Отношения техногенной и природной подсистем. Понятие о лимитирующих факторах

Создание и функционирование городского поселения обусловливает его отношения с окружающей природной средой как потребителя ее земельных, водных, атмосфер­ных (воздух) и растительно-биотических ресурсов. Сохра­нение гомеостаза эколого-экономической системы района возможно при динамическом экологическом равновесии на территории, условием которого является соблюдение зако­нов природопользования и сбалансированность потребле­ния и воспроизводства возобновляемых ресурсов. Количе­ственные показатели сбалансированности расхода и вос­производства по каждому виду ресурса выступают в качест­ве частного критерия (или в роли потенциального лимити­рующего фактора) при оценке масштаба и характера строи­тельно-хозяйственной деятельности на конкретной терри­тории. Система частных показателей ресурсной сбаланси­рованности и методы их определения рассмотрены в разд.З. На основании анализа полученных значений частных пока­зателей определяется показатель, имеющий минимальную величину, который и является лимитирующим.

Такой подход позволяет:

=> обосновать параметры строительно-хозяйственной деятельности на населенных территориях, а также оценить допустимость и уровень ее интенсификации на уже освоен­ных;

=? наметить направленные на улучшение условий жиз­недеятельности - приоритетного экологического фактора -комплексные изменения параметров и характера деятельно­сти на территории (в увязке с природовосстановительными мероприятиями), относящиеся к повышенному экологиче­скому риску или чрезвычайной экологической ситуации.

Отметим некоторые особенности отношений природной и техногенной подсистем, влияющие на показатели лими­тирующих факторов при планировании градостроительно-хозяйственной деятельности.

Так, дефицит земель, пригодных для промышленно-гражданского строительства на территории, обычно имеет место только в особых условиях строительства: в горных районах, зонах орошаемого земледелия, зонах распростра­нения неблагоприятных физико-геологических явлений. Ведь даже для малых городов (до 50 тыс. чел.) принимается достаточно высокая плотность населения (обычно от 1,2 до 2,0 тыс. чел./км²), которая может быть увеличена (примерно до 3,0 тыс. чел\км²), учитывая градостроительную ценность территории и стремление к сокращению потерь земель. Для превалирующих отраслей материального производства в малых городах потребность в территориях для промышлен­ного строительства оценивается величиной 20 га на 1000 жителей. В связи с этим на сравнительно небольшой части территории района, занимаемой городским поселением ■ (включая промышленную зону), можно сконцентрировать значительно большее число людей и производственные мощности, чем это экологически допустимо.

Сложная совокупность разнородных, факторов определя­ет и нормативы потребности на территориях для организа­ции кратковременного отдыха населения в лесу. Мини­мально необходимая (эколого-социальная) лесистость тер­ритории района, соответствующая местным природным ус­ловиям (табл.1), может служить ориентиром удовлетворе­ния этой потребности, учитывая транспортную доступность лесных территорий в течение часа. Лесные рекреации рай- ■ она, на которые распространяется охранный режим экс­плуатации, не сокращают экологическое пространство.

Отметим, что невозможность организации лесных и вод­ных рекреаций в соответствии с минимальными нормами
потребности (вследствие особенностей местных природно-климатических условий) не препятствует организации посе­лений городского типа, но влияет на режим их использова­ния. Продолжительность же существования любых поселе­ний определяется как минимумом, так и максимумом эколо­гического (экономического, социального) факторов. А для указанных поселений вероятность нарушения пределов то­лерантности в течение ограниченного времени существенно выше.

Вместе с тем, планируемую к застройке территорию (при новом строительстве или расширении существующего го­родского поселения) следует рассматривать как фактор со­кращения экологического пространства района. К этой ка­тегории относятся и земли, намечаемые к интенсивному ис­пользованию при организации пригородной сельскохозяй­ственной базы (пашни, животноводческие комплексы и т.п.). Площадь этих земель может быть различной, так как зависит от совокупности социально-экономических, при­родно-климатических, этнических и других особенностей местных условий. Эти направления использования земель­ных ресурсов должны учитываться при обосновании приро-доподдерживающих мер, обеспечивающих сохранение эко­логического баланса территории.

Определяющими факторами развития промышленности, транспорта и обеспечения комфортных условий обитания населения на территории являются энергетика и водообеспечение. Масштабы использования органического топлива и водопотребления ограничиваются зонально-географи­ческими, гидрологическими и другими местными ресурс­ными возможностями, которые и приобретают значение критериев (факторов), лимитирующих хозяйственную дея­тельность на территории. При этом, естественно, предпола­гается, что размеры выбросов (сбросов) загрязненных ве­ществ в результате технологического использования топливно-энергетических иводных ресурсов всеми стационар­ными и подвижными объектами в городе соответствуют ог­раничениям, установленным государственными органами охраны окружающей природной среды и санитарно-эпиде­миологического надзора.

Информационная база планирования экологической совместимости

Информационную базу планирования составляют сле­дующие положения, нормативы, принципы, условия и ко­личественные характеристики факторов и явлений:

1.Следует учитывать, что глобальные кризисные изме­нения природной среды явились следствием суммы локаль­ных воздействий на природные процессы, которые распро­странились на большие пространства. Поэтому при плани­ровании экосовместимости необходимо исходить в основ­ном из условия сохранения экологического равновесия в районе, т.е. рассчитывать на использование ресурсов, вос­производимых его природной системой, а не компенсируемых ресурсами других районов в "процессе межрайонногообмена" веществ и энергии.

2.В условиях развивающегося экологического кризиса особую опасность представляет техногенное воздействие на глобальный климат вследствие роста потребления энергии, главным образом, за счет использования угля, нефти и при­родного газа и сопутствующего ему увеличения содержания углекислого газа в атмосфере. Оба фактора способствуют развитию глобального потепления и процессу нарушения энергетики природных систем. Поэтому не только масштаб, но и характер использования топливно-энергетических ре­сурсов на территории должны быть экологически регламен­тированы.

3. Энергетические и водные ресурсы используются со­вместно на бытовые нужды населения и производственно-хозяйственную деятельность. Расход этих ресурсов на нуж­ды населения определяется удельными нормами потребле­ния, учитывающими особенности местных климатических и других условий. Расход же ресурсов в производственной
сфере, характеризующий степень ее интенсивности, может быть различным, но, очевидно, не ниже определенной ми­нимальной величины, оправданной с экономической точки
зрения.

Учитывая характер и уровень развития промышленности малых городов, расход указанных ресурсов на цели произ­водства следует определять с помощью повышающего ко­эффициента к ресурсозатратам на жизнеобеспечение насе­ления. Значения этого коэффициента, соответствующие разной степени интенсивности хозяйственной деятельности принимаются: K1 = 1,5 (минимальная интенсивность); К₂ - 2 (средняя); Кз 2,5 (высокая).

4. Громадная территория нашей страны, простирающаяся
от 45° северной широты и выходящая за границу Северного полярного круга, отличается чрезвычайным разнообразием природно-климатических условий как по регионам, так и на уровне локальных участков, а следовательно, - и ресурсны­ми возможностями природных систем. Первоочередное хозяйственное освоение получили те территории, которые по совокупности климатических и других природных условий наиболее благоприятны для жизни и деятельности человека. В настоящее время до 90% городского населения страны
проживает на 1/3 ее территории, включающей Европейскую часть, Урал и узкую полосу вдоль Транссибирской магист­рали. Однако демографическая ситуация требует расшире­ния географических границ расселения и строительнохозяйственной деятельности. Это обусловливает необходимость более полного учета ресурсных возможностей терри­торий, которые определяются не только местными микро­климатическими, почвенными, биотическими, орографиче­скими, геоморфологическими и гидрологическими усло­виями, но и допустимой мерой преобразования естествен­ных систем, зависящей от зонально-географических и дру­гих местных особенностей природопользования.

5.Решающим фактором сохранения биологического и ландшафтного разнообразия, а следовательно, и экологиче­ского равновесия на территории района является выделение
особо охраняемых территорий (ООТ), представляющих со­бой сохраняемые естественные самовосстанавливающиеся образования. Они включают типичные, характерные, уни­кальные, а также ценные в рекреационном и эстетическом отношениях участки местности. Сюда в обязательном по­рядке должны входить естественные леса. Доля целена­правленно охраняемых территорий по Н.Ф. Реймерсу зави­сит от природной зоны.

6.Важная социально-экологическая роль принадлежит естественным лесам, выполняющим климаторегулирующие, рекреационные, водоохранные и защитные (от ветровой и водной эрозии земель) функции. Выполнение лесами этих функций возможно при минимальной лесистости террито­рии, зависящей от ее нахождения в той или иной природной зоне. Поэтому на освоенных территориях должен быть обеспечен, по крайней мере, минимальный (соответствую­щий природной зоне) уровень лесистости, который при небходимости восполняется искусственными посадками.

7. Общий масштаб хозяйственной деятельности на тер­ритории достаточно полно характеризуется величиной по­требления энергии, которая должна быть регламентирована (согласно ориентировочному "правилу 1 %") величиной, не превышающей 1% от среднегодового радиационного баланса территории R, Как будет показано ниже (см. подразд. 3.3), эта величина составляет 0,3%. Здесь же отметим, что радиационный баланс или результирующий поток солнеч­ной энергии у поверхности Земли зависит, главным обра­зом, от широты расположения местности, альбедо земной поверхности и ее температуры. Это количество солнечной энергии расходуется на испарение воды, образование теп­ловых потоков воздуха между земной поверхностью и ат­мосферой, нагрев нижележащих слоев почвы (основные энергозатратные процессы) и в конечном итоге рассеивает­ся в форме тепла в мировое пространство, поддерживая тем самым состояние динамического энергетического равнове­сия поверхности Земли. В сочетании с другими климатиче­скими факторами (температура воздуха, количество осад­ков) величина радиационного баланса определяет зонально-географические особенности растительного покрова, кото­рые носят выраженный широтный характер.

8. Взаимосвязанная совокупность указанных выше ха­рактеристик климата, растительных сообществ и условий природопользования, учитываемых при экологическом пла­нировании, приведена в табл.1.

При этом следует учитывать, что приведенные в графах 2-4 табл.1 показатели биопродуктивности и интенсивности газообменных процессов соответствуют данному типу рас­тительного сообщества в целом при характерном уровне ле­систости. Поэтому для территорий, занятых данным типом растительного покрова, эти показатели принимаются, в по­рядке первого приближения, с учетом поправочных коэф­фициентов Чл (для лесных массивов) и Ч_о (для остальной территории, занятой естественным растительным покро­вом), равных соответственно 1,3 и 0,85 - для природных зон со смешанными, широколиственными и таежными лесами, t,4 и 0,9 - для лесостепной и степной зон.

9. При обосновании норм техногенной эмиссии углеки­слого газа и расхода кислорода атмосферного воздуха необ­ходимо учитывать следующие данные, характеризующие изменение баланса этих газов в ходе эволюции атмосферы и влияние таких изменений на биологические процессы.

Основным источником поддержания постоянной концен­трации кислорода в атмосфере является фотосинтез автотрофных растении. До появления цивилизации сохранялся баланс между приходом кислорода и его расходом на дыха­ние живых организмов и окисление продуктов их деятель­ности. В современный период в результате сжигания боль­шого количества органического топлива баланс прихода и расхода кислорода стал отрицательным. Однако его кон­центрация в атмосфере за последние 100 лет снизилась не­значительно: с 20,948 до 20,946%, а по другим данным - до 20,8% (Н.Ф. Реймерс). Существенно большее влияние на процесс снижения количества О₂ оказало повышение кон­центрации углекислого газа в атмосфере, что явилось глав­ной причиной глобальных климатических сдвигов.

Полагается (Ю. Одум, М-.И. Будыко и др.), что следстви­ем таких изменений газового состава атмосферы и климата явилось увеличение примерно на 5-10% продуктивности,
как естественного растительного покрова, так и сельскохо­зяйственных культур. Соответственно, интенсифицировался и процесс фотосинтеза. В связи с этим ресурсный потенциал техногенного изъятия кислорода воздуха можно оценить в первом приближении величиной, равной примерно 10% от интенсивности газообмена растительного сообщества данной территории. Дополнительные обстоятельства, уточ­няющие нормы техногенной эмиссии СО2 и расхода О2, рассмотрены ниже (в подразд. 3.3).

10. Важное значение для обеспечения экологически безопасной городской среды имеет достаточная аэрация городского поселения, которая зависит от сочетания ряда факто­ров: ветрового режима, характеризуемого розой ветров, рельефа местности, а также плотности застройки (отношения площади, запятой зданиями, к общей площади рассматри­ваемой территории). При низких скоростях движения возду­ха в застройке (менее 2 м/с) резко повышается вероятность температурных инверсий, способствующих интенсивному загрязнению воздушного бассейна города. Вместе с тем и стабильные скорости ветра более 5 м/с неблагоприятны для физиологических функций организма человека.

При выборе места размещения поселения в ландшафте следует учитывать (наряду с другими факторами, отмечен­ными в подразд. 3.2) влияние на его аэрационный режим коэффициентов изменения скорости ветра (по сравнению с данными розы ветров) в зависимости от условий рельефа и плотности застройки (табл. 2).

Ветровой режим и рельеф местности также учитываются при определении взаиморасположения селитебной и про­мышленной зон городского поселения. Промышленную зо­ну, яа которой размещаются предприятия, являющиеся ис­точниками вредных выбросов в атмосферу, следует распо­лагать за чертой селитебной зоны и с подветренной стороны от жилых массивов по отношению к господствующему на­правлению ветров. Кроме того, площадка промышленной зоны должна располагаться на ровном возвышенном (по от­ношению к площадке, занимаемой жилой зоной), а потому хорошо продуваемом ветрами любых направлений месте.

11. Расстояние от границы промышленной зоны до жи­лой застройки (ширина санитарно-защитной зоны) прини­мается, в зависимости от класса санитарной вредности предприятий, ориентировочно: 1 км (для 1-го класса), 0,5 км (для 2-го класса), 0,3 км (для 3-го) и 0,1 км (для 4-го). При соответствующих расчетных обоснованиях указанное рас­стояние может быть увеличено, но не более, чем в 3 раза.

Охранные зоны также необходимы я для природных объектов, включенных в состав особо охраняемых террито­рий (табл. 3).

12. Зеленые зоны, состоящие из лесной и защитно-озеленительной растительности, располагаются вокруг го­родов с целью предупреждения вредного воздействия хо­зяйственной деятельности на среду обитания жителей и ис­пользования их в рекреационных целях - для кратковремен­ного отдыха. Зеленые зоны наделены по закону режимом особой охраны. Для выполнения ими своих оздоровитель­ных функций общая площадь лесов в составе зеленой зоны, а также рекреационные нагрузки на них нормируются. При­чем необходимая площадь лесов зависит от уровня хозяйст­венной деятельности, характеризуемого коэффициентом К; (см. выше). Ориентировочные нормативы указанных пока­зателей для малых городов приведены в табл.4.

Контрольные вопросы

1. Каковы критерии обособления открытых систем? Чем
обусловлено ограничение природно-техногенной систе­
мы района расселения?

2. Что понимают под зоной влияния городского
поселения?

3. Каковы основные признаки устойчивого городского по­
селения?

4. Дайте определение понятию экологической совмести­
мости как общесистемному свойству природнотехногенной системы.

5. Каковы условия экологической совместимости поселе­ния с окружающей средой?

6. Что понимают под природно-ресурсным потенциалом
территории?

7. Чем характеризуется экологическое равновесие на тер­ритории? Как оно связано с сохранением природноресурсного потенциала?

8. Каковы общие принципы сохранения природноресурсного потенциала?

9. Что является объектом, задачей и целью планирования
экологической совместимости городского поселения?

10.Охарактеризуйте планирование экологической совмес­тимости как процесс управления деятельностью на ос­нове информации.

11. Почему энергетика и водообеспеченностъ являются ос­новными факторами, лимитирующими масштаб соци­ально-экономической деятельности на территории?

12.Какие факторы нерегулируемой хозяйственной дея­тельности на территории влияют на изменение клима­та и каким образом?

13.Что способствует сохранению биологического и ланд­шафтного разнообразия территории при ее хозяйст­венном освоении?

14.В чем состоят эколого-социальные функции естествен-
пых лесов и каковы условия их выполнения?

15.Каково назначение особо охраняемых территорий? Ка­кова структура и общая площадь этих территорий?

16.Что понимают под радиационным балансом террито­рии и какие факторы определяют его величину?

17.Какие биотические характеристики растительных со­обществ учитывают при планировании экологической
совместимости?

18.Почему аэрация городского поселения является факто­
ром экологической безопасности населения? Какие
факторы учитывают при планировании аэрационного
режима?

19.Каково назначение санитарно-защитных и охранных
зон? Для каких объектов они приме

20.Каковы функции зеленых зон няются и каковы их
размеры? вокруг городов и при каких
условиях они могут быть выполнены?