Общая иерархия эколого-геологических объектов

Косинова И.И.

Специфика и структура экогеологических исследований в настоящее время является предметом обсуждения как в научных кругах, так и в производственных организациях. В статье представлено иерархическое классифицирование экогеологических исследований (ЭГИ) различного уровня, проведенное на основе дифференцирования объектов, масштабов, целей и задач изучения. Предлагаемая схема учитывает динамику техногенных воздействий от планетарного уровня до уровня участка. Представляет собой общую методологическую основу эколого-геологических исследований.

На развитие общества в конце ХХ века накладывается жесткий техногенно-экологический императив: инженерные достижения человека должны быть соотнесены с естественными законами природы. В этой связи процесс экологизации охватил все науки не только естественного, но и гуманитарного профиля. Интенсивно развивается теория и методология «экологической геологии», представляющей собой междисциплинарное направление, изучающее геологическую среду как комплексный абиотический фактор экосистем. Исходя из целевой функции нового направления, декларированного как оценка влияния «неживого на живое», его следует считать самостоятельным разделом науки «экология». Данное обстоятельство не значит, что «экологическая геология» изымается из области геологических знаний. Это значит, что в новом качестве взаимоотношений между живой и неживой природой на планете Земля все естественные науки будут экологически ориентированными [7]. Раздельное, дифференцированное изучение отдельных процессов и явлений не позволит создать единой целостной картины сущего. Только система знаний, построенная на взаимоувязанных и взаимосвязанных информационных пространствах, позволит создать оптимальную модель экогеосферы планеты. Особо актуальны эти проблемы в пределах техногенно перегруженных территорий, требующих создания постоянно действующих моделей эколого-геологических систем, позволяющих разрабатывать и реализовывать управленческие решения по созданию оптимального режима их функционирования, предотвращению аварийных ситуаций, разработке приоритетных направлений природоохранной деятельности [1,2]. Последующее планирование развития районов и областей должно осуществляться на основе эколого-геологических карт.

Под эколого-геологическими объектами (ЭГО) предлагается понимать часть геологического пространства, характеризующегося определенным комплексом экологических свойств, которые являются результатом естественных генетических и эволюционных процессов. Соответственно техногенные эколого-геологические объекты представляют часть геологической среды, внутри границ которой каждая точка характеризуется определенным комплексом измененных экологических свойств. Границами эколого-геологических объектов являются или линии или точка, при переходе через которые нарушаются непрерывности экологических свойств литосферы.

Иерархия ЭГО базируется на иерархической классификации эколого-геологических систем. Системообразующими факторами обеих иерархий являТаблица 1

Общая иерархия эколого-геологических объектов

Таблица 2

Методическая основа экогеологических исследований

ются масштаб и виды техногенной нагрузки на единицу площади, определяющие экологические свойства геологической среды. Иерархизация эколого-геологических объектов целевая, основана на принципе качественной элементарности (табл.1).

Планетарный уровень организации ЭГИ своим объектов изучения имеет экогеосферу, представляющую собой совокупность эколого-геологических объектов.

Элементами неоднородности на данном уровне являются материки, океаны и тропосфера. Первые отличаются строением типа земной коры, весом гидросоставляющей, видом проявления природных и техногенных процессов и явлений. Экогеологические исследования на данном уровне могут быть связаны с формированием ноосферы, решением планетарных геологических задач существования биосферы. Среди них крупные тектонические движения земной коры и вызванные ими катастрофические процессы, нарушение озонового экрана в результате спонтанных выбросов водорода и метана в рифтовых зонах, образование геопатогенных зон, процессов техногенного характера и т.п. [4]. Масштаб экогеологических исследований планетарного уровня 1:5 000 000. Основной методической базой данных ЭГИ являются космические методы дистанционного зондирования (табл.2).

Глобальный уровень организации экогеологических исследований своим объектом изучения имеет тропосферу, континенты и океаны. Настоящая схема иерархии рассматривает особенности ЭГИ в пределах континентов как зон максимальной техногенной деятельности человека. Основной задачей данных экогеологических исследований является анализ процессов геодинамической трансформации континентов, влияющих на жизнедеятельность крупнейших экосистем. Элементами неоднородности континентов являются покровно-складчатые области и платформы. Масштабы глобальных ЭГИ составляют 1:2 000 000 - 1:2 500 000. Среди методов исследований ведущими являются дистанционное зондирование, структурно-геотектонические, тектонофизические. Оптимальная сеть экогеомониторинга материков может быть пространственно приурочена к территории между 30 и 60 параллелями северной широты.

По мнению специалистов здесь сконцентрирована техногенная деятельность человечества [6]. Задачами экогеомониторинга планетарного и глобального уровней является обеспечение информационной базы для регулирования условий выживания биосферы и человечества на Земле, т.е. он определяет стратегическую экогеологическую политику. Тактические задачи должны решаться применительно к конкретному месту и времени в более крупном масштабе.

Особенностями планетарного и глобального уровней экогеологических исследований является акцент на естественные процессы - вещи первой природы. Это связано с тем, что техногенное влияние на экологические свойства геологической среды относительно масштаба данных ЭГИ характеризуется преимущественно низким уровнем воздействия.

На региональном уровне ЭГИ производится изучение экогеоблоков. Элементами неоднородности являются экогеорегионы, в пределах которых плотность техногенеза возрастает. Экогеологическим исследованиям подлежат регионы крупнейших мегаполисов, территориально-промышленных и агропромышленных комплексов. В связи с этим основной задачей ЭГИ регионального уровня является обеспечение оптимальных условий взаимодействия крупнейших техногенных объединений с региональными участками литосферы. Естественные экогеорегионы соответствуют природным поясам и могут исследоваться с точки зрения их перспективного освоения. Региональные ЭГИ проводятся в масштабе от 1:1 000 000 до 1:500 000. Методическая база исследований значительно расширяется (табл.2). Помимо дистанционных максимально используются геодезические, геологические, также применяются специальные методы исследований: гидрогеологические, инженерно-геологические, радиационные, геоботанические и т.д. Решение основной задачи оптимального функционирования геологической среды и техногенных мегакомплексов базируется на широком применении социологических и экономических методов исследований.

Четвертый - областной уровень организации ЭГИ изучает экогеорегионы с позиции выделения экогеообластей. Масштаб исследований 1:100 000 - 1:200 000. По функциональной ориентации выделяются селитебные, промышленные, лесотехнические, сельскохозяйственные, и смешанные ЭГ области. Так, например, экогеообласти, преобразованные горнодобывающей промышленностью, характеризуются максимально проявленными негативными экологическими свойствами геологической среды. Характерным системообразующим фактором является глубинное (до 8 км) механическое, химическое и физическое преобразование геологической среды. При добыче полезных ископаемых происходит перемещение объемов вещества, сопоставимое с крупнейшими геологическими процессами. Важным системообразующим фактором является перераспределение глубинного минерального вещества между лито-, гидро- и атмосферами. При открытой добыче полезных ископаемых глубинные породы в виде буровзрывной пыли покрывают пространства в радиусе до 50 км и более. Вскрышные породы складируются на поверхности, формируя качественно новый техногенный рельеф. Последний образует новые площади водосбора, значительно отличающиеся от первоначальных. Системообразующим фактором ЭГС являются измененные гидродинамические условия, сопровождающиеся образованием крупных депрессионных воронок. В результате происходит отмирание малых рек, загрязнение и обмеление более крупных. Отличительным признаком данных ЭГС является образование техногенных поверхностных водотоков, формирующихся из дренажных вод карьеров и осветленных вод хвостохранилищ.

Системообразующим фактором ЭГС горнодобывающего класса есть отчуждение крупных территорий почв как под карьеры, так и под отвалы. В некоторых случаях производится съем плодородного слоя и его селективное складирование. Однако почвы в отвалах быстро выветриваются и теряют свои уникальные свойства. Нередко производится бессистемное отвалообразование почв со вскрышными породами, что приводит к полной потере данного природного ресурса.

Таким образом, экогеосистемы горнодобывающего класса являются примером коренной переработки естественных природных условий, их трансформированные экологические свойства определяют угнетение жизнедеятельности экосистем всех уровней.

В их пределах экологические свойства геологической среды определяются как ее генезисом, строением и свойствами, так и характером техногенной нагрузки. Естественные экогеообласти совпадают пространственно с природными областями в том случае, если последние становятся объектом воздействия хозяйственной деятельности человека. Общей задачей данного уровня исследований является изучение особенностей формирования и строения геологической среды с целью оптимального распределения и перераспределения техногенной нагрузки в пределах экогеорегионов.

На данном уровне экогеосистем наряду с геологическими методами исследований большое значение приобретают методы медико-статистических и санитарно-эпидемиологических оценок. Задача последних – определение комфортности среды обитания в пределах выделяемых экогеообластей.

Районный уровень организации ЭГИ объектом изучения имеет неоднородности, которыми являются экогеорайоны. Масштаб исследований – 1:50 000. Задачей данных ЭГИ является районирование территории по степени благоприятности геологической среды как среды жизнедеятельности человека. Начиная с крупномасштабных исследований данного уровня, эколого-геологические исследования преимущественно должны основываться на количественных критериях оценки. Они еще частично наследуют методы исследований среднего масштаба, однако ведущими становятся гидрогеологические, инженерно-геологические, геофизические, геокриологические, инженерно-экологические и т.д. Широко применяются социологические, экономические методы и экогеомониториУнрг.овень ЭГИ площади и участка элементами неоднородности соответственно имеют экогеоплощади и экогеоучастки. Их масштабы соответственно: 1:25 000 – 1:10 000 и 1:5 000 – 1:500. Задачей ЭГИ данных уровней является обоснование инженерных решений по оптимальному функционированию экогеоэлементов отдельных объектов и их частей. Здесь также сохраняется тенденция превалирования специальных методов исследований. Исследование естественных экогеоучастков пойм, лесов, террас и др. производится для определения их роли в формировании экологических свойств участка геологической среды.

Эколого-геологические исследования представляют собой структуру изучения и совокупность методов, преследующих цели создания моделей оптимальных эколого-геологических систем. Иерархическое дифференцирование эколого-геологических исследований позволяет перейти к выделению рядов целостных в конкретном отношении объектов. В зависимости от преобладания в их эволюционном развитии «вещей первой либо второй природы» формируются естественные и техногенные экологогеологические объекты.

Предлагаемая иерархия разработана как прикладная часть общей теории систем, является теоретической основой экогеологических исследований любого уровня.

Список литературы

1. Голодковская Г.А., Куринов М.Б.. Геоэкологические картографические модели: методология, структура, систематика // Изв. вузов. Геология и разведка. -1999. -№ 1. -С.123-130.

2. Голодковская Г.А., Куринов М.В. О методологии и общей структуре эколого-геологических исследований // Геология 3. Программа «Университеты России». -М., 1996. -С.45-49.

3. Косинова И.И. Теоретические основы крупномасштабных экогеологических исследований. -Воронеж, 1998. -255 с.

4. Теория и методология экологической геологии / В.Т.Трофимов и др. -М., 1997. -368 с.

5. Четвериков Л.И. О выделении иерархии геологических объектов // Вопросы методологии в геологических науках. -Киев, 1977. -С.128-138.

6. Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать? / Ред. В.И.Данилов-Данильян. -М., 1997. -380 с.

7. Meadows D.H., Meadows D.L., Randers J., Behrens W.W. III. The limiting to growth.-N.Y.Potomac, 1962. -71р.