Печать
Категория: Материалы VIII Симпозиума (2018 год)
Просмотров: 71

О РОЛИ ДВОЙСТВЕННОСТИ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ В ТЕХНОГЕННЫХ ТРАНСФОРМАЦИЯХ ЛАНДШАФТОВ КАЗАХСТАНА 

ON THE ROLE OF DUALITY OF GEOGRAPHICAL OBJECTS IN TECHNOGENIC TRANSFORMATIONS OF LANDSCAPES OF KAZAKHSTAN 

З.Х. Ахметжанова1, Л.М. Павличенко2, К.A. Актаев1

Z. Akhmetzhanova1, L. Pavlichenko2, K. Aktaev1 

1Научно-производственная компания «Реинжиниринг окружающей среды»

(Казахстан, г. Алматы, ул. Богенбай батыра, 186)

2КазНУ им. Аль-Фараби, кафедра ЮНЕСКО по устойчивому развитию

(Казахстан, 050040, г. Алматы, пр. аль-Фараби, 71) 

1Limited Liability Partnership, Scientific-Production Company «Environmental Reengineering»

(Kazakhstan, Almata, Bogenbai batyr Str., 186)

2KazNU Al-Farabi, UNESCO Chair for Sustainable Development

(Kazakhstan, 050040, Almata, al-Farabi Ave., 71)

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Изучена двойственная сущность географических объектов при исследовании техногенных трансформаций природных комплексов Казахстанского Прикаспия. Предложены концептуальные методологические положения географических объектов, позволившие провести оценочные работы по исследованию трансформаций природно-территориальных комплексов. Показано, что дискретные и континуальные свойства ландшафтов являются географической основой для интегрального функционирования всех процессов, происходящих в ландшафтах Казахстанского Прикаспия. Континуальные свойства ландшафтов (взаимопроникаемость, процессы гипергенеза) с дискретными характеристиками (наличие компонентов, количество связей между ними) составляют целостный организм природно-территориального комплекса. Вертикальная и горизонтальная организация ландшафта раскрывают механизм обмена веществом и энергии. Утверждается, что геохимические методы позволяют полностью описать процессы гипергенеза в ландшафте. На примере экотонов выявлена динамика дискретных и континуальных свойств ландшафтов. Так, в экотоне выявлено, что горизонтальная организация ландшафта способствует усилению или ослаблению дискретных свойств. Усиление или ослабление зависит от направления к границе экотона. Вертикальная организация ландшафта вызывает усиление или ослабление его континуальных свойств. Показана возможность получения географического поля пространственных модификаций ландшафта. Это позволит описать морфологическую структуру ландшафта. Получение географического поля временных модификаций ландшафта отображает все временные группы: функционирование, динамику и эволюцию. Полученные результаты позволят в будущем описывать математически все виды устойчивости ландшафта.

The dual nature of geographic objects was studied in the study of technogenic transformations of natural complexes of the Kazakhstan Caspian region. Conceptual methodological positions of geographic objects were proposed, which made it possible to carry out appraisal work on the study of transformations of natural and territorial complexes. It is shown that the discrete and continual properties of landscapes are the geographical basis for the integrated functioning of all processes occurring in the landscapes of the Kazakhstan Caspian region. The continuous properties of landscapes (interpenetrability, hypergenesis processes) with discrete characteristics (the presence of components, the number of connections between them) constitute the integral organism of the natural-territorial complex. Vertical and horizontal organization of the landscape reveals the mechanism of substance exchange and energy. It is argued that geochemical methods allow to fully describe the processes of hypergenesis in the landscape. The example of ecotones reveals the dynamics of discrete and continual properties of landscapes. So, in the ecotone it was revealed that the horizontal organization of the landscape contributes to the strengthening or weakening of discrete properties. The gain or weakening depends on the direction to the ecotone boundary. Vertical organization of the landscape causes an intensification or weakening of its continual properties. The possibility of obtaining a geographical field of spatial modifications of the landscape is shown. This will create a morphological structure of the landscape. Obtaining the geographic field of temporal terrain modifications displays all time groups: functioning, dynamics and evolution. The obtained results will allow in the future to describe mathematically all types of stability of the landscape. 

Объект исследования – обширный регион степной ландшафтной зоны до пустынной на западе Казахстана с примыкающими к ней полупустынными ландшафтами Атырауской области. По аналогии с Н.Ф. Глазовским мы их называем сухими степными ландшафтами [3].

Основная идея геохимии ландшафтов заключается в том, что на земной поверхности различные природные тела (горные породы, кора выветривания, рыхлые отложения, почвы, воды, растительный и животный мир, приземная атмосфера) связаны между собой встречными потоками вещества и энергии в единое целое. Эти потоки образуют различные по степени сложности, устойчивости и типам функционирования, ландшафтно-геохимические системы. Целостность этих систем поддерживается с помощью геохимических циклов вещества.

Геохимическая дифференциация ландшафтов подчинена общим зональным и азональным географическим закономерностям. Азональность проявляется в миграции химических элементов не менее четко – и через особенности макрорельефа, геологического фундамента, и через влияние долготно-климатических факторов. Положение ландшафта относительно океана и движения морских воздушных масс, сказывается на его геохимических особенностях не только через климат, но также посредством поступления в ландшафт с атмосферными осадками некоторых «морских» ионов. Так, в приморских ландшафтах Прикаспийской провинции, атмосферные осадки содержат хлора до 100 мг/л и более, тогда как, в осадках внутриконтинентальных областей его содержание падает до 3-2 мг/л.

В ландшафтах Прикаспийской и Мангистауской провинциях при разложении органических веществ образуются угольная и органическая кислоты, которые полностью нейтрализуются соединениями кальция и другими минералами магния, натрия, калия, которых здесь предостаточно. В сухом аридном климате кальций инертен, так как сильноминерализованные хлор-сульфатные воды степей и пустынь насыщены CaCO3 и не растворяют его. Он энергично концентрируется и рассеивается, pH осаждения Ca(OH)2 превышает 11. Преобладающими здесь нерастворимыми минералами являются: CaCO3, CaCO3*MgCO3, CASO4*2H2O. Характеризуя ландшафтно-геохимические особенности Прикаспийской провинции как сульфатно-хлоридный, магниево-натриевый еще ПерельманомА.И. отмечалось повышенное по отношению к кларкам литосферы содержание в почве Mo, B, Cr, C u, V, Zn, Zr и, наоборот, пониженное содержание – Li, Mn, Co, Ni, Ba, Sn, Pb [5].

В исследуемых ландшафтах Казахстанского Прикаспия зонами гипергенеза являются зоны неравновесных систем, в которых возможны термодинамически неустойчивые системы, pH среда которых определяется восстановителями Н2S, хотя местами могут быть и окислители О2. Если свободный кислород отсутствует, то показателем окислительных обстановок служат соединения Fe3+.

Функционирование геосистем отличается устойчивостью к вариациям внешних воздействий, не превышающих определенного порогового значения. В результате значительных внешних воздействий геосистема будет перестраиваться, переходить в новое качественное состояние. Пустыня при подводе достаточного количества воды будет переходить в оазис, характеризуемые другими геосистемными связями. Это свидетельствует о возможности управления геосистемами за счет создания местных культурных ландшафтов.

Ранее нами [1] были постулированы основные методологические положения влияния антропогенных воздействий (применительно к ландшафтам Казахстанского Прикаспия), позволившие провести оценочные работы по исследованию трансформаций природных комплексов:

- дискретные и континуальные свойства геосистем (упорядоченность компонентов с континуальными взаимопроникающими характеристиками миграционных потоков вещества и энергии) являются географической основой для интегрального функционирования всех процессов, происходящих в ландшафтах Прикаспийского региона;

- функционирование ландшафта – это интегральный процесс, складывающийся из множества элементарных процессов механической, физической, химической и биологической природы;

- основы учения о взаимодействии природных и техногенных ландшафтах (техногенез) дают возможность проведения оценочных работ по исследованию трансформаций природных комплексов. Комплексный интегральный показатель однозначно характеризует зональный тип ландшафта, при условии максимального учета всех его компонентов; интегральный показатель должен позволять определять данный компонент как дополнительный ресурс деятельности (быть экономически обоснованным), передавать свойства данного средообразующего фактора, которые существенны для динамики других компонентов среды; и быть зонально обусловленными, т.е. выражать зональные особенности данного средообразующего фактора. Динамика развития ландшафтов происходит за счет процессов взаимопроникновения потоков миграции внутри геосистем. На процессы миграции, движения потоков, концентрации элементов в тропосфере, литосфере (континуальные свойства ландшафта) влияют геохимическая деятельность живых организмов, взаимодействующих со всеми другими компонентами ландшафта (дискретные свойства).

В структуре ландшафтов различают горизонтальную и вертикальную организацию. В механизмах вертикальной организации, большое значение имеют круговороты веществ и энергии, вертикальные потоки тепла и влаги, миграция почвенных растворов. Вертикальная организация ландшафтов выражается в ярусном расположении компонентов в соответствии с плотностью слагающего их вещества. В результате их взаимодействия происходит перераспределение влаги, энергии и веществ из горизонтальных потоков в вертикальные и из вертикальных в горизонтальные. Через эти потоки происходит трансформация растворов. Геохимическое исследование ландшафта представляет одно из главных средств познания механизма взаимодействий между его компонентами и между его морфологическими составными частями, поскольку в основе этих взаимодействий лежит обмен веществ, а также энергии. Следовательно, геохимические методы в значительной мере служат ключом к познанию структуры ландшафта в широком смысле слова.

Таким образом, антропогенное воздействие энергетически можно разделить на два вида: на изъятие из ландшафта энергии и вещества с преобразованием его компонентов или процессов; подача в ландшафт энергии и вещества.

Следствием первого явились техногенные нарушения почв с образованием антропогенных форм рельефа, все виды эрозии почв с очагами дефляции. Следствием второго вида воздействия – миграция нефтепродуктов во все компоненты ландшафта и нарушение воздушно-водного режима почв.

Фактически в исследуемых ландшафтах нами [2] установлено ухудшение состояния компонентов ландшафта с нарушением и видоизменением межкомпонентных связей, другими словами уменьшение дискретных свойств ландшафта.

Влияние хозяйственной деятельности человека на ландшафт можно охарактеризовать: изменением его строения, состояния и функционирования, а также изменением его устойчивости. При расчленении всех временных изменений, происходящих в ландшафте, выделяют три временных группы (кратко-периодичные – функционирование; средне-периодичные – динамика; длинно-периодичные – эволюция). Функционирование геосистемы отличается от динамики устойчивостью по отношению к вариациям внешних воздействий, не превышающих определенного порогового значения.

Модификация ландшафта – одно из возможных состояний геосистемы, характеризуемое определенной ее структурой. Если геосистема потенциально имеет несколько модификаций, то для определенной структуры геосистемы создается поле возможных модификаций. Временная организация ландшафта также имеет структуру поля. Устойчивость ландшафта характеризуется способностью его элементов, компонентов структуры к модифицированию в пределах инварианта функционирования, то есть образованию ряда временных и пространственных модификаций, но эти поля ограничены своим пределом инварианта функционирования, тесно связанное с структурой ландшафта, количеством связей между компонентами ландшафта. Все эти параметры определяют устойчивость конкретного ландшафта.

Ландшафты устойчивы в том случае, если техногенные отклонения измеряемого параметра находятся в пределах естественного инварианта конкретного ранга. При этом возникают их различные модификации по компонентам, элементам ландшафта и его морфологической структуре. Устойчивость собственно ландшафта как природно-территориального комплекса характеризуется способностью его элементов , компонентов морфоструктуры к модифицированию в пределах инварианта функционирования, то есть, образованию ряда временных и пространственных модификаций. Нам представляется, что анализ функционально-динамических рядов ландшафтов, нарушенных техногенным воздействием, дает относительно полную информацию об устойчивости ландшафта как целого образования.

Возможность существования переменных состояний, численность ряда техногенных модификаций, длительность существования тех или иных модификаций, глубина ломки структуры ландшафта – все это характеризует устойчивость морфологической структуры ландшафта. При сильном воздействии промышленно-емких отраслей народного хозяйства трансформации ландшафта настолько сильны, что их дальнейшее развитие идет по азональному типу со смещением в сторону более просто организованной биоты. Рассмотрим техногенные трансформации отдельных сухих степных ландшафтов Казахстана под воздействием нефтегазовой отрасли. В слабонарушенных ландшафтах трансформация включает два основных типа модификации: уменьшение видового разнообразия и упрощение морфоструктуры ландшафта (элементов) в результате образования техногенно трансформированных морфологических частей. Это замечается в двух крупных природных районах Казахстанского Прикаспия (Новокаспийская и Позднехвалынская приморские равнины), хотя условия почвообразования у них различны, но техногенная трансформация происходит по одному режиму соленакопления.

Модификации перечислены здесь от ненарушенного к сильно-нарушенному состоянию: 1 тип модификации – ограничивается видовое разнообразие растительного мира; 2 тип модификации – увеличивается площадь эродированных почв; 3 тип модификации – нарушается рельеф, появляются вторичные антропогенные формы рельефа; 4 тип модификации – усиливается процесс соленакопления; 5 тип модификации – процессы засоления вызвали трансформацию морфо-генетического профиля почв и сформировали техногенные луговые солончаки и почвы с измененными морфологическими свойствами по отношению к зональному типу почв.

Модифицирование ландшафтов Казахстанского Прикаспия идет по линии его опустынивания и соленакопления, образования геохимических техногенных барьеров [4]. Величина инварианта функционирования ландшафта каждый раз или увеличивается с увеличением количества как компонентов, так и элементов ландшафта, или уменьшается с уменьшением количества компонентов и элементов.

Ярким примером величины (размера) инварианта, основанного на дискретных и континуальных свойствах ландшафта, является экотон. Экотон выступает в ландшафте в качестве объекта, трансформирующего пересекающие его горизонтальные потоки, приводящего их в соответствие с новыми условиями. При этом происходит либо обеднение переносимой субстанции горизонтального потока, либо его обогащение путем изъятия из соответствующих компонентов экотона и поступления в горизонтальный поток. Характер трансформации (обогащение или обеднение) зависит от направления потока пересекающего экотон. Экотон между лесом и степью играет роль своеобразного трансформатора по отношению к пересекающим его горизонтальным атмосферным потокам тепла и парообразной влаги. Эти потоки, направляясь из леса в степь, на опушке осушаются (обедняются влагой) и нагреваются (обогащаются энергией). Направляясь из степи в лес, в экотоне они увлажняются, обогащаются влагой и охлаждаются (обедняются энергией), причем наиболее интенсивно эти процессы осуществляются в пограничных областях. То есть, экотон может притягивать к себе горизонтальные потоки и аккумулировать их в себе, препятствуя тем самым поступление их в соседнюю геосистему.

Производство продовольствия было, есть и будет первейшей задачей мировой экономики. Продуктивность сельского хозяйства зависит от климата больше, чем продуктивность других секторов экономики. Солнечная радиация активно участвует во всех процессах развития животного и растительных миров. В то же время ранние заморозки могут уничтожить эти посевы. От сильного ветра происходит полегание зерновых, а при переувлажнении почвы возможно вымокание растений. Влияние неблагоприятных погодных условий на сельскохозяйственные культуры очень велико. Даже при получении своевременного прогноза природного катаклизма редко удается предпринять что-либо для защиты посевов. Но приспособиться к изменчивым климатическим условиям вполне возможно, выбрав устойчивые культуры или применив более прогрессивную агротехнику. Основным показателем значимости климата для сельского хозяйства является биоклиматический потенциал. Это комплексная характеристика температурного режима, влагообеспеченности, биологической продуктивности типов почвы и климата в целом. Максимальные значения этого показателя в Казахстане отмечается в зоне субтропиков, в городе Туркестане.

Выводы.

  1. Дискретные и континуальные свойства природно-территориальных комплексов позволяют получать поле пространственных модификаций, ограниченное своим пределом инварианта, тесно связанное со структурой ландшафта, количеством связей между его компонентами. Все эти параметры позволяют определить морфологическую устойчивость ландшафта.
  2. Геохимическое исследование природно-территориальных комплексов представляет один из методов познания механизма взаимодействий между морфологическими составными частями ландшафта, взаимодействий между его компонентами, поскольку в основе этих взаимодействий лежит обмен веществ и энергии за счет процессов гипергенеза, характеризуемые как континуальные свойства ландшафта.
  3. На примере экотона выявлено, что горизонтальная организация ландшафта способствует усиление или ослабление дискретных свойств, а вертикальная организация усиление или ослабление континуальных свойств.
  4. Двойственная сущность природно-территориальных комплексов позволяет описать его состояние, устойчивость к воздействию техногенеза за счет получения поля пространственных модификаций и поля временных модификаций. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Ахметжанова З.Х. Закономерности и техногенные трансформации природных комплексов Прикаспийского региона. Алматы, «TST-Company», 2010. 210 с.
  2. Ахметжанова З.Х. Комплексный показатель воздействия техногенеза на ландшафты Прикаспийского региона // Проблемы региональной экологии. 2010. № 5. С. 71-74.
  3. Глазовский Н.Ф. Геохимический анализ почвенного покрова степей и пустынь. М.: Изд-во Наука, 1979. 135 с.
  4. Гельдыева Г.В., Ахметжанова З.Х. К вопросу о геохимических барьерах пустынных ландшафтов нефтегазовых регионов Казахстанского Прикаспия // Экологические проблемы Мангистауского региона и пути их решения: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. Актау, 2006. С. 50-58.
  5. Перельман А.И. Геохимия. М.: Высшая школа, 1979. 422 с.