Природопользование – комплексная наука по рационализации использования природных ресурсов, сохранении и защите благоприятных условий для жизни людей.
Природопользование включает:
Извлечение и переработку природных ресурсов, их возобновление;
Использование и охрану окружающей среды (природной);
Сохранение экологического баланса (равновесие экосистемы);
Служит основой сохранения природно-ресурсного потенциала развития общества.
Объект изучения – взаимоотношения между природными, социальными и экономическими факторами процесса взаимодействия природы и общества.
Предмет изучения – оптимизация этих отношений, стремление к сохранению и воспроизводству среды жизни.
Основные принципы природопользования:
Системный подход;
Оптимизация природопользования (поиск лучшего решения);
Опережение темпов выхода полезной продукции над темпами заготовки и добычи сырья (интенсификация);
Платность (за всё нужно платить!);
Приоритетность охраны жизни и здоровья человека.
Природопользование как сфера знания включает в себя элементы естественных, общественных и технических наук, в т. ч.:
• охрану природы (атмосферы, вод, растительного и животного мира и т.д.);
• охрану окружающей человека природной среды;
• энвайронментологию — комплексную дисциплину об окружающей человека среде, её качестве и охране, общую рационализацию природопользования (опир. экологию);
• ресурсоведение;
• эконологию — анализ пределов допустимых нагрузок на природную среду и пути преодоления возникающих объективных лимитов в природопользовании;
• экономику природопользования — раздел конкретной экономики, изучающий вопросы эконом. оценки природных ресурсов и оценки ущербов от загрязнения среды.
Подразделяют (в зависимости от последствий хозяйственной деятельности человека различают природопользование рациональное и нерациональное):
1. Природопользование нерациональное— система деятельности, не обеспечивающая сохранения природно-ресурсного потенциала и влекущая истребление природных ресурсов.
2. Природопользование рациональное— система деятельности, призванная обеспечить экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий.
Рациональное природопользование предполагает высокоэффективное хозяйствование, не приводящее к резким изменениям природно-ресурсного потенциала, к которым социально-экономически не готово человечество, и не ведущее к глубоким переменам в окружающей человека природной среде, наносящим урон его здоровью.
Нерациональное природопользование ведет к истощению (и даже исчезновению) природных ресурсов, загрязнению окружающей среды, нарушению экологического равновесия природных систем, т.е. к экологическому кризису или катастрофе.
Встроенные в ландшафт или в геосистемы любого ранга искусственные сооружения или новые элементы (посевы новых культур, здания, сооружения) функционируют в нем, подчиняясь природным законам. При этом возникает проблема сосуществования и взаимодействия естественных ландшафтов и встроенных в них человеком искусственных сооружений, устройств и определения, насколько меняется ландшафт при изменении растительного покрова, режима течения рек при строительстве водохранилищ, карьеров, шахт и т. д.
Новые техногенные или антропогенные объекты физически входят в ландшафт, становятся его элементами, но ландшафт остается природной системой. В некотором смысле неважно, как появился в составе ландшафта тот или иной элемент. Важно то, что эти элементы работают вместе с природными, и именно их взаимодействие нужно изучать, чтобы уменьшить негативные последствия изменения ландшафта.
Оценивая антропогенное воздействие на природу (определенные геосистемы, в том числе и на ландшафты) надо иметь в виду фундаментальное обстоятельство, заключающееся в том, что как бы сильно ни был изменен ландшафт человеком, в какой бы степени ни был насыщен результатами человеческого труда, он остается частью природы, в нем продолжают действовать природные закономерности. Человек не в состоянии отменить объективные законы функционирования и развития геосистем, снивелировать качественные различия между ландшафтами тайги и степи, степи и пустыни.
Воздействие человека на ландшафт следует рассматривать как природный процесс, в котором человек выступает как внешний фактор. При этом надо иметь в виду, что новые элементы, внедряемые человеком в ландшафт (пашни, сооружения, техногенные выбросы), не являются частью структуры ландшафта, не обусловлены им, поэтому они оказываются чужеродными элементами, не свойственными конкретному ландшафту. Ландшафт стремится отторгнуть их или модифицировать. В связи с этим антропогенные элементы, внедряемые в ландшафт, являются неустойчивыми, не способными самостоятельно существовать без постоянной поддержки человека. Так, культурные растения, если за ними не ухаживать, не возобновлять их, будут вытеснены дикими, пашня зарастет, каналы в земляном русле заплывут, здания разрушатся.
Следствием этого, во-первых, является необходимость постоянной затраты человеком труда и ресурсов на поддержание таких элементов, необходимость ухода, ремонта, реконструкции, а во-вторых, для повышения устойчивости внедряемых элементов человек должен максимально уменьшать их «чужеродность» для ландшафта.
Всякая геосистема приспособлена к определенным условиям, в пределах которых она устойчива и нормально функционирует даже при возмущениях внешних природных факторов (динамичность геосистемы). Техногенные возмущения часто превосходят природные, они более разнообразны, некоторые вообще отсутствуют в природе, например, загрязнение искусственными веществами. Все это вызывает необходимость в специальных исследованиях реагирования геосистемы на конкретные воздействия, которые должны быть положены в основу проектов по природопользованию и природообустройству. Отметим здесь важность долговременных количественных прогнозов поведения геосистем при разных вариантах техногенных воздействий.
Степень изменения ландшафта зависит от того, какие компоненты подверглись модификации или даже разрушению: выделяют первичные и вторичные компоненты. Геологический фундамент и свойства воздушных масс (климат) являются базовыми, первичными, формирующими облик ландшафта. их изменить труднее всего, хотя примеры этого уже имеются: разработка месторождений открытым способом, когда карьеры достигают глубины 100...200 м и более, а в плане – десятков километров. Легче изменить вторичные компоненты: растительный покров, почвы, поверхностные воды.
Измененную геосистему нужно рассматривать как особую техноприродную систему, в которую встроены техногенные, инородные для природы блоки: посевы сельскохозяйственных культур, здания, сооружения, коммуникации и т. п. В такой системе техногенные и природные блоки функционируют, подчиняясь природным законам. Вместе с тем надо рассматривать и взаимодействие техногенных блоков, их зависимость от социально-экономических условий, например, в отношении собственности: земля принадлежит одному субъекту, а сооружения, построенные на ней, – другому.
Законы термодинамики, являющиеся обобщением большого количества экспериментального материала, опыта, утверждают, что изолированная, замкнутая система со временем приходит в положение равновесия. С молекулярно-кинетической точки зрения положению равновесия отвечает состояние максимального хаоса. При удалении от равновесия состояние становится все более неустойчивым, и даже малые изменения какого-либо параметра могут перевести систему в новое состояние. Поэтому при изучении образования новых структур от замкнутых систем следует перейти к рассмотрению систем открытых, которые могут обмениваться с окружающей средой веществом или энергией, т. е. неравновесным состояниям. Отличия неравновесной структуры от равновесной заключаются в следующем:
1. Система реагирует на внешние условия (гравитационное, электромагнитное поля и т. п.).
2. Поведение системы случайно и не зависит от начальных условий, т. е. не зависит от предыстории.
3. Приток энергии создает в системе порядок, и, стало быть, энтропия уменьшается.
4. Наличие в развитии системы бифуркации — переломной точки в развитии системы.
5. Когерентность — система ведет себя как единое целое, как если бы она была вместилищем дальнодействующих сил.
Таким образом, различают области равновесности и неравновесности, в которых может пребывать система. Ее поведение существенно меняется.
Изучение неравновесных состояний позволяет прийти к общим выводам относительно эволюции в неживой природе, при которой происходит переход от хаоса к порядку. Эволюция неживой природы является сложным вероятностным процессом с весьма варьирующимся соотношением детерминированных и стохастических компонентов, и поэтому ее общий ход в чем-то непредсказуем. Непредсказуемость эволюции не абсолютная. Одни детали предвидеть невозможно, другие можно предвидеть с большей или меньшей достоверностью, где слишком многое зависит от обстоятельств, объективно случайных по отношению к ходу процесса.
Эволюция системы должна удовлетворять следующим 3 требованиям:
1) в развитии системы наблюдается необратимость, выражающаяся в нарушении симметрии между прошлым и будущим;
2) возникает необходимость введения при рассмотрении развития понятия "событие";
3) некоторые события должны обладать способностью изменять ход эволюции.
При этом основными условиями формирования новых структур являются следующие: 1) открытость системы; 2) нахождение ее вдали от равновесия; 3) наличие флуктуации в системе.
Чем сложнее система, тем больше многочисленные типы флуктуации, угрожающих ее устойчивости. Но в сложных системах существуют связи между различными частями. От исхода конкуренции между устойчивостью, обеспечивающейся связью, и неустойчивостью, возникающей из-за флуктуации, зависит порог устойчивости системы. Превзойдя этот порог, система попадает в критическое состояние, называемое точкой бифуркации. В ней система становится неустойчивой относительно флуктуаций и может перейти к новой области устойчивости, т. е. к образованию новой более сложной системы. Система как бы колеблется перед выбором одного из нескольких путей ее эволюции. Небольшая флуктуация может послужить в этой точке началом эволюции в совершенно новом направлении, которое резко изменит все ее поведение. Это и есть событие.
Главенствующую роль в эволюции окружающего мира играют не порядок, стабильность и равновесие, а неустойчивость и неравновесность, т. е. все системы непрестанно флуктуируют. В особой точке бифуркации флуктуация достигает такой силы, что организация системы не выдерживает и разрушается, и принципиально невозможно предсказать: станет ли состояние системы хаотическим или она перейдет на новый, более дифференцированный и высокий уровень упорядоченности, который называют диссипативной структурой. Новые структуры называются диссипативными, потому что для их поддержания требуется больше энергии, чем для поддержания более простых структур, на смену которым они приходят. Диссипативные структуры существуют лишь постольку, поскольку система диссипирует (рассеивает) энергию и, следовательно, производит энтропию. Из энергии возникает порядок с увеличением общей энтропии. Таким образом, энтропия — не просто безостановочное соскальзывание системы к состоянию, лишенному какой бы то ни было организации (как думали сторонники "тепловой смерти Вселенной"), а при определенных условиях становится прародительницей порядка. С одними и теми же граничными условиями оказываются совместимыми множество различных диссипатив-ных структур. Это — следствие нелинейного характера сильно неравновесных ситуаций. Необходимо также учитывать реальные процессы, приводящие к "выбору" одной из возможных структур. Именно поэтому (а также в силу некоторых других причин) приписывают таким системам определенную автономию или самоорганизацию.
Компоненты природы – земля, недра, почвы, поверхностные воды, подземные воды, атмосферный воздух, растительный мир, животный мир и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство, обеспечивающие в совокупности благоприятные условия для существования жизни на Земле.
Основные природные компоненты (составные части) ПТК:
- литогенная основа, состоящая из геологических пород рельефа;
- воздушные массы нижних слоев атмосферы – тропосферы;
- вода, и гидросфера;
- растительный и животный мир, в совокупности образующие биоту (биосферу);
- почва как биокосная система (педосфера).
Литогенная основа – наиболее инертный элемент Л., задает жесткий каркас для формирования ПТК, ведущий фактор. Тропосфера – воздушные массы динамичные, интегрируют природные комплексы, сглаживая переходы между геосистемами и усиливая континуальность (непрерывность) Л. Углекислый газ воздуха – основа фотосинтеза, кислород – дыхания и окисления, азот – элемент питания растений. Воздух обеспечивает «парниковый эффект», сглаживая температурные компоненты: переная тепло и влагу сглаживает гитротермические различия; обеспечивает тепло- и материальный обмен между компонентами геосистем. Гидросфера (природные воды) – представлены в трех фазовых состояниях (жидком, твердом, парообразным). Различная обводненность территории резко дифференцирует Л. Оболочку на наземные и водные геосистемы. Вода – ведущий и лимитирующий фактор. Биота – растительность – основа круговорота вещества и потока энергии в геосистеме. Растения превращают солнечную энергию в земную химическую органический соединений благодаря фотосинтезу, выделяют кислород и обеспечивают наличие озонового экрана,(например, противоэрозионная) Животный мир зависит от растительности, поддерживает целостность круговорота веществ, особенно редуценты, которые минерализуют мертвое органическое вещество и влияют на формирование почв. Почва – биокосный продукт взаимодействия абиотических и биотических компонентов. Она накапливает элемент минерального питания растений и биогенную энергию, заключенную в гумусе и разлагающемся органическом веществе, которые определяют плодородие почв.
Ландшафт способен существовать только при условии "движения через него потока вещества, энергии и информации". Вещественные, энергетические и информационные свойства природных компонентов теснейшим образом взаимосвязаны и отдельно друг от друга в природе не существуют. Поэтому вещественно-энергетический и информационный обмен между компонентами и геосистемами в целом немыслим в их раздельности. В ходе ландшафтного анализа удается различать его виды.
Можно привести немало примеров вещественно-энергетических связей в ландшафте. Начнем с самого простого: горный речной поток, порожденный атмосферными осадками и таянием высокогорных нивально-гляциальных покровов, низвергается вниз по ущелью, благодаря потенциалу гравитационной энергии горного рельефа, который был создан тектоническим вздыманием страны. Размывая скальные породы и обломочный материал осыпей и обвалов, поток превращает их в валунно-галечный аллювий. Его водная масса насыщается влекомым, взвешенным и растворенным материалом. Одновременно происходит жидкий, твердый и ионный сток. Ущелье со временем превращается в террасированную долину. В деятельности горного потока интегрируются многие факторы абиотической природы горного ландшафта: поверхностный сток, атмосферные осадки, снежно-ледовые покровы, горный рельеф.
Особенно ярко межкомпонентные вещественно-энергетические связи прослеживаются в биогеохимическом (малом биологическом) круговороте. Растительность выступает в нем самым активным компонентом. Недаром В.Б.Сочава назвал ее критическим компонентом ландшафта. Непременными и незаменимыми факторами жизни растений служат свет, тепло, воздух, вода и элементы минерального питания. Даже из простого их перечня видно, что для существования растительного покрова необходимы все природные компоненты ландшафта. Под биологическим круговоротом понимается сложный циклический, многоступенчатый процесс. Он включает поступление химических элементов (С, N, О, Са, К, Mg, Na, P, S, Si, Cl, Fe и др.) из почвы, воды и воздуха в живые организмы главным образом в зеленые растения и превращение их под воздействием лучистой энергии Солнца в ходе фотосинтеза в сложные органические соединения.