Лекция по природопользованию на тему Общее понятие о природных системах

Общее понятие о природных системах

1. Природные системы.

2. Энергетическая классификация ПС.

3. Основные свойства ПС.

4. Виды антропогенного воздействия.

5. Классификации мониторинга.

1. Природные системы (ПС) - это совокупность природных компонентов, тесно связанных между собой и функционирующих в пределах определенной территории (или акватории). Понятие «природные системы» объединяет природные геосистемы (ПТК разных рангов) и экосистемы разных рангов.

Геосистема -это совокупность компонентов географической оболочки, объединённых потоками энергии и вещества. Понятие «геосистема» ввел академик Сочава.

Выделяют три уровня геосистем:

- Глобальная геосистема (синоним географической оболочки).

- Региональная геосистема представляет собой наиболее дробное подразделение географической оболочки, которое достаточно полно характеризует местные особенности структуры географической среды. По масштабу и конфигурации соответствует ландшафту;

- Локальная геосистема, представляющая собой относительно недолговечный, быстро трансформирующейся комплекс, внутри которого природные условия практически однородны. Соответствует физико-географической фации (порода, возникающая в определённой обстановке).

Все геосистемы подвержены постоянным изменениям. Изменения могут

быть циклическими, такими как смена времён года. Тем не менее, в каждой

геосистеме можно выделить неизменяемую часть - инвариант. Инвариант

геосистемы имеет большое значение в геоэкологии, так как позволяет идентифицировать геосистему вне зависимости от её динамического состояния.

Динамика геосистем (в ландшафтных геосистемах) - изменения циклического характера под воздействием сил извне и внутренних противоречий ее развития, имеющие обратимый характер и не приводящие к перестройке структуры геосистемы.

Экосистема - это биологическая система, состоящая из сообщества живых организмов (биоценоз), среды их обитания (биотоп), системы связей, осуществляющей обмен веществом и энергией между ними. Пример экосистемы: лиственный лес в средней полосе России с определённым составом лесной подстилки, характерной для этого типа лесов почвой и устойчивым растительным сообществом, и, как следствие, со строго определёнными показателями микроклимата (температуры, влажности, освещённости) и соответствующим таким условиям среды комплексом животных организмов. Немаловажным аспектом, позволяющим определять типы и границы экосистем, является трофическая структура сообщества и соотношение производителей биомассы, её потребителей и разрушающих биомассу организмов, а также показатели продуктивности и обмена вещества и энергии.

В геосистеме исследуются все элементы и связи между компонентами,

которые считаются равнозначными в образовании и функционировании этого природного комплекса. Главное отличие экосистемы от геосистемы состоит в том, что при изучении экосистем рассматриваются лишь те связи, которые имеют отношение к живым организмам. Экосистема, подобно геосистеме, включает в себя биотические и абиотические компоненты природы, но это биоцентрическая система, биота является ее "хозяином".

2. Энергетическая классификация ПС:

1) ПС, движимые Солнцем, несубсидируемые.

2) ПС, движимые Солнцем, субсидируемые другими естественными источниками.

3) ПС, движимые Солнцем и субсидируемые человеком.

4) ПС индустриально-городские, движимые топливом.

Структура ПС-это совокупность наиболее устойчивых связей между компонентами геосистемы (или экосистемы). Структура ПС подразделяется на пространственную и временную.

Пространственная структура ПС-это порядок расположения составных частей ПС, их соотношение и взаимосвязи по горизонтали и вертикали.

Основные компоненты пространственной структуры ПС:

- неорганические вещества;

- органические соединения, связывающие биотическую и абиотическую части ПС в общий круговорот;

- климатический режим;

- продуценты;

- консументы;

- редуценты;

Временная структура ПС представляет собой сезонные ритмы и многолетнюю перестройку связей.

ПС свойственны такие качества, как целостность, изменчивость и устойчивость. ПС способны к саморегуляции.

По глубине трансформации ПС различают функционирование, динамику и эволюцию.

3. Основные свойства ПС:

1) Все ПС воспринимают вещество, энергию и информацию из окружающей среды или из соседних ПС.

2) Любая ПС, поглощая и преобразовывая вещество, энергию или информацию, превращает их в новую форму вещества, энергии или информации.

3) Из каждой пары ПС одна является «жертвой», а другая - «хищником».

4) Любая ПС в отсутствие соседа - «хищника» начинает экстенсивно расширяться.

5) Развитие ПС может быть ассиметричным либо симметричным.

6) Структуре ПС свойственная фрактальность.

Социальные функции и потенциал ПС разнообразны.

Потенциал ПС-это предельный запас производственных и экологических ресурсов ландшафтов, который можно использовать без существенного нарушения их свойств и функций.

В зависимости от характеристик поставляемых природных ресурсов, ПС могут рассматриваться:

1) как источники продукции для пропитания человека.

2) как источники сырья для обеспечения производственной деятельности человека.

3) как источники средств труда, с помощью которых осуществляется общественное производство.

4) как источники энергии для производственной деятельности человека.

5) как совокупность природных условий, необходимых для восстановления здоровья человека.

Степень воздействия человека, его деятельности на природу называется антропогенной нагрузкой.

Она включает в себя использование ресурсов популяций видов, входящих в экосистемы (охота, рыбная ловля, заготовка лекарственных растений, рубка деревьев), выпас скота, рекреационное воздействие, загрязнение (сброс в водоемы промышленных, бытовых и сельскохозяйственных стоков, выпадение из атмосферы взвешенных твердых веществ или кислотных дождей) и др.

Если антропогенная нагрузка изменяется год от года, то она может быть

причиной флюктуаций (колебания) экосистем, если действует на экосистемы постоянно - то причиной экологической сукцессии. При рациональном природопользовании антропогенная нагрузка регулируется с помощью экологического нормирования до уровня, который безопасен для экосистем.

4. Виды антропогенного воздействия.

1. Разрушительное (деструктивное) - приводит к утрате, часто невосполнимой, богатств и качеств природной среды.

а) неосознанное (охота, вырубка и выжигание лесов древним человеком)

б) осознанное (хищническое).

2.Стабилизирующее воздействие-это воздействие целенаправленное.

Ему предшествует осознание экологической угрозы конкретному ландшафту-полю, лесу, пляжу, зеленому наряду городов. Действия направляются на замедление деструкции (разрушения). Например, вытаптывание пригородных лесопарков, уничтожение подроста цветущих растений можно ослабить, разбивая дорожки, образуя места для короткого отдыха. В сельскохозяйственных зонах проводят почвозащитные мероприятия. На городских улицах высаживают и высеивают растения, устойчивые к действию транспортных и промышленных выбросов.

3. Конструктивное воздействие (например, рекультивация) - действие целенаправленное, его результатом должно стать восстановление нарушенного ландшафта, например лесовосстановительные работы либо воссоздание искусственного ландшафта на месте безвозвратно утраченного. Примером может служить очень трудная, но необходимая работа по восстановлению редких видов животных и растений, по облагораживанию зоны горных выработок, свалок, превращению карьеров и терриконов (отвал породы) в зеленые зоны.

Основные методы выявления уровня антропогенной нагрузки на территорию-это мониторинг и экологическое картографирование.

Мониторинг - это система наблюдений, оценки и прогноза, позволяющая выявить изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенной деятельности.

В состав мониторинга входят:

- наблюдение за изменением качества окружающей среды, факторами, воздействующими на окружающую среду;

- оценка фактического состояния природной среды;

- прогноз изменения качества среды.

5. Классификации мониторинга.

I. Классификация по охвату территории.

Выделяют глобальный, региональный и локальный мониторинг.

Глобальный мониторинг позволяет оценить современное состояние всей природной системы Земли. Наблюдение за общеглобальным состоянием среды ведут базовые станции (30-40 сухопутных и более 10 океанических). Часто эти станции располагаются в биосферных заповедниках.

Региональный мониторинг осуществляется за счет станций системы, куда стекается информация о территориях (регионах), подверженных антропогенному влиянию.

Наблюдения за воздушной средой различных зон города, промышленных и сельскохозяйственных районов, отдельных предприятий относятся к локальному мониторингу.

II. Классификация по специфичности.

1. Биоэкологический (санитарно-гигиенический) мониторинг. Основная задача-постоянное наблюдение за состоянием среды и ее влиянием на здоровье человека.

2. Геоэкологический (геосистемный) природохозяйственный мониторинг. Он включает наблюдение за изменением природных геосистем и превращением их в природно-технические. Прогнозы по созданию оптимальных природно-технических систем можно дать только в результате тщательного изучения механизмов превращения природных геосистем в природно - технические (антропогенные).

3. Геосферный мониторинг, охватывающий наблюдения за параметрами

геосферы в глобальном масштабе. Это самая сложная система наблюдения, позволяющая прогнозировать изменения качества окружающей человека среды в глобальном масштабе, например прогнозы по потеплению климата в результате возникновения "парникового эффекта".

Рациональное природопользование возможно при наличии и правильном использовании информации, представленной системой мониторинга.

Для наглядного представления результатов мониторинга используются экологические карты. Экологическая карта отражает различные аспекты взаимосвязей организмов (в том числе человека) и природной среды.