероприятия

Использование и охрана ресурсов биосферы

Лекции 9, 10. Использование и охрана земельных ресурсов

1. Глобальные функции почв

2. Земельный фонд мира

3. Антропогенное воздействие на почвы

4. Рекультивация земель

Лекция 11. Растительные ресурсы, их использование и охрана

1. Биологическое разнообразие планеты

2. Значение растений в природе и жизни человека

3. Разнообразие лесной растительности

4. Антропогенное воздействие на растительность

5. Мероприятия по охране растительности

Лекция 12. Ресурсы животного мира, их использование и охрана

1. Значение животных в жизни человека

2. Антропогенные факторы изменения животного мира

3. Мероприятия по охране животных

Лекция 13. Специальные формы охраны природы

Лекция 14. Экономические аспекты охраны природы

Лекция 15. Международное сотрудничество в области охраны природы

Лекция 1. ВВЕДЕНИЕ

Охрана природы – это комплексная межотраслевая дисциплина, разрабатывающая общие принципы и методы сохранения и восстановления природных ресурсов. Охрана природы – составная часть природопользования. Природопользование исследует общие принципы рационального (для данного исторического момента) использования природных ресурсов человеческим обществом. Разработка общих принципов природопользования предполагает изучение и обобщение исторического опыта деятельности человечества по освоению, преобразованию и охране природы. Для этого необходимо изучить антропогенное изменение природной среды в различных географических и социальных условиях. При этом выясняются закономерности взаимодействия общества и природы.

В истории развития человечества выделяют несколько периодов, различных по времени и силе воздействия людей на природу.

Первый период охватывает каменный век, это период первобытно-общинного строя. Малочисленные человеческие племена были широко расселены по земле и воздействие их на природу ограничивалось рыболовством и охотой на диких животных. Насколько активным тогда было влияние человека на природу судить трудно. Время начала этого периода назвать трудно. Это был самый длительный период взаимодействия человека с природой.

Второму периоду соответствует время с начала землепользования, т.е. от 8 - 7 веков до н.э. до становления промышленного производства в 15 веке н.э. Это период рабовладельческого и феодального строя, период активного развития скотоводства, земледелия. Успешно проводилась ирригация земель в Египте (низовья Нила), в Средней и Малой Азии, Индии, Китае, Южной и Центральной Америке. Для орошения земель использовали поверхностные и подземные воды. В результате орошения получали высокие урожаи сельскохозяйственных культур. Эти районы отличались высокой плотностью населения (на орошаемых землях Туркмении во II-I веках н.э. – 80-90 человек на км 2).

Интенсивное сельскохозяйственное освоение земель, использование древесины в качестве топлива и стройматериалов приводило к сокращению площади лесов. Для строительства одного парусного корабля требовалось до 400 дубов. В Испании для этих целей было использовано полмиллиона вековых деревьев. Вырубка деревьев на склонах гор активизировала эрозионные процессы.

Развитие мореходства способствовало расширению морского промысла, прежде всего добычи китов. Этот промысел привел к уменьшению численности морских млекопитающих.

Третий период охватывает 16-19 века. Это время становления и развития капитализма, для которого свойственна постепенная концентрация производительных сил, развитие частного предпринимательства, постоянные захватнические войны. Этот период характеризуется интенсивным освоением минерально-сырьевых ресурсов, развитием соответствующих отраслей промышленности. Развитие добывающей и перерабатывающей промышленности привело к перераспределению химических элементов между недрами земли и ее поверхностью, к нарушению геохимического баланса биосферы. По подсчетам Вернадского В.И. только за 19 век было извлечено из недр Земли более 54 тыс.т. цветных и благородных металлов, угля (во второй половине 19 в. – 15 млрд.т). Для извлечения указанного количества полезных компонентов перерабатывается объем горной породы, превышающий вынос твердого материала реками мира с материков в океаны.

Расширение производства в капиталистических странах происходило на фоне его концентрации в промышленных районах и роста населения. Начался интенсивный процесс урбанизации. Использование угля в качестве топлива, отсутствие дымоулавливающих и водоочистных сооружений приводило к быстрому загрязнению воздушного бассейна, рек, а местами – к деградации растительного покрова, снижению плодородия почв. Такое воздействие испытали на себе горнопромышленные районы Великобритании, Центральной Европы (Рурская область, Силезия), Южный Урал, США.

Четвертый период взаимодействия человека - это период империализма и социальных революций. Ресурсопотребление охватывает практически всю сушу и все природные компоненты. Государства мира перерабатывают за год горной породы втрое больше, чем естественные геологические процессы на земле.

Геохимическое воздействие на природу определяется тремя обстоятельствами:

1. Синтезом многих (более миллиона) веществ, отсутствовавших в естественных условиях и обладающих качествами, не свойственными природным соединениям.

2. Строительством широкой сети коммуникаций (газо-нефтепроводов, дорог), что вместе со специализацией производства привело к транспортировке сырья из районов добычи в районы переработки, к перераспределению и рассеиванию загрязнений.

3. Интенсификацией сельскохозяйственного производства. Последствия использования удобрений, пестицидов выявлены спустя длительное время после применения.

Развитие производительных сил потребовало увеличить производство энергии, что привело к загрязнению окружающей среды. В этот период возросла добыча нефти и газа. При извлечении нефти из недр земли и транспортировке происходит соответствующее загрязнение природной среды.

В промышленно развитых районах значительно усилились геологические процессы. Причиной этого является коренное преобразование ландшафтов: появление мощных антропогенных отложений, изменение режима грунтовых вод, которое вызвало проседание грунтов. Наибольшее распространение в этих условиях получили процессы суффозии, карстообразования, эрозионные, оползневые.

Часто противопоставляют человека и природу. Однако человек – часть природы. Формирование человеческого общества – это закономерное явление в процессе эволюции человека.

Одним из основных принципов взаимоотношения человеческого общества и природной среды является принцип экологического само- обеспечения. Сущность принципа заключается в следующем:

Процесс материального производства должен составлять единую цепь преобразований, где всякий продукт (или отход «производства») первого уровня используется в качестве «сырья» на нижележащем уровне;

В этом процессе не должно быть конечных продуктов, чуждых природным круговоротам, вследствие чего они превращаются в загрязнения и прогрессивно накапливаются;

В результате саморазвития антропосферы экологические условия в целом должны улучшаться.

Действие принципа экологического самообеспечения можно рассмотреть на примере Байкала. Озеро Байкал – неисчерпаемый источник чистой воды. Чтобы сохранить чистую воду Байкала, хозяйственная деятельность в его бассейне не должна нарушать множество равновесий. Если полностью ликвидировать загрязненность впадающих в Байкал рек, то результатом будет угнетение фауны, т.к. биогенные загрязнения – источник ее питания. Если сильно увеличить загрязненность воды, то биота будет угнетаться прогрессирующим накоплением загрязняющих веществ. Важно не только количество этих веществ в водоеме, но и качественный состав, чтобы они могли участвовать в естественных круговоротах. Если загрязняющие вещества не участвуют в естественных круговоротах, то даже их малое количество оказывает токсическое действие на биоту.

Каждый период взаимодействия человека и природы характеризуется наличием нескольких экологических кризисов. Экологический кризис (по В.И.Данилову-Данильяну) - это состояние нарушения устойчивости глобальной биосферы, в результате которой происходят быстрые (за время жизни одного поколения людей) изменения характеристик окружающей среды. Устойчи-вость – это способность природы противостоять нарушениям окружающей среды.

Первым считается кризис собирательства и примитивного промысла. Предполагается, что деятельность человека привела к обеднению доступных ему ресурсов. Никаких следов глобального или регионального изменения окружающей среды нет. В этот период один вид человека – неандерталец –сменяется другим – кроманьонцем. Часть людей стала заниматься охотой и рыболовством.

Следующим кризисом считается оскуднение охотничьих ресурсов в конце последнего ледникового периода и начале голоцена. Начинают исчезать крупные позвоночные животные. Этот кризис называют кризисом «консументов». Согласно существующей гипотезе причиной кризиса является перепромысел крупных растительноядных животных человеком. Вместе с исчезновением этих животных исчезли и хищники. Кризис не имел глобального масштаба.

Следующим кризисом считается засоление почв и деградация поливного земледелия 3-4 тыс.лет назад. Это следствие появления земледелия и скотоводства. Кризис носил локальный характер и был свойственен территориям с орошаемым земледелием.

Четвертый кризис – кризис «продуцентов». Кризис связан с массовым уничтожением лесов для освобождения территорий под сельскохозяйственные угодья для использования древесины в качестве топлива и стройматериалов. Следы сведения лесов видны на всем земном шаре. Этот процесс начал развиваться примерно 3-4 тыс.лет назад в начале на Ближнем Востоке, в Китае, Индии, Греции, в средневековье – на всей Европе. После Великих географических открытий уничтожение лесов началось на всех континентах. В середине 19 века этот процесс приобрел глобальный характер.

Для ХХ в. характерен глобальный экологический кризис: быстрые изменения окружающей среды, происходящие на глобальном, региональном, локальном уровнях и охватывающие все природные компоненты и сферы Земли. В целом, на материках сформировались три центра дестабилизации окружающей среды. В каждом из них образовалось единое пространство с практически полностью разрушенными экосистемами площадью в несколько млн. км 2 . Все они находятся в Северном полушарии.

Североамериканский центр включает в основном США, частично Канаду и Мексику. На этой территории разрушены леса и прерии, горные экосистемы. Общая площадь территории, на которой сохранилось меньше 10% площади, занятой естественными экосистемами, превышает 6 млн.км 2 .

Европейский центр включает Западную, Центральную и Восточную Европу (в том числе республики бывшего СССР). Здесь разрушены или антропогенно изменены леса и степи, на территории которых сохранилось не более 1- 8% естественных экосистем. Общая площадь этого центра превышает 7 млн.км 2 .

Азиатский центр включает страны Индостана, Шри-Ланку, Малайзию, Бирму, Индонезию (без о.Суматры), Китай с Тайванем (за исключением Тибета и пустынь Такла-Макан и Гоби), Японию, Корею, Филиппины. Общая площадь этого центра превышает 7 млн.км 2 . Здесь сохранилось менее 5 % естественных экосистем.

На остальной части суши имеются пятна территорий с нарушенными экосистемами, размеры которых колеблются от 0,1 до 1 млн. км 2 .

За 8-10 тыс.лет (с начала сельскохозяйственных революций до конца 19 века) человек разрушил естественные экосистемы на 20% суши, из которых основную часть составляли лесные и лесостепные. За ХХ век были разрушены естественные экосистемы еще на 40% площади континентов (без Антарктиды).

На планете осталось 94 млн. км 2 территорий с ненарушенными экосистемами. Если из этой площади вычесть участки, покрытые ледниками, обнаженными скалами и землями, то остается 52 млн.га. Для ненарушенных территорий характерен естественный растительный покров и очень низкая плотность населения (менее 10 чел. на 1 км 2).

Хозяйственная деятельность человека по преобразованию суши привела к двум огромным изменениям. Во-первых, человек стал изымать в свою пользу из естественного оборота в экосистемах порядка 40 % чистой первичной продукции, из которых около 7 % используется непосредственно. За столетия человек изменил перераспределение энергии в экосистемах. Во-вторых, в результате уничтожения растительности, человек снизил производство фотосинтетической продукции на 12%.

Об экологическом кризисе свидетельствуют, например, следующие изменения окружающей среды с 1972 по 1990 гг.:

1. Рост концентрации парниковых газов от десятых долей до первых процентов ежегодно.

2. Истощение озонового слоя на 1 – 2 % ежегодно. Уменьшение толщины озонового слоя на 1 % приводит к увеличению потока ультрафиолетового излучения на 2 % , возрастанию заболеваемости людей раком кожи – на 4%.

3. Рост эрозии почв – 24 млрд. т ежегодно, снижение их плодородия, засоление, закисление, накопление загрязнителей. В ХХ веке по сравнению с ХIХ загрязнение тяжелыми металлами увеличилось в 10-15 раз.

4. Расширение площади пустынь (60 тыс. км 2 в год), рост техногенного опустынивания. За исторический период площади пустынь возросли более чем на 9 млн. км 2 .

5. Сокращение площади лесов со скоростью 180 +- 20 тыс. км 2 в год (1989 год).

6. Подъем уровня Мирового океана на 1-2 мм в год.

7. Быстрое исчезновение видов живых организмов.

8. Рост заболеваемости населения. В крупных городах заболеваемость поллютантной природы составляет от 25 до 50% и т.д.

Экологический кризис характеризуется загрязнением окружающей среды. Загрязнением называется поступление в окружающую среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов, энергии в количествах, вредных для здоровья человека, биоты, экосистем. По объектам загрязнения различают загрязнение поверхностных и подземных вод, почв, воздуха и т.д. Выделяют природные и антропогенные источники загрязнения окружающей среды. К природным источникам относятся пыльные бури, вулканический пепел и т.д. Источниками антропогенного загрязнения являются промышленность, сельское хозяйство, транспорт, коммунально-бытовое хозяйство и т.д. По видам загрязнений выделяют химическое, физическое и биологическое. К физическому загрязнению относят тепловое, шумовое, радиоактивное, электромагнитное. К химическому загрязнению приводит накопление тяжелых металлов, пестицидов, пластмасс, отдельных химических веществ и элементов. К биологическому загрязнению относят биогенное, микробиологическое и другие виды.

Современный глобальный экологический кризис обусловливает необходимость охраны природы. Объектом изучения курса "Использование природных ресурсов и охрана природы" как комплексной науки являются природные ресурсы.

Главные задачи охраны природы – рациональное использование природных ресурсов, защита природы от загрязнения, сохранение биологического разнообразия.

Разработка мероприятий по рациональному использованию природных ресурсов предполагает выполнение следующих этапов научных исследований:

1) Изучение природных ресурсов в исследуемом регионе, их качественный и количественный учет, картографирование выявленных природных ресурсов.

2) Установление природно-ресурсного потенциала (ПРП) территории, т.е. совокупности естественных ресурсов, выступающих в качестве средств производства или предметов потребления в границах ПТК.

3) Экономическая оценка природных ресурсов в ПТК.

4) Установление приоритетных направлений в хозяйственном освоении природных ресурсов территории, разработка схемы наиболее рационального освоения ПРП, т.е. эффективного в экономическом отношении и при этом экологически безопасного, исключающего развитие негативных природно-антропогенных процессов и деградацию природной среды.

5) Организация охраны отдельных природных объектов и мероприятий по восстановлению и расширенному воспроизводству природных ресурсов.

Для решения этих задач требуются специалисты различного профиля: физикогеографы, экономикогеографы, экономисты и т.д. Так, физико-географические исследования необходимы на первом, втором, частично на четвертом и пятом этапах исследований, экономико-географические исследования – на третьем, частично четвертом и пятом этапах. Научно обоснованное решение проблемы рационального использования природно-ресурсного потенциала территории возможно лишь на основе комплексных исследований различных отраслей знаний.

ЛЕКЦИЯ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ И РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕЕ РЕСУРСОВ

Основные понятия курса

К основным понятиям курса относятся: географическая оболочка (ГО), географическая среда, окружающая среда, природопользование, охрана природы, природные условия, природные ресурсы.

Географическая оболочка – это область непосредственного соприкосно-вения, всестороннего и глубокого взаимодействия и сопряженного развития приповерхностных сфер Земли. Она характеризуется наличием органической жизни. ГО состоит из тропосферы, гидросферы, земной коры и биосферы, отличается сложностью своего состава. В ее пределах вещество находится в трех агрегатных состояниях, тесно взаимодействуют все природные компоненты, процессы происходят под воздействием космических и земных источников энергии.

Среда – это то, что окружает организм. Географическая среда – это природа Земли, включенная на данном историческом этапе в сферу человеческой деятельности и составляющая необходимое условие существования и развития общества (Н.Ф.Реймерс). По мнению других ученых, географическая среда – это лишь среда географической оболочки.

Природная среда – это совокупность природных и незначительно измененных деятельностью человека абиотических и биотических естественных факторов, влияющих на человека (это среда, окружающая человека, природная, вне зависимости от непосредственных контактов с человеком). Природная среда может рассматриваться по отношению к животным, растениям.

Природная среда, рассматриваемая по отношению к человеку, называется окружающей средой, т.е. это среда обитания и производственной деятельности человечества.

Окружающая среда выполняет следующие функции:

1. Ресурсовоспроизводящие – способность природных систем воспроиз-водить природные ресурсы, использованные человеческим обществом. Сохранение этой функции по отношению к возобновимым ресурсам обеспечивает их неисчерпаемость. Нарушение этой функции превращает неисчерпаемые ресурсы в исчерпаемые.

2. Средовоспроизводящие – способность природных систем сохранять в определенном интервале значений параметры окружающей среды, существенные для человечества или ресурсовоспроизводства. Экологическая проблема связана с сохранением этой функции.

3. Природоохранные – сохранение механизмов регулирования связей между природными компонентами, сохранение структуры природных комплексов. Это необходимое условие средовоспроизводства.

4. Медико-географические, санитарно-гигиенические, эстетико-психологические функции, характеризующие пригодность, безопасность, привлекательность среды для жизни и деятельности человека. Эти функции исследованы слабо.

Природные ресурсы – это природные объекты и явления, используемые для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных богатств, воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человечества и повышающие качество жизни (качество жизни – соответствие среды жизни человека его потребностям) (Р.Ф.Реймерс). Природные ресурсы используются в качестве средств труда (земля, вода для орошения, водные пути), источников энергии (гидроэнергия, атомное топливо, запасы горючих ископаемых и т.д.); сырья и материалов (полезные ископаемые, леса), в качестве предметов потребления (питьевая вода, дикорастущие растения, грибы и т.д.), рекреации (места отдыха в природе, ее оздоровительное значение), банка генетического фонда (выведение новых сортов и пород) или источников информации об окружающем мире (заповедники – эталоны природы, биоиндикаторы и др.)

Природные условия – это тела и силы природы, существенные для жизни и хозяйственной деятельности общества, но непосредственно не участвующие в материальной, производственной и непроизводственной деятельности людей (Н.Ф.Реймерс). Четкой грани между понятиями природные условия и природные ресурсы нельзя провести. Один и тот же природный компонент выступает в качестве природных условий и в то же время является природным ресурсом.

Природопользование – это совокупность всех форм эксплуатации природно-ресурсного потенциала и мер по его сохранению. Природопользование рассматривает использование природных ресурсов; совокупность воздействий человечества в целом на географическую оболочку, охрану природы.

Понятие природопользование подразумевает наличие объекта и субъекта пользования. В качестве объекта выступают географическая оболочка, биосфера, геосистемы, ландшафты. Они рассматриваются как природные условия, вместилища или продуценты природных ресурсов, приемники и редуценты отходов хозяйственно-бытовой деятельности. Субъектом пользования являются человечество, государство, предприятия, отдельные лица.

В понятие «охраны» природы в разные времена вкладывался различный смысл. Почти до середины 20 века было распространено мнение, что основной целью охраны природы является охрана растительного и животного мира (в основном путем создания заповедников). Поэтому данная отрасль знаний считалась биологической. Во второй половине 20 века стало очевидным многоаспектность проблемы охраны природы.

Охрана природы – это совокупность международных, государственных, региональных и локальных, административно-хозяйственных, технологических и других мероприятий, направленных на сохранение, рациональное использование и воспроизводство природы Земли и ближайшего к ней космического пространства (Н.Ф.Реймерс).

Различают следующие формы охраны окружающей среды. Народная охрана зародилась в первобытнообщинном строе и существует в слаборазвитых странах. Государственная форма охраны окружающей среды возникла в период рабовладельческого строя. В настоящее время-это основная форма охраны природы в большинстве государств. Общественная форма образована в 20 веке в эпоху капитализма как важное дополнение к государственной. Международная охрана окружающей среды возникла в 20 веке и ставит своей целью сохранение природных ресурсов на территории нескольких государств или регионов. Эта форма охраны реализуется межгосударственными соглашениями и находится под контролем государств.

При рассмотрении проблемы охраны природы выделяется несколько аспектов. Философский аспект охраны природы заключается в выяснении противоречий между природой и обществом и возможностей их преодоления. Социальный аспект проявляется в различном подходе к использованию природных ресурсов и охране в государствах с различным социальным строем.

Экономический аспект охраны природы заключается в экономической оценке использования природных ресурсов, определении ущерба, нанесенного их истощением и загрязнением окружающей среды, выявлении эффективности природоохранных мероприятий. С экономикой природопользования тесно связан технологический аспект. Технологический аспект – это разработка экологически безвредных технологий, способов очистки биосферы от загрязнения, методов утилизации отходов.

Медико-гигиенический аспект проблемы охраны природы заключается в выяснении воздействия различных загрязняющих веществ на биосферу и организм человека, установлении предельно допустимых концентраций вредных примесей в воде, воздухе, почве.

Естественнонаучный аспект заключается в выработке научных основ рационального природопользования и преобразования природы, а также управления процессами природопользования.

Воспитательный аспект охраны природы заключается в необходимости воспитания людей в духе бережного отношения к природе.

Ни одна отдельно взятая наука не в состоянии решить все задачи охраны природы. Изучением природы занимается как отраслевая физическая география (геология, почвоведение, гидрология, климатология, геоботаника), так и комплексная физическая география (ландшафтоведение и др.). Большой вклад в решении вопросов охраны природы вносят экология, геоэкология и другие науки.

Основные геоэкологические законы, правила и принципы

Рациональное использование природных ресурсов базируется на законах, правилах и принципах.

Закон внутреннего динамического равновесия – вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие изменения других (Н.Ф.Реймерс). Эти изменения направлены на возврат системы в исходное равновесное состояние. К показателям природной системы относятся вещество, энергия, информация и динамические качества. Информация – это энергетически слабое воздействие, воспринимаемое организмом как закодированное сообщение об изменении факторов среды или о влиянии других организмов. Динамические качества – способность природных систем изменяться и сохранять структурно-функциональные характеристики во времени (к динамическим качествам относятся надежность, замкнутость, устойчивость и др.) Как только изменяется один показатель, изменяются и другие. Из этого закона вытекают следующие следствия:

1. Любое изменение среды приводит к развитию природных цепных реакций. Эти реакции направлены на нейтрализацию произведенного изменения или формирования новых природных систем.

2. Слабое воздействие или изменение одного из показателей может вызвать сильные отклонения в других и во всей системе.

3. Производимые в крупных экосистемах перемены относительно необратимы.

4. Любое местное преобразование природы вызывает в биосфере в целом и ее крупных подразделениях ответные реакции. Ответные реакции биосферы направлены на сохранение эколого-ресурсного потенциала. Для сохранения потенциала необходимы дополнительные энергетические вложения.

Закон оптимальности – с наибольшей эффективностью любая система функционирует в некоторых пространственно-временных пределах (Н.Ф.Реймерс). Размер любой системы должен соответствовать ее функциям. Согласно закону, любая крупная система распадается на функциональные части (подсистемы) с различными размерами. Монотонная с виду экосистема может занимать огромные пространства, но повторение элементарных составляющих в ней редки (два дерева одного вида в тропическом лесу соседствуют как исключение). Созданные человеком огромные площади лесных и сельскохозяйственных культур приводят к однообразию систем и уменьшают их устойчивость. Выращивание на одной территории одних сельскохозяйственных культур истощает почву, влияет на микроклимат и т.д. Поэтому необходимо выявлять оптимальные размеры всех эксплуатируемых природных систем.

Закон развития природной системы за счет окружающей ее среды – это любая природная система может развиваться за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды (Н.Ф.Реймерс). Закон имеет важное значение благодаря своим следствиям:

1. Абсолютно безотходное производство невозможно. Человек может рассчитывать на малоотходное производство, этапами развития технологии являются следующие: малая ресурсоемкость (экономность и незначительные выбросы – первый этап); создание цикличности производства (отходы одного производства – сырье другого – второй этап); организация разумного захоронения отходов.

2. Любая высокоорганизованная система, используя и видоизменяя среду жизни, представляет потенциальную угрозу для более низкоорганизованных систем. Воздействие человека на природную среду требует проведения природоохранных мероприятий.

3. Биосфера Земли развивается не только за счет ресурсов планеты, но и за счет космических систем (солнечной энергии). Поэтому при прогнозировании изменений природной среды необходимо учитывать космические воздействия.

Закон эволюционно-экологической необратимости – экосистема, потерявшая часть своих элементов или сменившаяся другой, не может вернуться к первоначальному своему существованию, если произошли эволюционные перемены в экологических элементах (Н.Ф.Реймерс). Так как вернуть экосистему в прежнее состояние нельзя, то надо рассматривать ее как новое природное образование.

Закон экологической корреляции – в экосистеме все виды живого и абиотические экологические компоненты функционально соответствуют друг другу (Н.Ф.Реймерс). Выпадение одной части системы ведет к исключению других частей с ней связанных и функциональному изменению целого. Например, накопление до определенного уровня загрязняющих веществ в атмосфере не сказывается на состоянии живых организмов, превышение этого уровня может привести к их гибели.

Правило интегрального ресурса – использующие один природный ресурс различные отрасли хозяйства неминуемо наносят ущерб друг другу тем сильнее, чем значительнее они изменяют этот ресурс или экосистему в целом (Н.Ф.Реймерс). В водном хозяйстве гидроэнергетика, транспорт, коммунальное хозяйство, орошаемое земледелие, рыбная промышленность связаны таким образом, что в большей степени страдает рыбная промышленность. Чем полнее гидроэнергетика использует воду, тем сложнее ведение других отраслей водного хозяйства.

Правило меры преобразования природных систем – в ходе эксплуатации природных систем нельзя переходить некоторые пределы, позволяющие системе сохранить свойство самоподдержания (самоорганизации и саморегуляции) (Н.Ф.Реймерс). Из правила следует ряд основных выводов:

1. Единица возобновимого ресурса создается в определенный промежуток времени.

2. Перешагнуть все фазы последовательного развития природной системы невозможно.

3. Преобразовательная деятельность не должна выводить природную систему из состояния равновесия.

4. Преобразование природы дает локальный или региональный выигрыш за счет ухудшения показателей в смежных областях или в биосфере в целом.

Правило одного процента – изменение энергетики природной системы в пределах 1% выводит природную систему из равновесного состояния. Все крупномасштабные явления (мощные циклоны, извержения вулканов и др.), как правило, имеют суммарную энергию, не превышающую одного процента от энергии солнечного излучения. Изменение энергетики природной системы в пределах 1% приводит к резким климатическим отклонениям, изменениям растительности, крупным лесным и степным пожарам и т.д. Однако многое зависит от состояния самой природной системы. Это делает правило одного процента вероятным.

Правило ускорения развития - чем стремительнее под воздействиемантропогенных причин изменяется среда обитания человека и условия ведения хозяйства, тем скорее происходят перемены в экономическом и техническом развитии общества. Например, длительность каждой последующей общественно-экономической формации короче предыдущей, но это ускорение охватывает не только общество, но и биосферу в целом.

Принцип комплексного использования природных ресурсов и концентрации производства заключается в создании территориально-производственных комплексов (ТПК) на базе имеющихся в данном районе природных ресурсов. Объективной основой создания ТПК является территориальное сочетание производственно-технологических процессов и стадий, развивающихся в соответствии с природными и экологическими условиями ТПК и его транспортно-экономическим положением. Так, в Восточном Казахстане и на Северном Кавказе свинец и цинк получают по одинаковой технологической схеме. Основной процесс представлен добычей, обогащением и металлургическим переделом исходного сырья, дополнен производством серной кислоты и других продуктов путем комплексного использования полиметаллических руд и утилизации промышленных отходов. Черная металлургия полного цикла представлена коксованием угля, производством аммиака, бензола, цемента и т.д. При совместном размещении производств достигается значительная экономия земель под промышленные застройки, удается сократить отвод земель примерно на 25-40% по сравнению с вариантом рассредоточенного размещения производств.

Классификация природных ресурсов

На различных этапах развития общества человек использовал различные виды ресурсов. В первобытнообщинном обществе потребности человека и его возможности освоения природных богатств были скромными и ограничивались охотой на диких животных, рыбной ловлей, собирательством. Затем возникло земледелие и скотоводство, в состав природных ресурсов были включены почвенный покров и растительность – кормовая база для скота. В лесах добывались древесина для производства жилищ и для получения дров, постепенно началось освоение полезных ископаемых (угля, руд, стройматериалов). Человек научился осваивать энергию ветра и воды. По мере развития производства расширялся объем осваиваемых естественных ресурсов, в хозяйственный оборот вовлекались и новые территории. Интенсивная освоенность природных ресурсов стала возрастать значительно в эпоху возникновения и развития капитализма. Увеличивался объем извлекаемого природного сырья, добывались новые виды полезных ископаемых. Естественные ресурсы подвергаются более глубокой и комплексной переработке. В ХХ веке ресурсопотребление охватывает практически всю сушу и все природные компоненты.

Тела и объекты природы выступают в качестве определенного ресурса в том случае, если в них возникает потребность. Но потребности появляются и расширяются по мере развития технических возможностей освоения природных богатств. Например, нефть была известна как горючее вещество еще за 600 лет до н.э., но в качестве топлива в промышленных масштабах ее начали разрабатывать лишь с 60-х годов ХIХ столетия. Именно с этих пор нефть превратилась в реально доступный для использования природный ресурс. Однако до второй половины ХХ в. нефть, залегающая в шельфовой зоне Мирового океана, не рассматривалась в качестве ресурса, т.к. состояние техники не позволяло добывать ее. Лишь в 1940-х годах впервые на водных акваториях нефть стала разрабатываться в промышленных масштабах и нефтяные залежи мелководных зон морей и океанов приобрели ресурсное значение.

По обеспечению общества в конкретный период развития природные ресурсы делят на реальные и потенциальные. Реальные ресурсы - это ресурсы, которые на данном этапе развития общества разведаны, их запасы количественно определены и активно используются обществом.

С развитием производства, науки реальные ресурсы меняются. Например, энергетические ресурсы существенно заменялись в процессе совершенствования той или иной отрасли человеческой деятельности. На первом этапе зарождения промышленных предприятий (мануфактуры) в качестве топлива широко использовали китовый жир. Активная добыча китов привела к сокращению их численности, что стало тормозить развитие мануфактуры. Возникла необходимость замены энергетического сырья. Топливом стал лес, что привело к резкому сокращению лесной растительности. Вырубка леса сделала этот ресурс неэкономичным, потом открыли уголь, затем газ, нефть. Темпы роста промышленности, возникновение новых энергоемких производств стимулирует поиск других энергоресурсов (использование энергии Солнца, ветра и т.д.).

К потенциальным ресурсам относятся те, которые на данном этапе развития общества разведаны, часто количественно определены, но не используются в настоящее время. Например, в каменном веке металл не был потенциальным природным ресурсом, т.к. человек не знал технологию его получения, а в век бронзы таким ресурсом была железная руда и т.д.

Потенциальные земельные ресурсы представлены на планете пустынными, горными, заболоченными, засоленными территориями, зоной вечной мерзлоты. В настоящее время люди не могут использовать эти земли в сельском хозяйстве из-за того, что нужны крупные капитальные вложения для устройства дренажа на заболоченных территориях, для промывки и укладки дрен на засоленных участках или нельзя обеспечить их водой (в пустынях) или не разработана технология освоения земель в зоне вечной мерзлоты.

Потенциальными природными ресурсами является энергия Солнца, морских приливов и отливов, ветра.

Н.Ф. Реймерс классифицирует природные ресурсы по следующим критериям: 1. по источникам и местоположению (энергетические, атмосферные газовые, водные, ресурсы литосферы, ресурсы растений продуцентов, ресурсы консументов, ресурсы редуцентов, климатические ресурсы, рекреационно-антропоэкологические – это природные условия жизни людей и ресурсы отдыха в природе; познавательно-информационные; ресурсы пространства (территориальных, водных и воздушных пространств) и времени; 2 по скорости исчерпания: исчерпаемые и неисчерпаемые; 3. по возможности самовосстановления и культивирования: возобновимые и невозобновимые; 4. по темпам экономического восполнения (за счет поиска новых источников и новых технологий изъятия): восполнимые и невосполнимые; 5. по возможности замены одних ресурсов другими (например, металл заменяют пластмассой или керамикой) и незаменимые (атмосферный кислород для дыхания).

Природные ресурсы различаются по происхождению. Природные ресурсы (объекты или явления природы) возникают в природных средах (в гидросфере, атмосфере и др.) и в пространстве образуют определенные сочетания. На этом основании они подразделяются на две группы: ресурсы природных компонентов и ресурсы природно-территориальных комплексов.

Каждый вид природного ресурса формируется в одном из компонентов ландшафтной оболочки. По принадлежности к компонентам выделяют ресурсы: минеральные, климатические, водные, земельные, почвенные, растительные, животного мира. Эта классификация широко употребляется в отечественной и зарубежной литературе. В этой классификации основное внимание уделяется закономерностям пространственного и временного формирования отдельных видов ресурсов, их количественным и качественным характеристикам, особенностям их режима, объемам естественного восполнения запасов.

Кроме ресурсов природных компонентов есть ресурсы природно-территориальных комплексов. Каждый ПТК обладает определенным набором разнообразных видов природных ресурсов. В зависимости от свойств ландшафта, сочетания видов ресурсов, их количественные и качественные характеристики меняются существенно. Часто возникают такие условия, когда один или несколько ресурсов определяют направление развития целого региона. На этом основании выделяются природно-ресурсные территориальные комплексы по наиболее предпочтительному виду хозяйственного освоения. Они делятся на: горнопромышленные, сельскохозяйственные, водохозяйст-венные, лесохозяйственные, селитебные, рекреационные и др.

Использование только одной классификации видов ресурсов по происхождению недостаточно, т.к. не отражает экономического значения ресурсов. Для отражения роли природных ресурсов в системе общественного производства, их экономической значимости применяется классификация ресурсов по видам хозяйственного использования ресурсов. Основной критерий подразделения ресурсов в этой классификации – отнесение их к различным секторам материального производства. По этому признаку природные ресурсы делятся на ресурсы промышленного и сельскохозяйственного производства.

Ресурсы промышленного производства включают все виды природного сырья, используемые промышленностью. В связи с наличием разнообразных отраслей промышленности природные ресурсы дифференцируются на энергетические и неэнергетические. К энергетическим относятся разнообразные виды ресурсов, используемые в настоящее время для производства энергии:

1) горючие полезные ископаемые: нефть, уголь, газ, уран, битуминозные сланцы и др.;

2) гидроэнергоресурсы: энергия речных вод, энергия приливов и отливов;

3) источники биоконверсионной энергии: использование топливной древесины, производство биогаза из отходов сельского хозяйства;

4) ядерное сырье, используемое для получения атомной энергии;

Неэнергетические – это природные ресурсы, которые поставляют сырье для различных отраслей промышленности или участвуют в производстве по технологический необходимости. К этим ресурсам относятся:

1) полезные ископаемые, не относящиеся к группе каустобиолитов;

2) воды, используемые для промышленного водоснабжения;

3) земли, занятые промышленными объектами и объектами инфраструктуры;

4) лесные ресурсы, поставляющие сырье для лесохимии и строительной индустрии;

5) рыбные ресурсы относятся к данной подгруппе ресурсов условно, т.к. в настоящее время добыча рыбы и обработка улова приобрели промышленный характер.

Ресурсы сельскохозяйственного производства объединяют все виды ресурсов, участвующих в создании сельскохозяйственной продукции. К указанным ресурсам относятся следующие: 1) агроклиматические – ресурсы тепла и влаги, необходимые для произрастания культурных растений или выпаса скота; 2) почвенно-земельные - земля и ее верхний слой – почва – рассматриваются как природный ресурс и как средство производства в растениеводстве; 3) растительные кормовые ресурсы – ресурсы биоценозов, служащие кормовой базой выпасаемого скота; 4) водные ресурсы – вода, используемая в растениеводстве для орошения, и в животноводстве для водопоя и содержания скота.

Довольно часто выделяют природные ресурсы непроизводственной сферы или непосредственного потребления. Это прежде всего ресурсы, изымаемые из природной среды (охотничье-промысловые животные, дикорастущие лекарственные растения), а также рекреационные ресурсы, ресурсы заповедных территорий и др.

Природные ресурсы классифицируют по исчерпаемости на две группы: исчерпаемые и неисчерпаемые. Исчерпаемые ресурсы образуются в земной коре или ландшафтной сфере в течение длительного геологического времени. В то же время потребности в таких ресурсах со стороны производства значительно превышают объемы и скорость естественного восполнения, вследствие чего запасы их истощаются.

Исчерпаемые ресурсы на основе интенсивности и скорости естественного образования делятся на невозобновимые, относительно возобновимые, возобновимые.

Невозобновимые – это те природные ресурсы, которые не восстанавливаются или восстанавливаются медленнее по сравнению с использованием в определенные периоды. К невозобновимым ресурсам относятся почти все виды минеральных ресурсов, земельные ресурсы. Минеральные невозобновимые ресурсы – это нефть, уголь и другие полезные ископаемые. Возраст каменных углей насчитывает более 350 млн лет, т.е. полезные ископаемые образуются на протяжении геологического времени, а расходуются в историческое время. К невозобновимым относятся земельные ресурсы. Земельные ресурсы – это материальный базис, на котором происходит жизнедеятельность человеческого общества. Однажды нарушенные земли (например, карьерами) в своем естественном виде уже не восстанавливаются.

Возобновимые природные ресурсы – это ресурсы, которые при определенных естественных условиях по мере их использования могут постоянно восстанавливаться. К ним относятся растительный и животный мир, некоторые минеральные ресурсы (накапливающаяся в озерах соль, отложения торфа), а также отчасти почвы. Для их восстановления необходимо создавать определенные условия. Восстановление возобновимых ресурсов происходит с различной скоростью. Для образования 1 см гумусового слоя почвы требуется 300-600 лет, восстановления вырубленного леса десятки лет, популяции хищных животных – годы.

Многие природные ресурсы восстанавливаются очень медленно. Такие ресурсы относят к относительно возобновимым. Для их восстановления требуется несколько больше времени, чем продолжительность человеческой жизни. К относительно возобновимым ресурсам относят:

1. продуктивные пахотно-пригодные почвы;

2. леса с древостоями спелого возраста;

3. водные ресурсы в региональном аспекте.

Продуктивных пахотно-пригодных почв сравнительно немного (по разным оценкам их площадь не превышает 1,5 - 2,5 млн га). Они образуются очень медленно, например, на формирование 1 мм слоя черноземных почв требуется более 100 лет. Благодаря эрозии за год может быть разрушено несколько сантиметров пахотного слоя. Вследствие интенсивного антропогенного разрушения почв в последние десятилетия обоснованно отнесение почвенных ресурсов к относительно возобновимым.

Леса с древостоями спелого возраста (в наибольшей степени отвечающие лесопромышленным требованиям) интенсивно вырубаются. Для полного восстановления хвойных лесов необходимо 80 – 100 лет, для лиственных - 100 – 120 лет.

К относительно возобновимым ресурсам относятся водные ресурсы в региональном масштабе. Отдельные регионы испытывают недостаток воды, пригодной для употребления питьевых и хозяйственных нужд человека. Особенно сильно страдают от недостатка воды аридные и субаридные районы, где нерациональное водопотребление сопровождается быстрым истощением водозапасов.

Неисчерпаемые ресурсы – это ресурсы, которые практически не исчерпаемы. К ним отнесены космические и климатические, а также водные ресурсы Земли. Космические ресурсы – это солнечная радиация, энергия приливов и отливов и др. Климатические ресурсы – это запасы тепла и влаги, которыми располагает определенная местность. Водные ресурсы Земли обладают колоссальными объемами – 1,5 млрд км.

Методы исследований

К современным методам исследований окружающей среды относятся системный подход, моделирование, прогнозирование, мониторинг, ГИС.

Системный подход предполагает выделение блоков, элементов, системообразующих связей. Любая система состоит из элементов, связанных друг с другом определенными отношениями. Природно-территориальный комплекс представляет собой систему, состоящую из взаимосвязанных природных компонентов, связи между которыми могут быть прямыми и обратными. Рассматривая, например, состояние атмосферы с точки зрения системного подхода, отмечаем, что атмосфера состоит из газов, твердых и жидких частиц. Выделяем источники поступления газов и аэрозолей: природные и антропогенные. Подробно их рассматриваем, выявляем влияние этих источников на состояние атмосферы, последствия изменения состава атмосферного воздуха на окружающую среду: природные компоненты и здоровье человека.

Моделирование – это создание моделей, в той или иной степени подобных оригиналу. Моделирование имеет большое значение, что связано с тремя свойствами моделей:

1) модель изменяет размеры природных систем до удобной величины с помощью масштаба;

2) моделирование позволяет изучить динамику природных процессов, отличающихся малой или значительной скоростью протекания;

3) моделирование позволяет упростить сложные географические системы, выделить ограниченное число элементов и их связей.

Моделирование состоит из нескольких этапов. Первый этап моделирования – это качественный анализ. На его основе формируются задачи и выбирается вид модели. Модель должна соответствовать двум требованиям: отражать те особенности оригинала, которые выступают в качестве предмета познания и должна быть адекватна оригиналу. Второй этап моделирования – это математическая реализация логической структуры модели. С применением математических методов выводятся зависимости в модели. Третий этап моделирования предусматривает проверку соответствия модели оригиналу. Для этого проводится эмпирическая проверка – сравнение полученных данных с результатами наблюдений за оригиналом. Четвертый этап моделирования – изучение модели, экспериментирование с моделью. Основная цель этапа – выявление новых закономерностей и исследование возможностей оптимизации структуры и управление поведением моделируемой системой, а также пригодность модели для прогнозирования.

Прогнозирование (экологическое) – предсказание возможного поведения природных систем, определяемого естественными процессами и воздействием на них человечества. Главной целью прогноза является оценка предполагаемой реакции окружающей среды на воздействие человека, решение задач будущего рационального использования природных ресурсов в связи с ожидаемыми состояниями окружающей среды.

Прогнозы классифицируют по времени, по масштабам прогнозируемых явлений и по содержанию. По времени различают следующие виды прогнозов: сверхкратковременные (до одного года), краткосрочные (до 3 – 5 лет), среднесрочные (до 10 – 15 лет), долгосрочные (до нескольких десятков лет), сверхдолгосрочные (на тысячелетия и более).

По масштабам прогнозируемых явлений прогнозы делятся на четыре группы: глобальные, региональные, национальные (государственные), локальные.

При прогнозировании одновременно приходится учитывать три типа изменений:

1. целенаправленные изменения природной среды, которые сознательно производятся человеком;

2. нецеленаправленные изменения, происходящие благодаря взаимосвязям в природе;

3. естественные фоновые изменения, происходящие без участия человека.

Основными принципами ландшафтно-экологического прогнозирования являются:

1. комплексность прогноза, т.е. необходимость предвидения изменений природных компонентов или комплексов;

2. динамический подход к прогнозируемому объекту;

3. пространственно-временное единство прогноза, отражающее одновременность изменений систем во времени и пространстве;

4. качественно-количественный характер прогноза.

Понятие «мониторинг» в переводе с латинского monitor означает “тот, кто напоминает, предупреждает”. Мониторинг – это система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей среды под воздействием антропогенных воздействий. Цель мониторинга: выявить изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия.

Различают много видов мониторинга как по характеру загрязнения среды, так и по методам и целям наблюдения. В соответствии с тремя типами загрязнений различают глобальный, региональный, импактный.

Глобальный мониторинг предусматривает слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере и осуществление прогноза возможных их изменений.

Региональный мониторинг охватывает отдельные регионы, в пределах которых процессы и явления отличаются по природному характеру или по антропогенным воздействиям от общего базового фона.

Импактный мониторинг предусматривает осуществление наблюдений в особо опасных зонах и местах, обычно непосредственно примыкающих к источникам загрязняющих веществ. Важное значение имеет так называемый базовый (или фоновый) мониторинг. Задача этого мониторинга – слежение за состоянием природных систем и природными процессами при отсутствии региональных антропогенных влияний. Для осуществления базового мониторинга используют удаленные от промышленных регионов территории, в т.ч. биосферные заповедники.

По методам ведения выделяются следующие виды мониторинга:

Биологический (с помощью биоиндикации);

Дистанционный (авиационный и космический);

Аналитический (химический и физико-химический анализ).

По объектам наблюдения выделяются:

1. Мониторинг отдельных компонентов (почвы, воды, воздуха);

2. Мониторинг биологический (флоры и фауны).

При мониторинге качественно и количественно характеризуется состояние воздуха, воды, почвенного покрова, растительности и животного мира, климатические изменения.

При организации мониторинга решаются задачи разного уровня. И.П.Герасимов предложил различать три ступени мониторинга:

На первой ступени главное внимание уделяется наблюдению за состоянием окружающей среды с точки зрения ее влияния на здоровье населения. На этой ступени используются такие показатели, как заболеваемость, смертность, рождаемость, продолжительность жизни и т.д. Эта ступень может опираться на систему наблюдательных постов и работу санитарно-гигиенических служб.

На второй ступени основным объектом наблюдений выступают природные, природно-технические геосистемы. Для этой ступени существенны показатели биопродуктивности, способности геосистем к самоочищению, величины предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ. Наблюдения должны проводиться на основе стационаров, ключевых участков.

Задача третьей ступени - наблюдение, оценка и прогноз за глобальными параметрами окружающей среды, а именно за загрязнением атмосферы и Мирового океана, мировым балансом влаги, изменением биопродуктивности суши и океана. Цель этой ступени мониторинга – оценка последствий этих изменений для здоровья и деятельности людей. Основу сети глобального мониторинга должна составлять система биосферных полигонов.

Общая структура аппаратных средств сети наземных измерений в системе комплексного мониторинга включает:

для низового уровня мониторинговой сети:

1. стационарные посты по воздуху и воде;

2. передвижные и стационарные лаборатории по состоянию атмосферы, воды, почвы, снега;

3. передвижные станции контроля выбросов и сбросов;

4. инспекционные службы;

5. службы получения данных от населения.

для среднего уровня сети:

центры сбора и обработки информации, полученные в низовых сетях, (отличающиеся друг от друга спецификой и сложностью решаемых задач)

для высшего уровня сети:

пользователи информации, полученной в центрах ее сбора и обработки. Непосредственными пользователями данных являются инспектора по охране окружающей среды.

Географические информационные системы (ГИС) – это компьютерные системы, предназначенные для сбора, хранения, обработки и распространения пространственно - координированной информации. ГИС состоят из нескольких подсистем: ввода информации, обработки информации, выдачи информации.

Подсистема ввода информации включает устройства для преобразования пространственной информации в цифровую форму и ввода ее в базы данных. Такими устройствами являются цифрователи и сканеры. С помощью цифрователя на исходной карте обводят контуры, прослеживают линии и другие обозначения, а в память компьютера поступают текущие координаты этих контуров и линий в цифровой форме. Сканеры автоматически считывают информацию по всей карте. Вся цифровая информация поступает в базы данных. Базы данных - это совокупность данных по какой-либо теме в цифровой форме с соблюдением определенных правил хранения и выдачи.

Подсистема обработки информации состоит из самого компьютера, системы управления и программного обеспечения. Различные программы позволяют проводить анализ территории, моделировать явления и процессы, сопоставлять и оценивать варианты решения поставленных задач и т.д.

Подсистема вывода информации – это комплекс устройств для визуализации обработанной информации. Это экраны, принтеры и другие устройства, с помощью которых выводятся результаты моделирования и варианты решений в той форме, которая задана пользователем.

В состав специализированных картографических ГИС входит подсистема издания карт, позволяющая изготовлять и печатать карты; ГИС, ориентированные на работу с аэрокосмической информацией, могут включать специализированную подсистему обработки изображений.

В ГИСах используется два принципа организации пространственной информации: послойный и объективно-ориентировочный. Суть послойного принципа заключается в том, что информация о какой-то территории организуется в виде серии тематических слоев, отвечающих конкретным потребностям. Каждый слой может содержать информацию, относящуюся только к одной или нескольким темам. Например, для целей изучения природных ресурсов такими темами могут выступать данные по геологии коренных пород и четвертичных отложений, по почвам, типам землепользования, высоте местности, уклонам рельефа и т.д.

При объективно-ориентировочном подходе группировка объектов происходит в соответствии с логическими взаимосвязями между ними, с построением иерархии. Одним из важных свойств ГИС является получение новой информации на основе имеющейся.

ГИС используется для решения самого широкого круга задач, основные из которых следующие:

Поиск и рациональное использование природных ресурсов;

Мониторинг экологических ситуаций и опасных природных явлений, оценка воздействий на среду и их последствий, обеспечение экологической безопасности страны и регионов;

Контроль условий жизни населения, здравоохранение и т.п.;

Создание тематических карт и атласов, оперативное картографирование и т.д.

Похожая информация.

Рациональное использование природных ресурсов

Еще в конце прошлого века внимание ученых обратилось на влияние хозяйственной и иной деятельности человека на биосферу. Наращивание темпов материального производства отрицательно сказывается на состоянии окружающей среды, производя неравноценный обмен ценных ресурсов на отходы и токсичные вещества, не подлежащие утилизации. Это создает непосредственную угрозу не только для человеческого существования, но и для всей экосистемы планеты, поэтому рациональный подход к природопользованию, максимально избавленные от негативных воздействий природные ресурсы и охрана окружающей среды являются единственным оптимальным решением проблемы.

Рациональное использование водных ресурсов является одной из главных проблем, решение которой заключается в следующих процессах:

применение одностадийных процессов производства вместо многостадийных;
переход от жидких процессов переработки к газовым;
замена воды в промышленности на другие растворители;
извлечение из сточных вод полезных веществ;
перевод промышленных предприятий на безотходную технологию производства;
переход к комплексной переработке сырья.

Рациональное использование почвенных ресурсов - также одна из главных проблем в связи с активизацией засоления почв и уничтожения многолетних растений из-за употребления избыточного количества пестицидов и удобрений. Существенной проблемой является также вырубка лесов из-за увеличения спроса на древесное топливо, ведущая к их деградации и сокращению лесных площадей. Главное, на что направлена охрана окружающей среды, - это обеспечение безопасности населения и сокращение вырубки лесов в целях предотвращения угрозы тотальной нехватки кислорода и, как следствие, растущей статистики заболеваемости болезнями дыхательных путей.

Основные принципы охраны и рационального использования природных ресурсов

К принципам охраны и рационального использования природных ресурсов относятся:

Принцип комплексности, означающий повсеместное и организованное использование природных ресурсов в различных хозяйственных отраслях.
Принцип региональности, подразумевающий учет особенностей местных условий при использовании и охране природных ресурсов.
Принцип единства охранительной деятельности и использования природных ресурсов, под которым понимается охрана природы одновременно с использованием природными ресурсами.
Принцип прогнозирования, подразумевающий предвидение возможных негативных последствий хозяйственной и иной деятельности для природы и их своевременное предотвращение.
Принцип повышенной интенсивности освоения природной среды, означающий повышение интенсивности наряду с учетом особенностей осваиваемых территорий и устранением значительных потерь полезных ископаемых при их добыче и переработке.
Принцип значения природных явлений и объектов, подразумевающий использование ресурсов природы с учетом интересов различных хозяйственных отраслей.
Принцип косвенной охраны, подразумевающий исключительное внимание к косвенной охране природных объектов наряду с основной охраной и устранение возможности нанесения им вреда.

Мероприятия по охране природных ресурсов

Использование и охрана природных ресурсов в России предполагают проведение определенных мероприятий по их восстановлению и улучшению.

Статья 23 Закона РФ «О недрах» от 21 февраля 1992 года гласит, что главными направлениями рационального использования недр являются:

полное извлечение из них полезных ископаемых, как основных, так и совместно залегающих;
прогрессивную методику геологического изучения недр для верной оценки наличия полезных ископаемых, их количественного и качественного состава, а также для изучения особенностей территорий, не предназначенных для добычи полезных ископаемых.

Охрана недр включает в себя проведение мероприятий, главными из которых являются:

охрана от пожаров, обводнения, затопления и прочих негативных факторов полезных ископаемых;
охрана ценных месторождений от снижения качества добываемых ресурсов или от осложнений по их переработке;
предотвращение загрязнения при проведении работ по пользованию недрами.

Статья 1 Водного кодекса РФ гласит, что охраной водных объектов является направленная на их сохранение и восстановление деятельность. Главная необходимость, на которую указывает статья 11 этого же кодекса - профилактика и максимальное устранение возможных негативных последствий использования водных объектов. Игнорирование этой необходимости приводит к появлению правовых последствий.

Лесной кодекс РФ в статье 2 устанавливает обеспечение рационального пользования лесными ресурсами, их охрану и воспроизводство как основное направление правовой деятельности лесного законодательства.

Главные мероприятия по охране лесов:

ведение лесных работ ограничивающими отрицательное воздействие на используемые территории способами;
применение мер по восстановлению лесов;
очистка лесосек.

Охрана объектов животного мира Федеральным законом «О животном мире» от 24 апреля 1995 г. определяется как направленная на стабильное существование животного мира и сохранение животного генофонда деятельность, сопряженная с созданием правовых условий для использования объектов животного мира без негативных последствий.

Охрана земель, согласно статье 12 Земельного кодекса РФ, преследует следующие цели:

предотвращение деградации, захламления, нарушения и загрязнения земель под воздействием хозяйственной деятельности человека;
восстановление и улучшение подвергшихся негативному воздействию человеческой деятельности земель.

Согласно статье 1 Федерального закона «Об охране атмосферного воздуха», охраной атмосферного воздуха называется комплекс мер по улучшению свойств атмосферного воздуха с целью пресечения вредного воздействия оного на окружающую среду.

Обобщая положения экологического законодательства об охране и использовании окружающей среды, можно сделать вывод, что мероприятия по охране природных ресурсов направлены на сохранение и улучшение видовых, качественных и количественных характеристик возобновимых и невозобновимых природных ресурсов и предотвращение нанесения им вреда.

В основе охраны природы лежит деятельность, направленная на сохранение природных объектов и окружающей среды в целом, в то время как использование природных ресурсов преследует, прежде всего, цели поиска, разведки и извлечения, в той или иной форме, их полезных свойств. Рациональность в использовании природных ресурсов заключается в применении технологий, приносящих наименьший вред, а также в добыче ресурсов в объемах, не приводящих к необратимым явлениям в окружающей среде. Цели любой техногенной деятельности, направленной на извлечение природных ресурсов, находятся в противоречии с целями охраны природы. Следовательно, рациональное использование природных ресурсов не может являться ни составной частью охраны природы, ни охватывать ее. В юридической литературе справедливо отмечалось, что не возникает необходимости в охране природы, если ресурсы окружающей среды не используются. Основная цель любого вида природопользования - это, в первую очередь, использование полезных свойств разнообразных экосистем. Люди, воздействуя на окружающую среду, в первую очередь ставят перед собой цели ее использования, а не охраны. Природа сама себя может защитить и «охранить», используя естественные механизмы саморегуляции биосферы. И только когда объем антропогенного воздействия превышает регенеративные возможности биосферы, тогда возникает потребность в использовании мер, в том числе, правовых, препятствующих дальнейшему нарастанию таких негативных воздействий. Для того чтобы лучше понять соотношение рационального природопользования и охраны природы, необходимо рассмотреть виды воздействия человека на окружаюую среду. Во-первых, это использование природных ресурсов, осуществляемое в целях их добычи (извлечения) - добыча полезных ископаемых, лесных ресурсов и объектов животного мира, забор воды. Во-вторых, - использование природных ресурсов в целях, не связанных с их добычей. Для легального определения соотношения использования природных ресурсов и их охраны необходимо обратиться к нормативным актам, регулирующим отношения по использованию и охране отдельных природных ресурсов. Из содержания ст. 23 закона «О недрах» можно сделать вывод о том, что под рациональным использованием недр следует понимать наиболее полное извлечение из недр запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и попутных компонентов; проведение опережающего геологического изучения недр, обеспечивающего достоверную оценку запасов полезных ископаемых или свойств участка недр, предоставленного в пользование в целях, не связанных с добычей полезных ископаемых. К охране недр относятся такие мероприятия, как, например, охрана месторождений полезных ископаемых от затопления, обводнения, пожаров и других факторов, снижающих качество полезных ископаемых и промышленную ценность месторождений или осложняющих их разработку; предотвращение загрязнения недр при проведении работ, связанных с пользованием недрами, особенно при подземном хранении нефти, газа или иных веществ и материалов, захоронении вредных веществ и отходов производства, сбросе сточных вод. В соответствии со ст. 1 Водного кодекса РФ охрана водных объектов - это деятельность, направленная на сохранение и восстановление водных объектов. Требование рационального использования водных объектов можно найти в ст. 11 Кодекса, где указано, что использование водных объектов должно осуществляться с минимально возможными негативными последствиями для них. В Лесном кодексе РФ также различаются понятия рационального использования лесов и их охраны. Так, в ст. 2 Кодекса установлено, что лесное законодательство России направлено на обеспечение рационального и неистощительного использования лесов, их охрану, защиту и воспроизводство, исходя из принципов устойчивого управления лесами и сохранения биологического разнообразия лесных экосистем, повышения экологического и ресурсного потенциала лесов, удовлетворения потребностей общества в лесных ресурсах на основе научно обоснованного, многоцелевого лесопользования. К обязанностям по рациональному лесопользованию, в соответствии со ст. 83 Лесного кодекса РФ, можно отнести обязанность лесопользователей не оставлять недорубов (лесосек с незаконченными рубками) и заготовленной древесины в местах рубок по истечении сроков ее заготовки и вывозки. К охране лесов относятся такие мероприятия, как, например, ведение работ способами, исключающими или ограничивающими негативное воздействие пользования лесным фондом на состояние и воспроизводство лесов, на состояние водных и других природных объектов; очистка лесосек; проведение лесовосстановительных мероприятий и др. Под охраной объектов животного мира в Федеральном законе «О животном мире» понимается деятельность, направленная на сохранение биологического разнообразия и обеспечение устойчивого существования животного мира, а также на создание условий для устойчивого использования и воспроизводства объектов животного мира. Целями охраны земель, в соответствии со ст. 12 Земельного кодекса РФ, являются предотвращение деградации, загрязнения, захламления, нарушения земель, других негативных (вредных) воздействий хозяйственной деятельности, а также обеспечение улучшения и восстановления земель, подвергшихся деградации, загрязнению, захламлению, нарушению, другим негативным (вредным) воздействиям хозяйственной деятельности. Охрана атмосферного воздуха, как указано в ст. 1 Федерального закона «Об охране атмосферного воздуха», - это система мер, осуществляемых органами государственной власти Российской Федерации, органами государственной власти субъектов Федерации, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами в целях улучшения качества атмосферного воздуха и предотвращения его вредного воздействия на здоровье человека и окружающую природную среду. Обобщение нормативных положений федерального законодательства об использовании и охране природных ресурсов позволяет сделать вывод о том, что охрана природных ресурсов - это комплекс различных мероприятий, направленных, в первую очередь, на сохранение количественных, качественных и видовых характеристик ресурсов, предотвращение ухудшения их состояния, либо повышение количественных и качественных характеристик ресурсов. Если не забывать о том, что использование природных ресурсов преследует, прежде всего, цель извлечения (использования) их полезных свойств, даже без добычи самого ресурса, то следует признать, что такое использование практически невозможно без нанесения вреда окружающей среде. Можно говорить только о большем или меньшем вреде, наносимом окружающей среде и его последствиях. Единственный, пожалуй, вид природопользования, не наносящий вреда окружающей среде - это восстановление и возобновление природных ресурсов. Однако этот вид природопользования является следствием более раннего антропогенного воздействия, в ходе которого произошло превышение хозяйственной емкости экосистем, в результате чего возникла необходимость в восстановлении нарушенного экологического равновесия. Восстановление и возобновление природных ресурсов, как вид их использования, преследует цель охраны природы, а не извлечения полезных свойств ресурсов. Рациональное использование природных ресурсов, в отличие от их охраны, направлено, во-первых, на максимально полное и комплексное извлечение природного ресурса или его полезных свойств. Неполное или выборочное извлечение ресурса приводит впоследствии к значительным финансовым и трудовым затратам для добычи оставшейся части ресурса. Во-вторых, неизбежность причинения вреда окружающей среде обусловливает включение в понятие рационального использования требование минимизации вреда самому природному ресурсу. Причем этот вред должен быть на столь низком уровне, который только может быть достигнут с учетом экономических, технических и социальных факторов.

Окружающая среда выполняет следующие функции:

Ф. Энгельс «... на каждом шагу факты напоминают нам о том, что мы отнюдь не властвуем над природой так, как завоеватель властвует над чужим народом, не властвуем над нею так, как кто - либо находящийся вне природы, что мы, наоборот, нашей плотью, кровью и мозгом принадлежим ей и находимся внутри нее, что все наше господство над ней состоит в том, что мы, в отличие от других существ, умеем познавать ее законы и правильно их применять ». Рациональное использование живой природы и ее охрана.

Охрана природы система естественнонаучных, технико-производственных, экономических и административно- правовых мероприятий, осуществляемых в пределах данного государства или его части, а также в международном масштабе и направленных на сохранение и контролируемое изменение природы в интересах развивающегося человечества, на поддержание и увеличение её продуктивности, обеспечение рационального использования (включая восстановление) природных ресурсов и окружающей среды.

Экосистемы различают естественные, сельскохозяйственные и городские. Принцип рационального природопользования звучит так: " Используй, охраняя, и охраняй, используя ". Можно заготавливать лекарственные травы и ягоды в лесу, охотиться на животных и при этом не нарушать экологического равновесия. Если не нарушать экологическое равновесие, то лесная экосистема сможет восстановиться. Получение высокого урожая, высоких надоев, привесов или настрига шерсти сельскохозяйственных животных может сочетаться с сохранением плодородия почв, продуктивности и видового богатства сенокосов и пастбищ, чистоты атмосферы и воды. Даже самые крупные городские и промышленные экосистемы становятся менее опасными для природы, если используются малоотходные технологии и надежные очистные сооружения и хранилища отходов.

Рационального использования природы недостаточно, нужна специальная охрана флоры и фауны, всех живых существ. В экологии различают два уровня охраны живой природы: популяционно - видовой и экосистемный. На популяционно - видовом уровне объектами охраны являются конкретные виды животных или растений, живущие в популяциях, поэтому охрана популяций вырастает в охрану видов.

Популяционно - видовой уровень охраны. Для того, чтобы организовать охрану флоры и фауны, выявляют объекты охраны и создают " Красные книги ", содержащие списки и характеристики видов, которым угрожает исчезновение. Первая « Красная книга » появилась в 1966 г. Организатором ее создания был Международный союз по охране природы и природных ресурсов. Он выпустил 5 томов с перечнем видов, которым угрожает исчезновение. Каждому виду был выделен отдельный лист, причем книга была напечатана на бумаге красного цвета - цвета предостережения. С этого года во всем мире стали издавать подобные перечни исчезающих видов, хотя бумага для них теперь используется обычная и красным бывает только переплет. была издана в 1988 г.

Популяционно - видовой уровень охраны. - в 1985 г. В них включено, соответственно, 533 и 247 видов растений и животных. Созданы и для многих республик и областей России. Охрану биологического разнообразия в экосистемах на популяционно - видовом уровне осуществляют, запрещая сбор отдельных красиво цветущих представителей семейств орхидных (венерин башмачок, любка двулистная) или лилейных (лилии кудреватая и тигровая, рябчик и др.), заготовку тех видов лекарственных трав, популяции которых уже ослаблены интенсивной эксплуатацией (во многих районах запрещен сбор валерианы лекарственной, цмина песчаного). Запрещают также охоту на редкие виды птицы (журавли, лебеди, дрофа, стрепет и др.) или млекопитающих (косуля, уссурийский тигр, выхухоль), отлов определенных видов рыб (осетровых: стерляди и осетра, форели и др.) и редких видов бабочек и жуков.

Популяционно - видовой уровень охраны. Успешность охраны флоры и фауны на популяционно - видовом уровне зависит от многих факторов. Вы уже знаете, что причиной ослабления и даже уничтожения популяций могут быть чрезмерная добыча, разрушение местообитаний, вселение новых видов - конкурентов, вытесняющих охраняемый вид, загрязнение и т. д. Кроме того, любой вид связан с другими организмами и, например, чтобы сохранить популяцию крупного хищника, нужно позаботиться о популяции его жертв и условиях для их нормальной жизни. Поэтому охрана вида, стоящего на вершине пищевой цепи, в природе перерастет в охрану всей экосистемы, в которой он обитает. Охрана экосистем - это самый надежный способ сохранения биологического разнообразия. По этой причине охрана популяций отдельных видов в эксплуатируемых человеком экосистемах часто бывает малоэффективной и потому используют некоторые специальные формы сохранения угрожаемых видов, например, разведение видов под контролем человека, создание генных банков.

Разведение видов под контролем человека. Животных разводят в зоопарках, растения - в ботанических садах. Существуют и специальные центры размножения редких видов Окский государственный журавлиный питомник, Приокско - Террасный зубровый питомник и др. На многочисленных рыбозаводах разводят рыб редких видов, молодь которых выпускают в реки и озера. В Швеции, ФРГ, Австрии, Франции после разведения в неволе в леса интродуцирована рысь. Сохранению видов способствует и деятельность любителей садоводов, содержателей аквариумов. В ряде стран созданы " центры реабилитации " для оказания помощи раненым и больным животным. Во Франции существует более 20 таких центров. После излечения большинство животных отпускают, но некоторых приходится оставлять в неволе в связи с невозможностью самостоятельно выжить в природе.

Создание генных банков. Создание генных банков. В банках могут храниться как семена растений, культуры тканей или половые клетки (чаще сохраняют замороженную сперму), из которых можно получить животных или растения. Созданная Н. И. Вавиловым коллекция семян культурных растений продолжает пополняться. Сейчас Национальное хранилище мировых растительных ресурсов расположено в Кубанской станции бывшего Всесоюзного института растениеводства им. Н. И. Вавилова. Там в 24 комнатах, расположенных под землей, при постоянной температуре +4,5 ° С сохраняется 400 тысяч образцов семян. Первые банки замороженных клеток исчезающих видов животных созданы в ряде научных центров мира (в том числе и в Пущине - на - Оке). Пока проблема защиты видов человеком еще не решена. Но есть успехи. В России восстановлены многие популяции бобра, который в после революционные годы был почти полностью истреблен в результате хищнической охоты, а затем долгие годы страдал от мелиорации, разрушавшей его местообитание. Сейчас насчитывается 150 тыс. бобров и их количество продолжает увеличиваться. Менее опасным стало и положение зубра, серого кита, дальневосточного моржа.

Экологический мониторинг. Экологическая ситуация в любом городе или сельском районе может измениться катастрофически за весьма непродолжительное время, часто за считанные часы, так как очень быстро изменяется интенсивность выбросов предприятиями отходов в атмосферу или водоем, рекреационная нагрузка на лесопарк, количество и тип пестицида, который использован для обработки посевов, интенсивность попадания животноводческих стоков в реку и т. д. иногда катастрофически увеличиваются. Поэтому необходимо вести регулярное наблюдение за состоянием экосистем и их элементов. Постоянные наблюдения за происходящими в экосистемах процессами называются экологическим мониторингом (от латинского слова монитор - тот, кто напоминает, предупреждает). Существует наземный мониторинг (используют специальные приборы и следят за концентрацией в воде, воздухе, почве или продуктах питания вредных веществ) и аэрокосмический. В этом случае изменения, происходящие в экосистемах, оценивают с помощью приборов на спутниках и самолетах, которые учитывают состояние лесов или посевов, степень эрозии почв, содержание в атмосфере загрязнителей.

Экологический мониторинг. На основе полученных данных разрабатывают прогнозы дальнейшего изменения наблюдаемых признаков и принимают решения для улучшения экологической ситуации - сооружают новые очистные сооружения на предприятиях, загрязняющих атмосферу и воду, изменяют системы рубок лесов и сажают новые, внедряются почвозащитные севообороты и т. д. Мониторинг чаще всего ведут областные и республиканские Комитеты по гидрометеослужбе. Сотрудники этих комитетов получают данные о состоянии атмосферы через систему специальных датчиков, установленных в промышленных городах, постоянно отбирают пробы воды и почв для анализа.

Экологический мониторинг. Особый вид мониторинга - биологический (биомониторинг). При биомониторинге ведется наблюдение за состоянием флоры и фауны экосистем. Для этого раз в несколько лет проводят обследование территории и выявляют виды, нуждающиеся в охране, которые включают в Красные книги. Биомониторинг используют также для оценки уровня загрязнения среды по состоянию организмов их обитания. Оценка среды по состоянию живых организмов называется биологической индикацией, а сами организмы, по которым оценивают состояние среды,- биологическими индикаторами. Использование методов биоиндикации при мониторинге удобно потому, что приборы измеряют загрязнение несколько раз в сутки, а растения - постоянно. Разовый высокий выброс каких - то газов в атмосферу приборы могут не зафиксировать, но его лишайники, мхи или листья липы. Кроме того, биологические индикаторы реагируют не на отдельные загрязнители, а на весь их комплекс, и потому способны дать общую оценку загрязнения атмосферы или воды.

Заключение Рациональное природопользование любой естественной экосистемы, лесной или болотной, нацелено на реализацию принципа. Полное сохранение биологического разнообразия даже при рациональном использовании невозможно. На любой территории где хозяйствует человек не удается сохранить все виды растений, животных, грибов, микроорганизмов. Полное сохранение биологического разнообразия в используемой экосистеме так же невозможно, как создание вечного двигателя.