Блоки компонентов пхтс

Подсистемы ПХТС	Блоки компонентов	Компоненты ПХТС
	Абиотический	Горные породы Атмосферный воздух Водные растворы
Природная	Биокосные	Почвы
	Биотический	Экосистемы
Хозяйственная	Антропогенный	Население Технические сооружения

Анализ выделенных блоков, с точки зрения функционирования компонентов как систем, дает интересные результаты. Компоненты абиотического, биокосного и биотического блоков продуктами своей жизнедеятельности не загрязняют среду своего существования (за исключением периодических нарушений устойчивости - катастроф). В этой логике рассуждений мартмассы (мертвое органическое вещество), выделенные Н.Л.Беручашвили (1990) в качестве компонента, не являются компонентом как таковым. Это всего лишь элемент в экосистеме (компоненте), который полностью "нейтрализуется" в процессе ее функционирования. Антропогенный блок компонентов отходами своей жизнедеятельности нарушает не только свое собственное функционирование, но и функционирование всех остальных компонентов. Это еще раз свидетельствует о дисгармоничном развитии (гиперразвитии) этого компонента природы. Отсюда вытекает подтверждение методологической задачи природопользования, поставленной в 1-й и 2-й главах, а именно: согласованное (совместимое) развитие со всеми компонентами на основании применения одного из возможных методов геоэкспертного анализа по механизму коадаптации хозяйственной и природной подсистем.

5.2.3. Деструктивные процессы пхтс

Современные ПХТС, как показано в разд. 1.1, отличаются несогласованностью хозяйственной подсистемы с природной, в результате чего образуются целостные системы, организованные по типу "жестких" связей. Это ведет к неустойчивости как самой системы, так и ее отношений со средой своего существования. Дисгармоничность отношений хозяйственной и природной подсистем способствует интенсивному развитию уже имеющихся деструктивных процессов, а главное, приводит к возникновению новых, ранее не характерных. Происходит нарушение механических, геохимических, биоценотических механизмов самоорганизации природных подсистем, что бумерангом отражается и на самой хозяйственной подсистеме. Формируются дестабилизированные ПХТС и среда их обитания.

Основные динамические свойства дестабилизированных ПХТС. В результате дисгармоничного функционирования возникает особый класс короткоживущих процессов (биотических, физических, химических), сущность которых состоит в быстрой сменяемости одного процесса другим, причем иногда совершенно иного направления. Каждый из таких процессов не успевает завершиться и не приводит к формированию устойчивых биоценозов, почвенного покрова, геоморфологических форм и в целом ПХТС. В этом случае, например, равнинные геосистемы иногда начинают функционировать по типу более динамичных горных, а в горных усиливается роль катастрофических явлений. Короткоживущие процессы создают эффект "прерывистости ценогенеза", а развитие биогеокомплекса приобретает скачкообразный характер в виде самостоятельных ступенек его трансформации (Залетаев, 1989).

Короткоживущие процессы особенно выражены при различных формах мелиорации. Наблюдаются они в производных ПХТС при пастбищных, рекреационных и других хозяйственных нагрузках. Резкое уменьшение хозяйственной нагрузки так же, как и ее усиление способствует развитию данного рода процессов. Они свойствены в целом большинству проектируемых ПХТС.

Помимо короткоживущих процессов, характерно возрастание темпов экзогенных процессов, прежде всего эрозионных, дефляционных, оползневых.

В Крыму сильной эрозии подвержены до 60% распахиваемых земель. Процессы дегумификации развиты повсеместно, потеря гумуса в сравнении с целиной достигает 25-35%. По данным Н.А.Драган (1997), наиболее широко эродированные почвы представлены в сельхозугодьях Южнобережья (в районе г.Ялты - 100%, г.Алушты - 54%, и в границах административных районов - Черноморского (45%), Бахчисарайского (46%), Белогорского (39%), Симферопольского (32%), Раздольненского (28%), Первомайского (23%), Сакского (22%). Сравнительно мало эродированных почв в пределах Джанкойского, Красноперекопского и Нижнегорского (около 1%) районов.

Дефляционные процессы охватывают почти половину пахотных земель (49%), в том числе слабо- и среднедифлированные почвы составляют соответственно 31% и 17%, проявляясь преимущественно в равнинной части Крыма.

Дестабилизация природных связей. Антропогенное воздействие на геосистему ведет к возникновениюцепных реакций, т.е. "цепи природных явлений, каждое из которых влечет за собой изменение других связанных с ним явлений" (Реймерс, 1990, с. 442). Благодаря механизму цепных реакций, основанных на отрицательных обратных связях, геосистемы сохраняют внутреннее динамическое квазиравновесие. При цепных реакциях с положительными обратными связями, вызванных "жестким управлением" природой, происходит нарушение принципа Ле Шателье-Брауна: "при внешнем воздействии, выводящем систему из равновесия, равновесие смещается в том направлении, при котором эффект внешнего воздействия ослабевает" (Реймерс, 1990, с. 399). При этом геосистема трансформируется в результате появления необратимых процессов.

Функционирование ПХТС часто приводит к так называемым аппликативным процессам(термин введен В.С.Залетаевым в 1984 г.). Аппликативные процессы антропогенного воздействия изменяют структурно-функциональные механизмы устойчивости геосистем: системы их тепловой, биогенной, гидрогенной и гравигенной регуляции. В результате геосистема утрачивает естественные регенерационные способности, тренд ее развития изменяется. По характеру совмещения природных и антропогенных процессов В.С.Залетаев (1989) выделяет три типа результирующего их развития: 1) совпадающие тренды, порождающие развитие синергических процессов (часто это аномально ускоренное развитие геосистем, например, формирование зоны оползневых ландшафтов под воздействием антропогенных нагрузок в пределах южнобережной зоны Крыма); 2) противоположно направленные тренды, которые определяют быструю перестройку структуры функциональной организации, иногда вплоть до разрушения геосистемы (например, усиленный водозабор на орошение в засушливых районах); 3) частично не совпадающие, расходящиеся тренды, сдвигающие латеральные наложения, проявляющиеся в том случае, если комплекс антропогенных влияний смещает направленное развитие системы в новое, например, параллельное русло, но кардинально его не изменяет. Примером может служить размещение лавандовых плантаций на водораздельных пространствах в виде пятен в верхнем поясе дубовых лесов Южного берега Крыма, что в общем не нарушает целостность лесных массивов.

Орошение гидроморфных равнин Крыма с уровнем грунтовых вод ближе трех метров ведет к процессам опустынивания. При орошаемом земледелии превалирует процесс вторичного засоления. Вторично засолено уже 20% поливных земель. Орошение способом затопления лугово-каштановых почв при культивировании риса, по данным Н.А.Драган (1997), привело к существенным изменениям в естественном ходе почвообразовательных процессов. За 25 лет возделывания культуры затопляемого риса отмечено уплотнение почвы (слой 0-30 см) с 1,2 до 1,44 г/см , увеличение содержания илистых частиц более чем в два раза, уменьшение содержания гумуса в 1,26 раза, повышение pН с 7,4 до 8,1. Низкий технический уровень оросительных систем способствует развитию восстановительных процессов (окислительно-востановительный потенциал в почве снижается до отрицательных значений). Глееобразование господствует в почвах рисовых полей, ему сопутствуют осолодение и слитизация. На месте сложной, комплексной структуры почвенного покрова формируются относительно однотонные по морфологии и другим свойствам вариации гидроморфных осолоделых почв с плохими физико-химическими свойствами.

Нарушение информационных свойств.Информация системы, как показал А.Н.Колмогоров (1991), тесно связана с ее организацией. Это мера упорядоченного разнообразия. Информационные свойства геосистемы проявляются через структурно-функциональную организацию и систему внутренней регуляции связей, обеспечивающих ее устойчивость и саморазвитие.

Вследствие неоднородности компонентов геосистемы по пространственным и временным параметрам информационные свойства ее частей не равноценны по активности: одни проявляются постоянно, другие - пульсируют, третьи - находятся в малоактивном состоянии, четвертые - постепенно стираются, уступая место другим. Тем не менее информационный спектр каждого уровня организации геосистем представляет собой относительно постоянную величину. Так, набор информационных свойств природной геосистемы в ранге местности иной по сравнению с тем, что достаточно надежно отражают основные специфические качества фации. Различие информационных уровней природных геосистем разного масштаба в условиях повышенной антропогенной нагрузки нарушается. Эти нарушения могут быть диаметрально противоположными. В одних случаях антропогенная нагрузка часто ведет к снижению видового разнообразия, упрощению структурной организации геосистем и т.д., в других - включение в континуум природных геосистем технических педсистем усложняет общую структуру и создает по границам антропогенных и природных образований сеть экотонов. Следовательно, информационный спектр элементарной геосистемы, находящейся в состоянии быстрой перестройки, может оказаться богаче, чем информация малодинамичной природной геосистемы или управляемого относительно однородного агроландшафта. В третьих случаях при антропогенной нагрузке происходит как бы частичное нивелирование информационных свойств. Этот процесс особенно характерен для молодых экотонных систем аридных зон, формирующихся при ирригационных и техногенных воздействиях на среду.

"Информационная возбужденность"и, соответственно, повышенная динамичность свойственны геосистемам при нагрузках, несколько превышающих пороговые значения. Учитывая, что информационные свойства природных геосистем реализуется через установление обязательных функциональных связей как внутри систем, так и со средой, можно предположить, что структурная перестройка при запредельных нагрузках сопровождается "информационным взрывом" - выявлением и активизацией слабых, ранее скрытых свойств с образованием на их основе новых связей. Это проявляется в активных перегруппировках видов в сообществах с изменением их соотношений и роли, в формировании новых цепей биоценотических связей и очагов саморасширения нарушенных участков, в активизации и возникновении ранее не характерных геоморфологических процессов и др.

В ходе информационного взрыва возникают эндогенные механизмы поддержания возбужденного состояния системы. Это происходит прежде всего за счет короткоживущих процессов, которые усиливают информационное поле геосистемы за счет увеличения числа временных функциональных связей при быстрой их сменяемости. Возбужденность системы способствует повышению возможности возникновения и росту разнообразия вариантов дальнейшего развития, в том числе на основе эмерджентных реакций системы в новых условиях.

Интенсивные антропогенные нагрузки часто ведут к потере "памяти геоситемы", что связано с отмиранием ряда внутригеосистемных функциональных связей и перестройкой старой структуры, включающей информацию об историческом опыте геосистемы. В частности, она может быть отражена в генетическом профиле почв (Таргульян и др., 1978).

Нарушение структурно-функциональной организации геосистем. Главным механизмом самоорганизации природных геосистем является биохимический круговорот. "Чем больше в ландшафте живого вещества, чем энергичнее процессы разложения органических соединений, тем больше свободной химической энергии поступает в ландшафт, энергичнее почвообразование, выветривание и другие процессы, тем прочнее связи между компонентами ландшафта, обусловливающие его целостность, и поэтому тем выше степень его самоорганизации" (Перельман, 1995, с.11). Эти процессы лежат в основе структурно-функциональной организации геосистем. Уменьшает же степень организации геосистемы ослабление процессов разложения органических веществ, незамкнутость круговорота веществ вследствие удаления из ландшафта биологически важных элементов или из-за их перехода в недоступные для организмов формы. Это ведет к росту положительных обратных связей, увеличению нелинейности, росту энтропии. Ниже перечислим основные признаки нарушения структурно-функциональной организации ПХТС.

1) Структура и организация:

- появление в составе естественных геосистем ПХТС с жестким типом связей;

- сокращение площади естественных геосистем;

- увеличение роли производных систем как новых обширных экотонов;

- увеличение географической связности одних и изолированности других разнородных систем;

- разрушение прежних и формирование новых организационных связей;

- образование новых функциональных систем (оврагов, балок, пустошей), компенсирующих нагрузки;

- формирование новых типов организации биогеоценозов;

2) Процессы:

- быстрое развитие деструкции и медленная переструктуризация;

- нарушение ритмов функционирования (смещение и выпадение фаз);

- возникновение класса короткоживущих процессов;

- обрыв или сокращение цикла развития почв и биоценозов;

- появление неспецифических реакций биотических комплексов;

- развитие аппликативных процессов;

- усиление межрегиональных трансмиссионных связей;

- нарушение механизмов устойчивости геосистем;

- упрощение структуры геосистем;

- становление новых конвективных связей и новых барьеров;

- возрастание темпов эндогенных и экзогенных процессов развития геосистем.

Изменение структуры и организации геосистемКрыма обусловлено несколькими видами антропогенных воздействий. Прежде всего, это появление в составе естественных геосистемконструктивныхПХТС, занимающих 62% территории Крыма ( пашни, сады, города, дороги и др.). Естественные слабо преобразованные ландшафты занимают всего 2,5% территории. Это горные широколиственные леса, горная лесостепь на яйлах, солончаки и галофитные луга Присивашья и Керченского полуострова. Остальная территория (35,5%) представлена производными геосистемами. Лесные геосистемы составляют 11,3% территории Крыма. В настоящее время земельный фонд Крыма включает (по данным Комитета земельного кадастра на 1.01.95 г.) 2608,1 тыс. га земель, из которых 1797,0 тыс. га занимают сельскохозяйственные угодья (в том числе 1227,6 - пашня, 436,7 - пастбища, 132,7 - многолетние насаждения). В Крыму около 400 тыс. га орошаемых земель: из них 382,2 тыс. га - это сельхозугодья, в том числе 336,0 тыс. га пашня -, 44,9 тыс. га многолетние насаждения. Пашня занимает 47,1% территории Крыма, а в отдельных районах равнинного Крыма - 80%.

Изменение организации естественных геосистем ведет к формированию ранее не характерных типов организации биогеоценозов и экосистем, образованию новых функциональных систем (оврагов, балок, пустошей), появлению обширных экотонов, к увеличению географической связности разнородных систем; разрушению прежних и формированию новых организационных связей.

Деградация степных сообществ в равнинном Крыму близка к 100%, в районе предгорья степные сообщества с преобладанием ковылей уничтожены на 50%. Исходные лесные дубовые сообщества сменились разной степени деградации шибляковыми сообществами. Потеряны некоторые информационные свойства ландшафта, так, главный ценозообразователь лесов предгорья - дуб пушистый - в этих условиях не обеспечивает естественного восстановления сообществ семенным путем, характеризуется замедленным ростом, нередко имеет отмирающую корневую систему и суховершинит. Обеднение видового состава и уменьшение проективного покрытия растительного покрова ведет к усилению эрозионных процессов. Только сообщества с проективным покрытием выше 80% полностью перехватывают поверхностный сток.