ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ФРАНЦИСКА СКОРИНЫ»

А.П. Гусев

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Курс лекций

Гомель, 2002


Составитель: А.П. Гусев, доцент, к.г.-м.н.

Рецензент: И.И. Богдель, кандидат географических наук

Кафедра экологии ГГУ им. Ф. Скорины

Курс лекций «Экологическое картографирование» предназначается для студентов специальностей Н.06.01. «Экология» и Н.05.01. «География»

  • Гусев А.П., 2002
  • Учреждение образования «Гомельский государственный

университет имени Франциска Скорины», 2002


ВВЕДЕНИЕ

Курс «Экологическое картографирование» является важным в структуре дисциплин специальности Н.06.01 «Экология» и Н.05.01 «География».

В условиях все увеличивающихся информационных потоков о состоянии окружающей среды, значительного усложнения теоретических и методологических проблем, требующих пространственного решения, все более возрастает роль экологического картографирования. Высокая информационная емкость (степень уплотнения информации) картографических материалов, достигаемая за счет совершенствования картографической знаковой системы, наглядность и доступность карт для непосредственного восприятия, пространственного анализа и обобщения, делают картографический метод незаменимым в научных и прикладных исследованиях. Эколого-картографический метод является необходимой составляющей эколого-географических исследований, эколого-географического прогнозирования, эколого-географической экспертизы.

Экологическое картографирование зародилось в рамках картографирования природопользования и охраны окружающей среды и в настоящее время оформилось как новый раздел тематического картографирования. Разработка этого раздела связана с современным пониманием предмета экологии как науки, изучающей взаимоотношения живых организмов и окружающей их среды.

Целью преподавания курса является формирование у студентов представления о целях, задачах, принципах и методах экологического картографирования. Основные задачи курса:

  • получение представления об экологических картах;
  • получение навыков построение тематических экологических карт;
  • изучение методов оценки состояния территории на основе экологических карт;
  • изучение возможностей картографического метода в экологии при решении различных задач (оценка природно-ресурсного потенциала территории, оценка состояния природной среды, оценка антропогенной трансформации ландшафтов территории, оценка экологических проблем и ситуаций, прогнозирование экологического состояния природной среды, прогнозирование острых и чрезвычайных экологических ситуаций и т.д.).


ЛЕКЦИЯ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ

В условиях все увеличивающихся информационных потоков о состоянии окружающей среды, значительного усложнения теоретических и методологических проблем, требующих пространственного решения, все более возрастает роль экологического картографирования. Высокая информационная емкость (степень уплотнения информации) картографических материалов, достигаемая за счет совершенствования картографической знаковой системы, наглядность и доступность карт для непосредственного восприятия, пространственного анализа и обобщения, делают картографический метод незаменимым в научных и прикладных исследованиях.

Достоинства картографического метода:

  1. высокая информационная емкость;
  2. наглядность и доступность для восприятия;
  3. возможность пространственного анализа;
  4. возможность пространственной оценки и прогноза.

В экологическом картографировании можно выделить три основных раздела:

  1. Биоэкологическое картографирование;
  2. Геоэкологическое картографирование;
  3. Антропоэкологическое картографирование.

Наиболее популярные тематики в экологическом картографировании за последние 20 лет: антропогенные воздействия и изменение природной среды (47% всех карт); неблагоприятные и опасные процессы и явления (14%); охрана природы (10%); медико-географические и рекреационные (14%); комплексные экологические (9%); оценка природных условий и ресурсов для жизни и деятельности человека (4%).

Существуют разные подходы к оценке и отображению на карте состояния окружающей среды: по состоянию отдельных компонентов, по распространению загрязнения, по степени деградации, состоянию экосистем, по оценке природных условий жизни населения и т.д. Наиболее значительные достижения в области изучения влияния среды на человека отмечаются в медико-географическом картографировании.

Начало комплексного экологического картографирования в СССР было положено в 1989 году – «Карта наиболее острых экологических ситуаций СССР» масштаба 1:8000000. В начале 90-х годов были созданы карты: «Экологические ситуации Украины» (1:2500000); «Экологические ситуации Аральского региона» (1:2500000); «Экологические проблемы мира» (1:50000000); «Экологические ситуации северных территорий России» (1:4000000) и другие.

Что же такое экологическая карта? По мнению В.С. Преображенского экологические карты – это не карты природы вообще (ландшафтные, почвенные, геоботанические и т.д.), а карты организации надорганизменных систем или карты отношений организмов и среды. Множество отношений не может быть полностью отражено некой единой экологической картой.

Экологическая карта – это картографическое произведение, осуществляющее экологическую оценку какой-либо территории. Экологическая карта позволяет компактно отображать характеристики среды, которые оказывают влияние на состояние живых организмов, в том числе на жизнь и здоровье людей.

Требования, предъявляемые к экологическим картам:

  1. Биоцентризм. Экологическими могут считаться только такие карты, на которых показано состояние биоты. Другие факторы окружающей среды показываются в том лишь объеме, который необходим для характеристики условий обитания живых организмов, в том числе человека.
  2. Антропоцентризм. Человек выступает не только в качестве разрушителя биосферы, но и в качестве жертвы.
  3. Факторность. Экологические карты могут указывать на состояние отдельных компонентов среды.
  4. Оценочность и прогнозность. В задачи экокартографирования входит оценка современного состояния среды и прогноз ее динамики.
  5. Системность. Картографирование и оценивание ведется на основе системного подхода к среде.

Классификация экологических карт производится по различным признакам.

По А.Г.Исаченко экокартографирование включает в себя:

  1. Изучение и оценка экологического потенциала экогеосистем;
  2. Изучение техногенного воздействия на природную среду и выявление техногенных экологических аномалий;
  3. Выявление реакций биоты на техногенные изменения природной среды;
  4. Выявление реакций населения на состояние естественной среды и ее техногенное изменение;
  5. Исследование устойчивости природных систем к техногенному воздействию;
  6. Прогноз экологических ситуаций, разработка экологических нормативов и путей оптимизации окружающей среды.

Перечисленные этапы соответствуют системе экологических карт.

По классификации С.С. Карпухина и др. экологические карты делятся на: 1) базовые (исходное ресурсо-экологическое состояние территории);

2) карты загрязнений и нарушений окружающей среды;

3) оценочные;

4) прогнозные и рекомендательные.

По целевым функциям выделяют (Л.Г. Руденко, А.И. Бочковская) карты:

  1. изучение глобальных проблем выживаемости человека в деградирующей среде;
  2. исследование экологических проблем регионального и локального уровня;
  3. мониторинг среды;
  4. задачи образования и информирования широких слоев населения о состоянии среды.

Функциональная классификация экологических карт:

  1. инвентаризационные;
  2. оценочные;
  3. оценочно-прогнозные;
  4. рекомендательные;
  5. справочные;
  6. учебные;
  7. пропагандистские.

Классификация экологических карт по иерархическому уровню:

  1. глобального и субглобального уровня;
  2. континентального и крупнорегионального уровня;
  3. национального уровня;
  4. регионального уровня;
  5. локального уровня;
  6. детального уровня.

Классификация экологических карт по масштабу (пространственному уровню):

  1. локального (1:1000 – 1:25000);
  2. мезорегионального (1:50000 – 1:200000);
  3. макрорегионального (1:250000- 1:2500000);
  4. глобального (свыше 1:250000).

Классификация экологических карт по содержанию:

  1. карты факторов или условий;
  2. карты процессов;
  3. карты состояния;
  4. карты проблем;
  5. карты организации охраны природы;
  6. карты организации природопользования.

Классификация по способу представления информации:

  1. бумажные;
  2. электронные.

Комплексная классификация экологических карт (Л.М. Корытный) включает практически всю совокупность важнейших их характеристик. По направлению карты делятся на: антропоцентрические и биоцентрические; по полноте охвата связей: частные и комплексные; по содержанию: факторов или условий, процессов, состояния, проблем, ситуаций, организации охраны природы и природопользования; по характеру представления информации и уровню анализа: инвентаризационные, оценочные, прогнозные, рекомендательные. По предназначению: базовые и оперативные. По ячейке картографирования: административная единица, ландшафт, бассейн, природно-хозяйственный или ресурсный район и т.д.

Комплексными экологическими картами являются геоэкологические карты. Геоэкологические карты – компактное и полное отображение всех характеристик окружающей среды, которые влияют на состояние биоты и человеческого населения. Они позволяют передавать пространственную информацию и получать общее и наглядное представление о степени остроты экологической ситуации в целом. Примерами геоэкологических карт являются карты экологических ситуаций и экологических проблем.

Основным содержанием комплексной экологической карты является оценка современной ландшафтной структуры и свойств среды, имеющие важное значение для жизни человека. Эти свойства или факторы определяются как экологически значимые и зависят от особенностей самих ландшафтов. Созданный таким образом тип карт наиболее полно характеризует изменение природных условий и систем жизнеобеспечения в пространственно-временном выражении. Подобное положение разделяется в последнее время многими исследователями.


ЛЕКЦИЯ 2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И СИТУАЦИИ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Изменение природной среды в результате техногенного воздействия, ведущее к нарушению структуры и функционирования природных систем и приводящее к негативным социальным, экономическим и иным последствиям рассматривается как экологическая проблема (Б.И. Кочуров, 1998).

Такое понимание не противоречит двойному определению проблемы: природоохранный – поскольку ее возникновение требует ответных мер по восстановлению (охране) естественных средо- и ресурсоформирующих процессов и свойств природной среды, и экологической – так как те же процессы и свойства природной среды имеют важное экологическое значение и прежде всего по отношению к человеку.

Экологическая проблемы – это любые явления, связанные с заметным воздействием человека на природу, обратными природы на человека и его экономику, жизненно и хозяйственно значимые процессы (Н.Ф. Реймерс, 1992).

Будем считать что: Экологическая проблема – это негативные с точки зрения человека изменения окружающей среды, обусловленные как техногенными, так и природными факторами.

Экологическая ситуация представляет собой сочетание различных условий и факторов, создающих определенную экологическую обстановку на территории разной степени благополучия или неблагополучия.

Под экологической обстановкой подразумевается конкретное состояние окружающей среды, обусловленное взаимодействием природных и техногенных факторов.

Экологическая ситуация (неблагоприятная) представляет собой пространственно-временное сочетание экологических проблем, определяющее состояние систем жизнеобеспечения человека и создающее определенную экологическую обстановку на территории разной степени неблагополучия (остроты).

Отсутствие проблем или их слабое проявление свидетельствует о нормальной или удовлетворительной экологической ситуации.

Неблагоприятную экологическую ситуацию отличают следующие признаки:

  1. изменение свойств природных систем, неблагоприятных, в первую очередь, для человека, что создает для него проблему, которую необходимо решать;
  2. разная степень остроты этих проблем, которые являются одновременно и природоохранными и экологическими (антропоэкологическими).

Источником проявления проблемы и развития негативной экологической ситуации являются различия в структуре и функционировании природных и социотехногенных систем, несоответствие характера и уровня техногенных воздействий потенциалу природной среды (устойчивость, самоочищение и т.д.).

По существу, изучение экологических проблем сводится к анализу соотношения между техногенной нагрузкой и свойствами природной среды, в результате чего выявляются негативные с точки зрения человека изменения (загрязнение, истощение и проч.).

Целью классификации экологических проблем и ситуаций является создание предпосылок для выбора адекватных методов пространственного анализа экологических ситуаций. В качестве классификационных признаков выделяют следующие: причина возникновения, сложность, основной изменяющийся компонент природной среды; время возникновения, время проявления, скорость развития, место возникновения, масштабность, зональность, форма проявления, принадлежность, последствие, острота, возможность решения, приоритетность решения, способ решения.

Классификация проблем и ситуаций базируется на следующих принцинпах:

  • системный – рассмотрение объекта как системы;
  • генетических – анализ исходного состояния явления и выведение из него последующих состояний;
  • антропоэкологический – учет условий проживания и здоровья населения, сохранения генофонда;
  • информационный – фиксация устойчивых признаков, опирающихся на базы данных;
  • конструктивный – выбор путей гармонизации взаимоотношения природы и общества и подходов к решению экологических проблем.

Экологические проблемы, связанные с нарушением отдельных компонентов природной среды, можно условно объединить в шесть групп:

  1. Атмосферные (загрязнение атмосферы – физическое и химическое);
  2. Водные (истощение и загрязнение поверхностных и подземных вод, морей и океанов);
  3. Геолого-геоморфологические (развитие неблагоприятных геологических процессов, нарушение рельефа, истощение недр);
  4. Почвенные (загрязнение, эрозия, засоление, заболачивание и т.д. почв);
  5. Биотические (сведение растительности, вымирание видов живых организмов, снижение видового разнообразия и т.д.);
  6. Комплексные (ландшафтные – опустынивание, обезлесивание, деградация ландшафтов).

По экологическим последствиям выделяют группы экологических проблем и ситуаций:

  1. Антропоэкологические (связаны с изменениями условий жизни и здоровья населения);
  2. Природно-ресурсные (связаны с истощением и утратой природных ресурсов);
  3. Ландшафтно-генетические (связаны с нарушением целостности природных ландшафтов, утратой генофонда, потерей уникальных природных объектов).

По сложности (структуре) выделяют проблемы и ситуации: простые; сложные; очень сложные.

По причине возникновения выделяют: природные, природно-техногенные, техногенные.

По времени возникновения: прошлые; современные; унаследованные.

По скорости развития: мгновенные; быстроразвивающиеся; медленно развивающиеся; скачкообразные.

По принадлежности к территории: местные, трансграничные, смешанные.

По масштабу: локальные, сублокальные, региональные, субрегиональные, глобальные.

По форме проявления: точечные, линейные, площадные.

По возможности решения: решаемые; трудно решаемые; практически не решаемые.

По приоритетности решения: приоритетные; неприоритетные.

По способу решения: организационные; экономические; технические; правовые и т.д.

Наиболее существенным является разделение экологических проблем и ситуаций по их остроте. Оценка остроты основана на анализе территориальных сочетаний экологических проблем, характере и интенсивности проявления их последствий. Определение остроты ситуаций зависит от региональных особенностей и специфики ведущих проблем и может рассматриваться с точки зрения условий проживания населения и состояния его здоровья, состояния природных ресурсов и т.д.

Выделяют следующие категории экологических ситуаций по степени остроты:

  1. Катастрофическая;
  2. Кризисная;
  3. Критическая;
  4. Напряженная;
  5. Конфликтная;
  6. Удовлетворительная.

Катастрофическая ситуация (Кс). Характеризуется глубокими и часто необратимыми изменениями среды, утратой природных ресурсов, резким ухудшением условий проживания населения, вызванным в основном многократным превышением техногенной нагрузки на экогеосистемы региона. Важный признак катастрофической ситуации – угроза жизни людей и их наследственности, утрата генофонда и уникальных природных объектов. В этом случае смертность и заболеваемость населения резко превышает фоновые уровни.

Кризисная ситуация (Крс). Характеризуется очень значительными и слабокомпенсированными изменениями экогеосистем, полное истощение природных ресурсов, резкое ухудшение здоровья населения.

Критическая ситуация (Кртс). Значительные и слабокомпенсированные изменения экогеосистем, быстрое нарастание угрозы истощения или утраты природных ресурсов, устойчивый рост заболеваемости населения. Техногенная нагрузка превышает нормативные величины. При уменьшении или прекращении техногенной нагрузки, возможна нормализация экогеосистем и частичное их восстановление.

Напряженная ситуация (Нс). Отмечаются негативные изменения в отдельных компонентах экогеосистем, нарушение и деградация природных ресурсов, ухудшение условий проживания населения.

Конфликтная ситуация (Кфс). Отмечаются локальные изменения в отдельных компонентов экогеосистем, в том числе средо- и ресурсовоспроизводящих свойств. При снятии техногенной нагрузки экогеосистемы восстанавливаются.

Удовлетворительная ситуация (Ус). Отсутствие прямого или косвенного техногенного воздействия или оно находится в допустимых пределах.

Оценка остроты экологических ситуаций базируется на следующих принципах:

  • антропоцентризма (оценка с позиций человека, его жизнедеятельности);
  • территориальности (привязка к конкретному району, региону);
  • системности;
  • приоритетности (избирательности);
  • факторности;
  • хронохарактерности (рассмотрение характерного времени формирования ситуации);
  • конструктивности (оптимизация взаимоотношения человека и природной среды).

Оценка остроты осуществляется путем определения степени деградации или нарушения отдельных компонентов среды. Критериями такой деградации или нарушения являются превышения различных норм (ПДК, ПДУ) и индикаторы (содержания токсичных веществ, проективное покрытие, биоразнообразие и т.д.). Интегральным индикатором изменения качества среды является реакция здоровья населения (детская смертность, патологии беременности, врожденные аномалии, заболеваемость детей и взрослых и т.д.).

В общем виде экологическая оценка территории с учетом состояния населения, техносистем и природной среды может быть представлена следующим образом – табл. 1. В совокупности эти показатели характеризуют складывающуюся экологическую ситуацию разной категории остроты. Данная схема носит экспертный характер и имеет принципиальное значение для выявления и изучения стадий деградации природной среды и определения направлений по нормализации ситуации.

Таблица 1