Особливості взаємодії природно-технічних геосистем різного функціонального призначення

Природно-технічні геосистеми, які були розглянуті в попередніх розділах, часто тісно пов'язані між собою і впливають одна на одну. Це пов'язано, насамперед, з постійно зростаючими потребами суспільства у природних ресурсах, ускладненням виробництва, удосконаленням технологічних процесів за рахунок їхнього комплексування, скороченням придатних для господарського освоєння територій, а також можливістю багатоцільової експлуатації природних ресурсів і умов одних і тих же територій. Саме тому в територіальному проектуванні зазвичай доводиться мати справу не просто із сполученням декількох типів геотехсистем, а зі складними комплексними системами, які функціонують на одній або суміжних територіях. Тоді окремі типи геотехсистем виступають у них як підсистеми, або елементи.

Єдність цих складних комплексних геотехсистем визначається загальним використанням елементів їхньої структури, наявністю потоків речовини та енергії між підсистемами, сумісним виконанням господарських задач. Прикладами таких утворень можуть служити сучасні територіально-виробничі комплекси різних рівнів, великі міські агломерації, агропромислові комплекси та ін.

Територіальні сполучення різних природно-технічних геосистем та особливості їхньої взаємодії

Залежно від умов сполучення різних ПТГС виділяють декілька їхніх типів, які відрізняються особливостями взаємодії та зв'язками, що утворюють систему. Так, до першого типу можна віднести такі геотехсистеми:

• - елементи яких поєднані єдиним процесом організації виробництва;
• - які сумісно використовують інфраструктуру;
• - які мають спільну систему господарського управління.

До цього типу належать територіально-виробничі, агропромислові комплекси та інші господарські територіальні структури на базі єдиних енерговиробничих або ресурсних циклів. Основними зв'язками, що утворюють систему, у цих сполученнях ПТГС є матеріальні та енергетичні потоки технологічних процесів, які виникають між господарськими об'єктами (рис. 35).

Рис. 35. Приклад сполучення природно-технічних геосистем з єдиним технологічним циклом.

Кожен з технічних об'єктів у такій ситуації взаємодіє безпосередньо з природними підсистемами, у яких він розташований, та опосередковано - з тими підсистемами, у яких розташовані його технологічні партнери. У результаті природні складові системи можуть підлягати впливу й тих ПТГС, які розташовані на значних відстанях від них.

До другого типу відносять геотехсистеми, які використовують різні, але пов'язані між собою природні ресурси та умови. Як правило, сполучення цих геотехсистем формуються у межах декількох поєднаних природних геосистем. Природні зв'язки між ними виконують функції, що утворюють систему, яка об'єднує ПТГС в єдину територіальну систему. Залежно від інтенсивності та спрямованості цих зв'язків виділяють:

• - геотехсистеми, природні складові яких пов'язані односпрямованим потоком речовини та енергії (їх ще називають "парадинамічними" та "каскадними");
• - ПТГС, природні складові яких пов'язані двосторонніми "горизонтальними" взаємозв'язками.

Прикладом у першому випадку може служити сполучення промислових, сільськогосподарських і селітебних ГТС, що використовують водні ресурси в басейні однієї річки (рис. 36).

Рис. 36. Приклад сполучення ПТГС, коли різними господарськими підсистемами.

використовуються природні комплекси, пов'язані парадинамічними зв'язками (умовні позначення див. рис. 35)

У випадку двосторонніх зв'язків між природними комплексами створюються умови опосередкованого взаємовпливу господарських об'єктів на сусідні природні комплекси.

І, нарешті, третій тип утворюють природно-технічні геосистеми, які використовують одні й ті ж природні умови (рис. 37). Вони розташовуються, як правило, на єдиній території і функціонують або одночасно, або поперемінно (тобто зі зрушенням у часі). Використання одних і тих же властивостей природних геосистем може відбуватися двома шляхами:

різними ПТГС експлуатуються одні й ті ж природні елементи, наприклад, водні ресурси одного водного джерела для промислових, комунально-побутових і сільськогосподарських цілей;

- використовуються різні природні властивості геосистем, наприклад, ґрунти для сільського господарства і рельєф для рекреації (зимові види спорту та відпочинку).

Рис. 37. Приклад сполучення ПТГС, коли декількома господарськими підсистемами

використовується один і той же природний комплекс (умовні позначення на рис. 35)

Взаємовідносини між різними природно-технічними геосистемами, об'єднаними в єдину територіальну систему, класифікують таким чином:

• - нейтральні;
• - відповідні, тобто такі, які доповнюють один одного;
• - конкуруючі, тобто такі, які перешкоджають або обмежують можливості функціонування.

Оскільки головною метою територіального проектування є створення несуперечливих структур природокористування, урахування цих взаємовідносин особливо важливе при проектуванні. Протиріччя, які в практиці територіального проектування називають "конфліктними'' або "проблемними" ситуаціями, виникають насамперед між різними ПТГС як землекористувачами, що займають певний простір. Оскільки вільних від використання територій вже практично не існує, дані протиріччя стають усе гострішими. Конкурентні відносини, які виникають між геотехсистемами, призводять або до зміни цих систем, або до їхнього "синхронного" співіснування. Сильну конкуренцію відносно інших видів ПТГС усе більше створюють промислові і транспортні ГТС, які постійно збільшують свою площу. Конфлікти також характерні для складних територіальних систем, обмежених за площею. Це - міські поселення, де "конкурують" селітебні, промислові, комунально-побутові, рекреаційні та інші підсистеми. Протиріччя і конфлікти виникають між різними геотехсистемами в результаті зміни (або погіршення) природних умов і ресурсів в одних ПТГС при функціонуванні інших. Залежно від характеру та рівня змін природи подібні ситуації можуть бути викликані такими несприятливими процесами:

• - різким скороченням запасів природних ресурсів за рахунок неефективного використання їх;
• - порушенням механізму відтворення відновлюваних природних ресурсів;
• - погіршенням якості і територіального перерозподілу природних ресурсів, що утрудняє їхнє використання;
• - забрудненням навколишнього природного середовища;
• - скороченням числа, зникненням рідких та унікальних об'єктів природи.

Як правило, найбільш розповсюдженими є конфліктні ситуації, що виникають між водокористувачами (їх об'єднують у складні ПТГС третього типу). Це пов'язано з тим, що водні ресурси використовуються практично всіма видами природно-технічних геосистем - промисловими, селітебними, сільськогосподарськими, рекреаційними, і саме тому вони підлягають сильному "кумулятивному" навантаженню. Оскільки різні водокористувачі мають свої власні вимоги до об'єму і якості води, протиріччя найчастіше виникають між ПТГС з найбільш жорсткими вимогами та іншими, які менш вимогливі до стану вод, але сильно їх забруднюють. До останнього часу найбільш вимогливими вважалися комунально-побутові та рибогосподарські системи, для яких установлено нормативи на стан вод. Але в деяких випадках сучасні складні виробничо-технологічні процеси потребують особливо чистої води (напр., фармацевтика, деякі лакофарбові виробництва, кольорова металургія тощо); вони не можуть використовувати забруднену річкову або озерну воду без попередньої дорогої обробки.

Для природно-технічних геосистем, які розташовані на одній території (це другий тип ПТГС), достатньо розповсюджені екологічні протиріччя, пов'язані з погіршенням якості повітряного басейну. Особливо характерні такі протиріччя для міських поселень, де зосереджені основні джерела забруднення атмосфери - промислові, транспортні, енергетичні, комунально-побутові тощо, а також концентрується населення як основний реципієнт незадовільного стану навколишнього середовища. Підвищена небезпека забруднення атмос4)ери створюється у тих випадках, коли системи, що мають газоподібні викиди, зосереджені в районах з несприятливими для їхнього розсіювання кліматичними умовами: частими застоями повітря, температурними інверсіями, переважними низькими швидкостями вітру тощо. Протиріччя, пов'язані із забрудненням атмосфери, найчастіше виникають між промисловими і транспортними ПТГС, з одного боку, та лісогосподарськими, сільськогосподарськими, водогосподарськими - з іншого.

Протиріччя, пов'язані із скороченням і погіршенням якості фунтів, виникають між селітебними, транспортними, рекреаційними ГТС, які надають ґрунтам сильного (найчастіше опосередкованого) впливу, а також сільськогосподарськими та лісогосподарськими

ПТГС, які є основними "споживачами" ґрунтових ресурсів. Перш за все ці протиріччя проявляються у формі конкуренції за територію, коли розширення площі промислової й міської забудови, рекреаційних зон відбувається за рахунок відчуження цінних сільськогосподарських земель. Подібні протиріччя виникають також і в районах створення великих водогосподарських об'єктів (таких як канали, водосховища), при затопленні великих площ сільськогосподарських земель. Зниження якості ґрунтів здійснюється, як правило, через водні та повітряні потоки, по яких надходять забруднення, передаються та посилюються небажані процеси (напр., засолення, заболочування та ін.). Останнім часом специфічним сильним забруднювачем ґрунтів стають звалища, розташовані в сільській місцевості, що розраховані на природні процеси розкладання та розсіювання забруднювачів.

Протиріччя між природно-технічними геосистемами, основані на скороченні лісових ресурсів, зниженні бонітету лісів, характерні для головних лісокористувачів - лісового господарства, рекреації. Такі протиріччя можуть виникати між самими лісокористувачами при їхньому "синхронному" співіснуванні (це третій тип ГТС), коли зростання антропогенних навантажень в одній із ПТГС призводить до порушення функціонування іншої системи. Тобто відбувається погіршення якості лісових ресурсів і порушення процесу природного лісовідновлення в місцях надмірних рекреаційних навантажень та, навпаки, зниження рекреаційної цінності лісів при порушенні правил лісокористування. У такі протиріччя лісокористувачі можуть вступати з ГТС нелісогосподарського профілю, що надають впливу на деревостої опосередковано, через інші компоненти природи, які вони використовують. Слід відмітити, що ліси є джерелом не лише деревини, а й великої кількості інших "супутніх" ресурсів - ягід, грибів, лікарських рослин, диких тварин тощо, - які є більш чутливими до антропогенних впливів, ніж самі деревостої.

Природно-технічні геосистеми, що використовують ресурси надр (добувні виробництва), вступають у протиріччя з багатьма геотехсистемами, розташованими на прилеглих територіях. Це пов'язано з вилученням великої кількості порожньої породи, що складується на площі в десятки тисяч гектарів. Порушення земель викликані найбільш розповсюдженим до сих пір відкритим способом видобування більшості корисних копалин. При цьому для видобування, наприклад, 1 т руди потреба в території в 10-20 разів більше, ніж на рудниках. Крім того, на кожну тонну руди вилучають у середньому близько 3 м3 розкришених порід. Наприклад, дослідження кар'єрів видобування руди Курської магнітної аномалії показали, що площа земель, де проявляється вплив гірських розробок, у 15 разів перевищує площу власних гірських робіт. Розкришені породи, які складуються у відвали, і самі кар'єри утворюють новий техногенний рельєф ("техногенний неорельєф"), що відрізняється перепадами висот, характерними для сильно горбистого і навіть гірського рельєфу. На схилах таких антропогенних пагорбів розвиваються зсувні та ерозійні процеси, які перешкоджають їхньому природному заростанню.

Звичайно, розглянуті вище види протиріч не вичерпують повністю всіх можливих ситуацій взаємодії природно-технічних геосистем в їхніх територіальних сполученнях. Імовірність виникнення конфліктів між ними, їхній характер та сила прояву залежать від певних умов, серед яких велике значення має ступінь освоєності території. У староосвоєних регіонах нові елементи або системи організуються на території, де вже функціонують старі з певним набором впливів на природу, які погано піддаються перебудові. Будь-які незначні за величиною нові впливи можуть посилити вже існуючі до рівня, що перевищує гранично допустимі значення, та викликати ланцюг незворотних змін. Крім того, зміни природи, що вже існують, висувають більш жорсткі вимоги до функціонування геотехсистем з тим, щоб не допустити виснаження природних ресурсів та прогресуючого забруднення навколишнього середовища. Важливим моментом є ще й те, що тут вже вичерпані можливості екстенсивного освоєння території, тому створення нових природно-технічних геосистем може здійснюватися лише в напрямку "економічного насичення" території, тобто збільшення числа та інтенсивності її функцій. Саме в цьому випадку сполучення підсистем потребує суворого режиму перерозподілу земель для тих чи інших ПТГС.

У регіонах нового, або "первинного", господарського освоєння існують умови превентивного врахування усіх імовірних протиріч і конфліктних ситуацій у найближчому та віддаленому майбутньому на стадії проектування. До речі, у наш час про існування територій "первинного" освоєння можна говорити лише з достатньою мірою умовності, маючи на увазі активне залучення у господарство регіонів, які раніше використовувались екстенсивно. У більшості випадків сьогодні неосвоєними залишилися райони, де існують несприятливі умови для життя населення та розвитку господарства, а природне середовище має підвищену уразливість. Тут важливо дуже уважно оцінювати можливість створення комплексних геотехсистем, які надають сильного і різноманітного впливу на природу. З іншого боку, у цих регіонах € можливості господарського розвитку "вшир", територіального роз'єднання геотехсистем, вплив яких на природу може мати ефект синергізму.

Більшість протиріч і конфліктів екологічного характеру між різними природно-технічними геосистемами виникає внаслідок того, що при Їхньому сумісному територіальному проектуванні враховуються насамперед економічні ефекти, а природоохоронні вимоги розглядаються "попутно" або вже після того, як структура природокористування сформована. Запобігання конфліктним ситуаціям можливе на основі "синтезуючого", територіального підходу до уточнення розміщення і сполучення ПТГС, установлення режимів їхнього функціонування, здійснення єдиного управління територіальними системами природокористування.

Отже, після детального розгляду різних типів природно-технічних геосистем та особливостей їхнього територіального проектування можна зробити висновок, що зазвичай у процесі геоекологічного обґрунтування проектів належить мати справу не просто із сполученням декількох типів геотехсистем, а із складними комплексними системами, які функціонують на одній або суміжних територіях. Єдність цих складних комплексних геотехсистем визначається загальним використанням елементів їхньої структури, наявністю потоків речовини та енергії між підсистемами, сумісним виконанням господарських завдань (напр., сучасні територіально-виробничі комплекси різних рівнів, великі міські агломерації, агропромислові комплекси та ін.).

Різні типи геотехсистем відрізняються особливостями взаємодії між собою та зв'язками, що утворюють подібну комплексну систему. Так, у геотехсистемах першого типу елементи поєднані єдиним процесом організації виробництва, вони сумісно використовують інфраструктуру і мають спільну систему господарського управління. Це, наприклад, територіально-виробничі, агропромислові комплекси та інші господарські територіальні структури на базі єдиних енерго-виробничих або ресурсних циклів.

Геотехсистеми другого типу використовують різні, але пов'язані між собою, природні ресурси та умови. Як правило, сполучення цих геотехсистем формуються у межах декількох поєднаних природних геосистем. І, нарешті, третій тип утворюють природно-технічні геосистеми, які використовують одні й ті ж природні умови та розташовуються, як правило, на єдиній території.

Серед взаємовідносин між різними геотехсистемами, об'єднаними в єдину територіальну систему, виділяють нейтральні, відповідні (які доповнюють одна одну) і конкуруючі (які перешкоджають або обмежують можливості функціонування систем). Урахування цих взаємовідносин особливо важливе при проектуванні, оскільки його головною метою є створення несуперечливих структур природокористування.

Що стосується конфліктних ситуацій, то, як правило, найбільш розповсюдженими серед них є ті, які виникають між водокористувачами. Це пов'язано з тим, що водні ресурси використовуються практично всіма природно-технічними геосистемами - промисловими, селітебними, сільськогосподарськими, рекреаційними, які через це зазнають потужного техногенного навантаження.

Для природно-технічних геосистем, розташованих на одній території, достатньо розповсюджені екологічні протиріччя, пов'язані з погіршенням якості повітряного басейну. Особливо це стосується міських поселень, де зосереджені основні джерела забруднення атмосфери - промислові, транспортні, енергетичні, комунально-побутові тощо, а також концентрується населення як основний реципієнт погіршення стану навколишнього середовища. Конфліктні ситуації, пов'язані зі скороченням і погіршенням якості ґрунтів, виникають між селітебними, транспортними, рекреаційними ГТС, які сильно впливають на ґрунти, а також між сільськогосподарськими та лісогосподарськими ПТГС - основними споживачами ґрунтових ресурсів. Це певною мірою стосується і лісових ресурсів. У найбільші протиріччя з багатьма геотехсистемами, розташованими на прилеглих територіях, входять природно-технічні геосистеми, що використовують ресурси надр (гірничодобувні виробництва).