Геоэкология как наука

Характеристика типов согласованности частей геосистем. Анализ геоэкологических аспектов современных ландшафтов мира и природопользования. Изучение основных методов геоэкологии. Определение геосистемной концентрации. Анализ балансовых уравнений геосиcтем.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 09.04.2016
Размер файла 161,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Типы согласованности частей геосистем

Типы взаимосвязей:1 - дискретный, в котором элементы и подсистемы слабо взаимосвязаны между собой - экотоны и «молодые» системы; 2 - жесткие - серийные факторальные и «старые» системы; 3 - гармоничная согласованность разнообразных подсистем. А - Д - условные символы обозначения элементов системы. Стрелки - направления связей.

Геоэкология в этом плане опирается на концепцию биоценоза (Мебиус, 1877), учение о биосфере (Вернадский, 1926), концепцию географической оболочки (Григорьев, 1932), концепцию экосистемы (А. Тенсли, 1935), учение о биогеоценозе (Сукачев, 1941), учение о ландшафте (Солнцев, 1943), учение о ноосфере (Вернадский, 1944), геосистемную концепцию (Сочава, 1963), концепцию геотехнической системы (Преображенский, Ретеюм, Дьяконов, Куницын, 1972).

Географическая оболочка -это пространство, в пределах которого нижние слои атмосферы, верхние части литосферы, вся гидросфера и биосфера проникают друг в друга и тесно взаимодействуют между собой. За верхнюю границу географической оболочки принимают тропопаузу (переходный слой от тропосферы к стратосфере). Нижнюю границу проводят в литосфере. Все компоненты географической оболочки связаны в единое целое благодаря круговоротам веществ и энергии. Географическая оболочка делится на материки и океаны, которые в свою очередь можно разделить на отдельные участки земной поверхности - природные комплексы.

Природный комплекс - это участок земной поверхности, который отличается особенностями природных компонентов, находящихся в сложном взаимодействии. Этот участок имеет более или менее четко выраженные границы, обладает природным единством, проявляющимся в его внешнем облике. Самыми большими природными комплексами являются материки и океаны. В пределах материков выделяют природные зоны. Природная зона обладает общностью температурных условий и увлажнения, почв, растительности и животного мира.

Экосистема - совокупность живых организмов и среда их обитания, связанные между собой постоянным обменом веществ и энергии. В состав экосистемы входят три группы организмов: продуценты, консументы и редуценты. Между организмами устанавливаются прочные пищевые взаимоотношения. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ. Затем они потребляются гетеротрофами. Выделенные в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов (как автотрофов, так и гетеротрофов) органические вещества подвергаются минерализации. В зависимости от природных условий можно выделить три группы природных экосистем (биомов): наземные, пресноводные и морские экосистемы.

Биогеоценоз - совокупность однородных природных явлений (горных пород, гидрологических и микроклиматических условий, почвы, растительности, животного мира и микроорганизмов) на земной поверхности. Эта совокупность отличается спецификой взаимодействий слагающих ее компонентов, их особой структурой и определенным типом обмена веществ и энергии между собой и с другими природными объектами. Биогеоценоз представляет собой совокупность биоценоза и биотопа. Биотоп - определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (рельеф, климат, почвы, химический состав).

Ландшафт - территориально-организованный участок земной поверхности, характеризующийся генетическим единством и тесной взаимосвязью слагающих, его геокомпонентов. Характерные особенности ландшафта: 1) генетическая однородность территории; 2) комплексность и единство; 3) целостность образования; 4) взаимосвязь компонентов; 5) обмен веществом и энергией осуществляется как между соседними ландшафтами, так и внутри ландшафта между его составными частями. Подчиняясь закону географической зональности на Земле сформировались зональные типы ландшафтов. Для каждой природной зоны характерен свой зональный тип ландшафта, например, в зоне степей - степной ландшафт, в зоне тундр - тундровый ландшафт. Современный ландшафт считают природно-антропогенным. Среди ландшафтов особое место занимают антропогенные ландшафты. 

Антропогенный ландшафт (anthropos - человек, genes - созданный, рожденный) - ландшафт как целесообразно созданный человеком для выполнения тех или иных социально-экономических функций, так и возникший в результате непреднамеренного изменения естественных ландшафтов. Среди антропогенных ландшафтов выделяют: сельскохозяйственный, лесохозяйственный, водохозяйственный, селитебный, промышленный, рекреационный, дорожный, заповедный и беллегеративный. Основная задача хозяйственной деятельности человека создание культурного ландшафта. Культурный ландшафт -целенаправленно созданный м постоянно поддерживаемый человеком, пригодный для воспроизводства его здоровой среды обитания (населенные пункты, водохранилища, лесопосадки и др.).

Геосистема - особого рода материальная система, состоящая из взаимообусловленных географических компонентов, взаимосвязанных в своем размещении и развивающихся во времени как части целого. Выделяют следующие виды геосистем: природная, природно-техническая, социально-экономическая. При изучении геосистемы все ее компонеты рассматриваются как «равноправные» элементы, в отличие от экосистем, где биота является хозяином системы.

Рис. 4. Структурная схема геосистемы (А) и экосистемы (Б): 1 - абиотические компонеты; 2 - биота; 3 - взаимосвязи между компонентами (Емельянов, 1998)

Центральное место в концепции геотехнических систем занимает понятие «геотехнической системы». ^ Геотехническая система - особый класс природных систем, включающий две подсистемы (природную и техническую) и блок управления ими.

 

Рис. Структурная схема природно-антропогенной геосистемы (А) и природно-технической системы (Б): 1 - антропогенная составляющая (изменённый компонент природы); 2 - техническое средство; 3 - блок управления (Емельянов, 1998).

Примерами геотехнических систем являются оросительные и осушительные системы, АЭС, ГЭС, водохранилища, населенные пункты и др. Управление такими системами осуществляют специалисты мелиораторы, энергетики, агрономы и т. д. Вокруг геотехнических систем формируются различные зоны техногенного влияния на окружающую природную среду.

Третий пример - предложенная И. В. Комаром концепция ресурсных циклов. Ресурсный цикл - это цикл превращения природных веществ, который включает в себя выявление, добычу, переработку того или иного природного ресурса и обратное возвращение в природу отходов этих процессов. И. В. Комар выделил шесть следующих ресурсных циклов: 1) энергоресурсов; 2) металлорудных ресурсов; 3) неметаллического ископаемого сырья; 4) лесных ресурсов; 5) почвенно-климатических ресурсов; 6) ресурсов дикой фауны и флоры. Как нетрудно заметить, первые три цикла связаны с невозобновляемыми, а остальные - с возобновляемыми природными ресурсами.

Геоэкологические аспекты современных ландшафтов мира

Деятельность человека весьма значительно преобразовала первичные, или потенциальные ландшафты Земли. На 20-30 % площади суши человек преобразовал ландшафты практически полностью. На территориях с высокой плотностью населения естественные экосистемы почти не сохранились. Вместо этого, их территории на 40-80 % заняты сельскохозяйственными землями, населенными пунктами, дорогами, промышленными сооружениями и прочими результатами деятельности человека. На остальной части встречаются вторичные, или специально выращиваемые леса, деградировавшие земли и водохозяйственные системы, находящиеся, как правило, в далеко не идеальном состоянии. При этом внешне такие территории могут выглядеть благополучно, но фактически это области дестабилизации географической среды.

В результате некоторые зональные типы ландшафтов исчезли, другие были трансформированы, так что возникли антропогенные модификации природных ландшафтов. Из 96 зональных типов ландшафтов, выделенных на равнинах мира, 40 типов исчезли или были коренным образом преобразованы.

На других территориях произошли менее заметные изменения, часто невидимые, такие как изменения потоков химических веществ, изменения теплового или водного баланса и многие другие. Всего около60 % территории мира в той или иной степени преобразовано человеком.

Территорий, совсем не измененных человеком, в мире не осталось. Но еще довольно значительные участки на Земле остаются почти нетронутыми. Они играют огромную, общепланетарную роль в сохранении гомеостазиса географической среды и являются ценнейшим достоянием человечества.

Основные особенности антропогенной трансформации ландшафтов заключаются в следующем:

геосистема из почти полностью замкнутой превращается в разомкнутую (открытую), главным образом вследствие отчуждения биомассы в виде продукции, используемой человеком;

увеличивается однообразие ландшафтов; интегральное антропогенное давление за определенный интервал времени нарушает эволюционное развитие ландшафтов и снижает их продуктивность;

нарушается химическое равновесие, сложившееся в ландшафтах в процессе их эволюции в доантропогенную эпоху;

антропогенные потоки химических элементов и их соединений часто на один-два порядка превышают уровень естественных потоков химических веществ;

происходит непрерывная трансформация земельного фонда. Общей геоэкологической особенностью ландшафтов мира является ухудшение их состояния, выражающееся прежде всего в снижении их естественной биологической продуктивности. При этом главные процессы- это обезлесение в сравнительно влажных ландшафтах, опустынивание в относительно сухих ландшафтах и деградация по

Геоэкологические аспекты природопользования

Современный этап развития мирового хозяйства отличается всевозрастающими масштабами потребления природных ресурсов, резким усложнением процесса взаимодействия природы и общества, интенсификацией и расширением сферы проявления специфических природно-антропогенных процессов, возникающих вследствие техногенного воздействия на природу. В этой связи большое значение приобретает изучение проблем природопользования.

Недоучет или игнорирование принципов научно обоснованного природопользования приводит к многочисленным кризисным явлениям в природе и хозяйстве, столь характерным для многих регионов мира.

Под природопользованием понимается совокупность всех форм эксплуатации природно-ресурсного потенциалаи мер по его сохранению. Природопользование включает извлечение и переработку природных ресурсов, их возобновление или воспроизводство; использование и охрану природных условий окружающей среды; сохранение, воспроизводство и рациональное изменение геоэкологического баланса природных систем.

Природопользование бывает нерациональным, когда деятельность человека не обеспечивает сохранения природно-ресурсного потенциала; и рациональным, когда она обеспечивает экономную эксплуатацию природных ресурсов и условий и наиболее эффективный режим их воспроизводства с учетом перспективных интересов развивающегося хозяйства и сохранения здоровья людей.

Анализ природных ресурсов и разработка рекомендаций об их рациональном использовании предполагает следующие этапы научных изысканий:

1) изучение отдельных видов природных ресурсов в исследуемом регионе, их качественный и количественный учет на основе новейших методов оценки; картографирование выявленных природных ресурсов;

2) установление природно-ресурсного потенциала (ПРП) территории, т. е. совокупности естественных ресурсов, выступающих в качестве средств производства или предметов потребления в границах геосистем;

3) экономическую оценку природно-ресурсного потенциала геосистем;

4) установление приоритетных направлений в хозяйственном освоении ПРП территории; разработку схемы наиболее рационального освоения ПРП с учетом геоэкологических ограничений;

5) организацию охраны отдельных природных объектов и мероприятий по восстановлению и расширенному воспроизводству природных ресурсов. Для решения этих задач необходимо участие специалистов различного профиля- физико- и экономико-географов, экономистов, геоэкологов и др. Но полноценное, научно обоснованное решение проблемы рационального использования природно-ресурсного потенциала территории возможно лишь на основе комплексныхгеоэкологических работ.

В самом общем плане ресурсы - это любые источники и предпосылки получения необходимых людям материальных и духовных благ, которые можно реализовать при существующих технологиях и социально-экономических отношениях. Ресурсы принято делить на три основные группы: материальные, трудовые, в том числе интеллектуальные, и природные (естественные).

Природные ресурсы

часть всей совокупности природных условий и важнейших компонентов природной среды, которые используются либо могут быть использованы для удовлетворения разнообразных потребностей общества, поддержания условий существования человечества и повышения качества жизни. Они являются главным объектом природопользования и в интересах нынешнего и будущих поколений людей подлежат рациональной эксплуатации.

Природные ресурсы-пространственно-временная категория; их объем различается по регионам земного шара и в зависимости от стадии социально-экономического развития общества. Тела и явления природы выступают в качестве определенного ресурса в том случае, если в них возникает потребность. Но потребности в свою очередь появляются и расширяются по мере развития технических возможностей освоения природных богатств.

Территориальное расширение сферы хозяйственной деятельности человеческого общества и вовлечение в материальное производство новых видов природных ресурсов вызывало в природе разнообразные изменения, своего рода ответные реакции в виде различных природно-антропогенных процессов.

Во второй половинеXX в. ресурсопотребление неизмеримо возросло, охватив практически всю сушу и известные в настоящее время природные тела и компоненты. Научно-технический прогресс непосредственным образом отразился на практике ресурсопользования. Разработанытехнологии освоения таких видов природных богатств, которые до недавнего времени не включались в понятие «природные ресурсы». Возникло представление о потенциальных ресурсах или ресурсах будущего.

Потенциальные или общие ресурсы

это ресурсы, установленные на основе теоретических расчетов, рекогносцировочных обследований и включающие помимо точно установленных технически извлекаемых запасов природного сырья или резервов еще и ту их часть, которую в настоящее время освоить нельзя по техническим или экономическим соображениям.

Техническое и технологическое несовершенство многих процессов извлечения и переработки природных ресурсов, соображения экономической рентабельности и недостаток знаний об объемах и величинах природного сырья заставляют при определении природно-ресурсных запасов выделять несколько их категорий по степени технической и экономической доступности и изученности.

Доступные, или реальные запасы

это объемы природного ресурса, выявленные современными методами разведки или обследования, технически доступные и экономически рентабельные для освоения.

В связи с двойственным характером понятия «природные ресурсы», отражающим их природное происхождение, с одной стороны, и хозяйственную, экономическую значимость- с другой, разработаны и широко применяются в специальной и географической литературе несколько классификаций: по происхождению, по видам хозяйственного использования, по признаку исчерпаемости и др.

Природные ресурсы условно подразделяют на неисчерпаемые и исчерпаемые, заменимые и незаменимые. По отношению к тем или иным компонентам природы различают геологические, минеральные, климатические, водные, земельные, биологические и т. д.

В зависимости от характера использования в производственной и непроизводственной сферах выделяют минерально-сырьевые, топливно-энергетические, промышленные, сельскохозяйственные, рекреационные и другие природные ресурсы. Несомненный познавательный и практический интерес, особенно с геоэкологических позиций, представляет характеристика природных ресурсов по источникам и местонахождению. При этом различают ресурсы: энергетические, атмосферные газовые, водные, литосферы, растений-продуцентов, консументов, редуцентов, климатические, рекреационные, познавательно-информационные, пространства и времени.

Основные отличительные признаки природных ресурсов:

способность некоторых важных их видов в известных пределах и при определенных условиях к самовоспроизводству (саморегулированию) количественного и качественного состояния; способность переходить из одного качественного состояния в другое в результате естественной эволюции и под воздействием человека; связь конкретных состояний и оценок природных ресурсов с условиями жизнедеятельности человека; зависимость качественных состояний от технологического способа, характера, интенсивности производственной и непроизводственной деятельности людей; зависимость (количественная и качественная) каждого природного ресурса от других.

Пределы эксплуатации природных ресурсов определяет степень их истощения, делающая экономически нерентабельным их использование (издержки добычи, транспортировки, переработки и реализации выше получаемых доходов). Однако нередко геоэкологические пределы эксплуатации, связанные с угрозой полного исчезновения ресурса или катастрофического воздействия результатов эксплуатации ресурса на окружающую среду, наступают раньше экономического исчерпания.

Принципы рационального использования природных ресурсов:

соответствие характера и способов использования конкретным местным условиям; предвидение и предотвращение негативных последствий природопользования; повышение интенсивности освоения; сохранение научных и эстетических ценностей; соблюдение целесообразной, экономически обоснованной очередности хозяйственного освоения; комплексное использование; уменьшение или устранение потерь на всех этапах природопользования; всемерная экологизация производственных процессов.

Понятие об геоэкологической экономике.

Традиционные экономические показатели отражают объем производимых товаров и услуг, но не учитывают геоэкологические аспекты развития общества. Существует много ситуаций на всех уровнях, от отдельной фабрики до государства в целом, когда возникает конфликт интересов между экономическим ростом и необходимостью сохранения качества окружающей среды. Обычно достичь полного удовлетворения интересов обеих сторон невозможно. В этих случаях приходится идти на компромисс в поисках оптимального решения, которое бы лучшим образом удовлетворяло интересы обеих сторон.

Пока воздействие человека на среду не было столь большим, как сейчас, экономика могла обходиться без учета геоэкологических факторов. В настоящее время учет геоэкологических затрат становится необходимостью. Цена продукта должна отражать все виды затрат. Она должна включать затраты общества, связанные с загрязнением воды, воздуха и почвы, с болезнями, вызванными этими загрязнениями, с расходованием возобновимых и не возобновляемых ресурсов, со снижением функций жизнеобеспечения окружающей среды и пр. Такое повышение цены за счет ее геоэкологической компоненты должно стать серьезным фактором регулирования ресурсов географической среды.

Задача интегрирования экономических и геоэкологических проблем изучается экономикой окружающей среды и экономикой природных ресурсов, но исследование всей сложной системы взаимоотношений природы и общества относится к новому междисциплинарному направлению - геоэкологической экономике.

Оценка истинного состояния экономики стран может основываться на анализе и оценке следующих показателей:

ФУД = (ВНП - АМК) + (РПБ - АПБ - МПУ - ПНУ),

где ФУД - фактический устойчивый доход, ВНП - валовой национальный продукт, АМК - амортизация материально-финансового капитала, РПБ - рост национального природного богатства, АПБ -амортизация национального природного богатства, МПУ - стоимость мер по предотвращению ущерба природным ресурсам, ПНУ - потери от непредотвращенного ущерба природным ресурсам.

При этом два первых члена правой части уравнения отражают традиционную оценку состояния экономики, а четыре последующих члена - геоэкологическую часть этой оценки.

В США группой частных исследователей разработан Индекс истинного прогресса (ИИП), отражающий изменения благосостояния этой страны. Он принимает во внимание более двадцати экономических, социальных и геоэкологических индикаторов. ИИП основан на данных ВНП, выражается в денежном исчислении и потому позволяет сравнивать ИИП и ВНП.

Вместе с тем ИИП вносит поправки к некоторым показателям, учитываемым в ВНП. ИИП, например, учитывает неравномерность распределения дохода таким образом, что он уменьшается, если бедная часть населения получает меньшую, чем в среднем, долю национального дохода. ИИП добавляет к ВНП некоторые факторы, например, стоимость домашней или добровольной работы, или вычитает из ВНП такие показатели, как потери общества в связи с ростом преступности или загрязнением окружающей среды. ИИП учитывает ухудшение состояния природных ресурсов. В частности, увеличение объема добычи нефти учитывается как отрицательный показатель, в отличие от ВНП. Ухудшение состояния окружающей среды (изменение климата, разрушение озонового слоя или рост радиоактивного загрязнения) также приводят к снижению ИИП.

Проведенные расчеты ИИП для США за последние 25 лет показали, что экономический рост, как будто бы отражаемый в ВНП, на самом деле приводит к снижению ИИП и демонстрирует: а) исправление ошибок и социальных проблем предшествующего периода; б) заем ресурсов из будущего; в) усиление монетаризации экономики без ее фактического прогресса. Общественные настроения и изменения таких эмоциональных показателей, как ощущения благополучия, безопасности и счастья, также гораздо точнее отражаются через ИИП, чем через ВНП.

Аналогичные расчеты по Беларуси, России и странам СНГ не проводились, но нет сомнения, что фактический рост суммарного национального богатства этих стран давно остановился и стал отрицательным вследствие безудержного экспорта нефти, газа, леса, цветных металлов, других природных ресурсов и ухудшения состояния окружающей среды.

Более детальные, количественные оценки изменения национального богатства, включающие традиционные экономические и геоэкологические показатели, необходимы как индексы состояния стран и их эволюции. При этом должны учитываться компоненты, выражаемые в денежном и в материальном исчислении (например, в величинах запасов ресурсов), а также приниматься во внимание геоэкологические неисчисляемые факторы, такие как красота ландшафта. Этот подход носит название бухгалтерии природных ресурсов. Ни одна из стран пока не ввела у себя эту бухгалтерию, полностью интегрирующую экономические и геоэкологические показатели, но проработки на государственном уровне в ряде стран показывают, что геоэколого-экономический индекс был бы более корректным и полезным, чем принятая сейчас система оценки экономического состояния государств, основанная на идеологии ВНП.

Основные методы геоэкологии

Научное исследование включает два уровня: эмпирический и теоретический. Эмпирическое знание охватывает этапы получения информации, ее обработки и простейших обобщений. Оно формируется при непосредственном контакте исследователя с объектом исследования в ходе наблюдений и экспериментов. Разграничение эмпирического и теоретического не имеет жесткого характера, так как при наблюдениях, экспериментах используются определенные теоретические представления.

Исходным этапом эмпирического уровня является сбор информации в результате целенаправленной познавательной деятельности. В настоящее время существует сложившаяся система наблюдений, в которую входят: методы непосредственных наблюдений, когда наблюдатель, исследователь находятся в прямом контакте с объектом наблюдения, исследования; методы опосредованные, при которых контакт с объектом наблюдения осуществляют специальные устройства- датчики, преобразующие температуру, давление, состав и свойства вещества и иные контролируемые величины в сигналы, удобные для передачи и регистрации; методы дистанционные (бесконтактные), с помощью которых информация о состоянии объекта наблюдения регистрируется на расстоянии от него.

Возможность и результативность использования информации при построении теории и практическом решении геоэкологических проблем определяются многими свойствами: надежностью, релевантностью, кондиционностью и другими отражающими ее качество. Качество получаемой информации также зависит от квалификации исполнителей (наблюдателей); характера свойств используемых технических средств регистрации и обработки данных; методов работы, то есть технологии преобразования и применения информации; организации наблюдений, сбора, систематизации и хранения данных. Критериями надежности служат полнота, точность и достоверность информации.

Результаты наблюдений представляются в виде изображений; баз данных на компьютерных носителях информации, которые вместе с программами обработки входят в состав геоинформационных систем; каталогов; таблиц и т. д.

Информация геоэкологического содержания используется для разных целей, связанных с рациональным природопользование и охраной окружающей среды. Каждое явление требует определенной системы наблюдений во времени. Наиболее полная информация о состоянии окружающей среды получается в результате мониторинговых наблюдений.

Теоретические методы.

Обобщение эмпирических фактов вплоть до формирования законов и теорий совершается на теоретическом уровне с использованием абстрагирования, анализа, синтеза, правил абстрактной логики, теории подобия и аналогии, а также различных общенаучных и конкретно-научных принципов и методов.

Научное абстрагирование.

Объект, предмет, процессы и явления, изучаемые геоэкологией, настолько велики и сложны, что непосредственное исследование их часто невозможно. Выход из положения заключается в замене реальных объектов моделями или идеальными объектами. Идеальные объекты (и соответствующие им идеальные понятия) представляют собой отражение, подобие реальности и конструируются исследователем из некоторого набора свойств, присущих реальности. При этом второстепенные свойства не учитываются. В природе таких идеальных объектов нет. Однако они отражают существенные стороны реального мира, удобны как исследовательские модели и поэтому являются совершенно необходимыми элементами научного познания.

Метод аналогии.

Непосредственное изучение и описание каждого объекта географической среды требуют больших материальных затрат и времени. Методом, позволяющим существенно сократить время на познание, является получение знаний по аналогии. В этом случае геоэкологическому объекту или процессу подбирают аналог в другой системе, которая достаточно изучена, и знания о нем переносят на изучаемый геоэкологический объект.

Информационный анализ.

Многие исследования строятся на основе представлений о передаче информации в географической среде. Процессы, происходящие в одних объектах, отображаются в других- в их составе и структуре, распределении вещества и энергии. Поэтому по характеристикам одних объектов мы можем судить о других. Отличия такого подхода от метода аналогии заключаются в том, что аналогия предполагает некоторую идентичность сравниваемых объектов, тогда как в данном случае речь идет о получении любой информации. Следует отметить, что в геосистемах происходит не только передача информации, но и ее накопление, перекодирование. Информация, передаваемая в геосистемах, овеществляется в их структуре, т. е. характере распределения элементов, вещества, в пространственно-временной неоднородности геосистем. Таким образом, структура - это зафиксированная история процессов или записанная информация о событиях.

Структурный анализ.

В последние десятилетия существенную роль приобрел тип анализа, основой которого является изучение взаимодействия составных частей геосистем в целом. Иначе говоря, поиск факторов и причин тех или иных особенностей геосистем ведется не за их пределами, а связывается со структурой взаимодействия составных частей объекта. Такой тип анализа можно также назвать кибернетическим, поскольку его основные элементы и аппарат заимствованы из кибернетики.

Ключевым понятием этого типа анализа является обратная связь. Различают положительные и отрицательные обратные связи. Первые усиливают внешнее воздействие на объект, вторые способствуют погашению внешних воздействий. Сочетание положительных и отрицательных обратных связей, наблюдающихся в геосистемах, приводит к возникновению сложных «цепных реакций», к формированию свойств геосистем, которые невозможно объяснить и предсказать с помощью других видов анализа.

Позиционный анализ.

Инструментом геоэкологического анализа все чаще становится также позиционный подход. В его основе находится определение положения или позиции геоэкологического объекта относительно потоков вещества и энергии, энергетических полей, природных или антропогенных тел.

Принцип всеобщей связи явлений.

Это один из самых универсальных принципов, устанавливающий невозможность независимого существования явлений на земной поверхности. Он ориентирует исследователя на поиски причин явлений, а знание причин позволяет более успешно осуществлять прогноз и регулировать функционирование геосистем.

Частное выражение принципа всеобщей связи явлений- принцип целостности географической среды: изменение любой ее части приводит к изменению всех других, хотя изменения в этой цепи происходят неравномерно в пространстве и во времени.

Взаимодействия порождают эффект эмерджентности- появление у взаимодействующих объектов новых свойств, отсутствующих у каждого из них в отдельности. Если бы эмерджентность географической среды отсутствовала, то для геоэкологов исчезло бы поле деятельности, поскольку все ее отдельные компоненты изучаются географией, геологией, биологией и другими науками.

Принцип историзма.

Этот принцип в геоэкологии определяет необходимость рассмотрения взаимодействия природы и общества с учетом истории его развития. Принцип является составной частью сравнительно-исторического метода, позволяет на основе анализа современной картины окружающей среды воспроизводить ее условия в прошлом.

Экологический принцип.

Если явление рассматривается в качестве среды для другого явления, налицо экологический принцип исследования. В этом случае то, ради чего изучается среда, называется «субъектом рассмотрения». Субъектом может быть организм, вид, биоценоз, как это принято в классической экологии. Но субъектом могут выступать также геосистема, атмосфера или океан, система влагооборота или почва. Объектом (средой) является все то, что влияет на состояние субъекта. В зависимости от субъекта таких отношений можно выделить биоэкологию (субъект- организм (вид), популяция, биоценоз) и геоэкологию (субъект- природная или природно-антропогенная геосистема любого ранга).

Эксперименты-

методы геоэкологии, к числу которых относятся: натурные эксперименты, связанные с организацией направленных воздействий на природные или природно-антропогенные геосистемы и изучением их реакций; модельные эксперименты, которые осуществляют на аналогах определенных природных или природно-антропогенных геосистем в лаборатории или на компьютере. Экспериментами иногда называют и наблюдения в контролируемых условиях.

Моделирование.

Модель-это упрощенное воспроизведение изучаемого объекта в виде физической конструкции, совокупности математических формул, карты, блок-диаграммы и др. Классификации моделей основаны на характере моделируемых объектов, разнообразных свойствах моделей, форме отображения ими реальности, способе реализации, сфере приложения и т. д. По способу реализации модели, применяемые в геоэкологии, делятся на три класса: вербальный, графический и математический. Внутри классов выделяются роды, виды и группы моделей. Вербальные (словесные) модели - это любое описание, выполняющее функцию замещения объекта в процессе его исследования. К графическому классу относятся модели, где элементы геосистем и их связи исследуются с помощью геометрических фигур и стрелок. В математический класс входят модели, где объекты, связи и процессы отображаются с помощью математических символов. Анализ модели (как и эксперимент с моделью) позволяет получить новые знания. Построение моделей является вынужденной мерой, обусловленной невозможностью исследовать реальный объект во всей его сложности.

Естественно, что упрощение не должно касаться наиболее важных с точки зрения решаемых задач элементов. Модель обычно строится также на основе преобразования масштабов: пространственных и временных. Геоэкологическая модель всегда меньше по размерам реального объекта. Если модель динамическая, то, как правило, воспроизведение процессов идет с большей скоростью по сравнению с реальными условиями.

Сложность устройства окружающей среды значительно ограничивает возможность использования физических конструкций (т. е. моделей в самом прямом смысле) для воспроизведения процессов. Гораздо более эффективны математические модели. Математическое моделирование позволяет воспроизводить процессы при учете разных факторов, исключая одни и вводя другие. В этом случае реализуется классическая схема экспериментов, характерная для физики, химии, физиологии и ряда других наук.

Следует отметить, что реализация моделирования как средства познания при проведении геоэкологических исследований имеет ряд особенностей, обусловленных необходимостью учета большого количества сложных взаимоотношений разнокачественных природных и антропогенных образований. В ходе изучения геоэкологических объектов модель выполняет различные функции: нормативную, собирательную, эталонную, систематизирующую, объяснительную, конструктивную, коммуникативную, прогнозирующую и др. Следует отметить, что ряд моделей взаимозаменяем и совместное их использование ускоряет процесс познания, усиливает системный эффект исследования.

При разработке геоэкологической модели геосистем исследовать абсолютно все связи практически невозможно и вряд ли целесообразно, так как многие из них несущественны и незначительно влияют на их функционирование и динамику. При построении модели необходимо стремиться к достижению оптимального уровня ее сложности. Казалось бы, более совершенная модель позволяет полнее учесть сложности реального объекта и уменьшает неопределенность, присущую модельным исследованиям и прогнозам. Но в то же время можно предположить возрастание неопределенности, связанное с ошибками измерения новых параметров, вводимых в модель при ее усложнении.

В связи с этим разумное упрощение модели, уменьшение количества включенных в нее характеристик представляется логичным и обоснованным.

Геосистему, ее структуру и протекающие в ней процессы можно представить графически в виде «черного ящика» или простейшей блоковой модели. В этом случае внутреннее строение геосистемы не рассматривается, и она изучается как единое целое. Более сложные системы можно изобразить в виде «черных ящиков», состоящих из множества более простых «черных ящиков». Согласно принципу иерархической организации, для предсказания поведения системы необязательно точно знать структуру строения ее компонентов из более простых субкомпонентов. Кроме того, одним из фундаментальных положений кибернетики является утверждение, что в области решения прикладных задач системного анализа метод «черного ящика» может оказаться основным способом исследования и является вполне полноправным научным методом.

Построение блоковых моделей является одним из этапов системного анализа, позволяет уяснить основные взаимосвязи изучаемой геосистемы, возможные результаты ее функционирования и необходимо для более сложного, детального математического моделирования. По мере детализации исследований геосистемы с учетом оптимизации уровня ее сложности, в соответствии с задачей моделирования, «черный ящик» переходит в «серый», а затем в «белый», где процессы функционирования и динамики геосистемы изучаются с максимально необходимой детальностью.

Мониторинг

система наблюдений, оценки и контроля за состоянием окружающей человека природной средой с целью разработки мероприятий по ее охране, рациональному использованию природных ресурсов и предупреждению о критических ситуациях, вредных или опасных для здоровья людей, за существованием живых организмов и их сообществ, природных объектов и комплексов, прогнозирования масштабов неизбежных изменений. В настоящее время классы, или уровни, мониторинга выделяются либо в соответствии с пространственно-временными параметрами контролируемых процессов (при этом выделяют три класса систем мониторинга - локальный, региональный, глобальный), либо в соответствии с целями контроля (предполагают выделять три уровня- биоэкологический (санитарно-гигиенический), геоэкологический (геосистемный) и биосферный. Кроме этого, мониторинг различают по методам ведения и объектам наблюдения (авиационный, космический, окружающей среды и др.).

Картографический метод

позволяет воспроизвести основные геоэкологические объекты и явления в естественной пространственной последовательности. В целом картографический метод исследования заключается в использовании карт с целью познания отраженных на них объектов и явлений:получения сведений (качественных и количественных характеристик),изучения взаимосвязей и взаимозависимостей,установления их динамики и эволюции, составления прогнозов.

Картографическое изображение абстрактно, генерализовано за счет целенаправленного отбора и идеализации объектов, исключения незначительных и малосущественных деталей, избирательно акцентирует внимание на главных чертах явлений. Абстрактность, с одной стороны, упрощает и схематизирует геоэкологический объект, а с другой, позволяет воспроизвести его целостный характер. Но в отличие от математической абстракции карта сохраняет конкретные свойства геосистем. Уровень абстрактности карты по сравнению с чисто знаковыми моделями менее значителен.

В геоэкологии картографическому методу исследования по праву принадлежит важная роль, ибо анализ строения и динамики географической среды в значительной степени производится по картам. Собственно геоэкологическое картографирование образует новое направление в тематическом картографировании, главная цель которого - системное отображение взаимоотношений общества и природы.

Математические методы.

В той или иной форме математические методы, имея в виду и количественные характеристики, применяются практически во всех естественных, точных и в ряде социальных наук. Проблемы внедрения математических методов в геоэкологию в первую очередь связаны со сложностью объекта изучения и недостаточностью собранного по единой программе материала. Полезность дальнейшей математизации геоэкологии бесспорна. Но не следует забывать, что математические методы в геоэкологии не более чем вспомогательные.

Геохимический метод

используется в геоэкологии для изучения особенностей круговорота, миграции, пространственного распространения химических элементов в географической среде. Он является одним из важнейших методов по определению уровня и возможностей загрязнения геосистем антропогенными воздействиями: промышленными и автомобильными выбросами, внесенными на поля минеральными удобрениями и т. п.

Геофизический метод

предполагает изучение геосистем физическими методами. В центре внимания этого метода находится изучение энерго- и массообмена, связывающего геосистемы в единое целое. Уровень современной физики с помощью применения сложных приборов позволяет определять радиационные и тепловые условия подстилающей поверхности, условия увлажнения, термический и водный режим почв, продуктивность биоценозов и т. д.

Кроме рассмотренных, в геоэкологии ипользуются также принципы симметрии, актуализма, униформизма; методы балансов, ключей, аналитические, сравнительно-описательный, экспедиционный, аэрокосмический, палеогеографический, ареалов и т. д.

Географические информационные системы (ГИС)-

системы автоматизированного сбора, хранения, преобразования и предоставления географической информации, реализованные на ПЭВМ.

ГИС различаются по охвату обслуживаемой территории (глобальные, международные, региональные, национальные, областные и локальные); по проблемной ориентации и цели (охрана природной среды и управление природопользованием); картографические; библиографические, содержащие каталогизированную информацию об опубликованных или неопубликованных источниках данных; тематические, посвященные сбору информации, например, о состоянии вод или атмосферы и др.

Все ГИС разделяются главным образом на три основные группы. К первой группе относятся ГИС, самостоятельно добывающие первичную информацию и выпускающие ее в виде сводок или баз данных. Ко второй - аккумулирующие поступающую информацию, перерабатывающие ее и выдающие в различной форме. К третьей - собирающие опубликованную информацию и обслуживающие потребителей.

Комплексная ГИС- это система, выполняющая сбор, кодирование, хранение, систематизацию, обработку, анализ и воспроизведение информации, заложенной в ней или полученной в результате моделирования по какой-либо программе. В такойГИС традиционно выделяются четыре подсистемы: 1) сбора данных и ввода; 2) управления данными, сортировки их и классификации по заданным признакам; 3) вычислительной обработки и комбинирования данных по заданной программе, картографического редактирования; 4) представления текущей и прогнозируемой ситуации в виде схем и карт с выводом на графопостроитель и дисплей.

Геоэкологическое прогнозирование

это научно обоснованное суждение о будущем географической среды на основе оценок ее прошлого и настоящего состояний в целях принятия практических решений по ее рациональному использованию. Общая логическая схема процесса прогнозирования представляется как последовательная совокупность представлений о прошлых и современных закономерностях и тенденциях развития объекта прогнозирования; научного обоснования будущего развития и состояния объекта; представлений о причинах и факторах, определяющих изменение объекта, а также условий, стимулирующих или препятствующих его развитию; прогнозных выводов и решений по управлению.

Актуальность геоэкологического прогнозирования определяется особенностями современного научно-технического прогресса и социально-политической ситуацией. Главная задача геоэкологического прогнозирования состоит в геоэкологическом обосновании долгосрочного развития народного хозяйства в его региональном аспекте, а главная общая для геоэкологов научная проблема - предвидение изменений окружающей среды в естественных и техногенных условиях.

Выбор проблемы геоэкологического прогнозирования должен основываться на следующих критериях: соответствии проблемы современным общественным и научно-техническим потребностям; актуальности значения проблемы на большой период времени(25-30 лет и более); наличии научных предпосылок, в частности, соответствующих методов решения проблемы.

Процесс прогнозирования начинается с определения его цели и объекта, так как именно они определяют тип прогноза, содержание и набор методов прогнозирования, его временные и пространственные параметры. Цели и объекты прогнозирования могут быть очень разными. Это могут быть процессы, явления, события социального, научно-технического, экономического, географического, экологического характера и многих других аспектов.

При выборе объекта прогноза необходимо учитывать следующие его признаки: природу объекта прогноза; масштабность объекта прогноза; сложность объекта прогнозирования; степень детерминированности; характер развития во времени; степень информационной обеспеченности. Главные операционные единицы прогнозирования -время и пространство.Пространственные или территориальные единицы прогнозирования могут быть локальными, региональными и глобальными.

По направленности действий все прогнозы можно разделить на два класса: поисковые (исследовательские) и нормативные (программные, проектные или целевые) прогнозы. В процессе поискового прогнозирования выявляются тенденции развития и возможное состояние объекта в будущем, факторы, его ограничивающие или активизирующие, новые возможные пути развития.

Основная задача нормативного прогноза в геоэкологии - определение набора и последовательности управленческих мероприятий, необходимых для нейтрализации неблагоприятной природной и социально-экономической ситуации, выявленной в процессе поискового прогноза. Поисковое и нормативное прогнозирование - единый процесс, их сопоставление позволяет выявить различия между желаемым и возможным состоянием прогнозируемого объекта.

В содержание нормативного прогнозирования входит выбор курса, стратегическое и тактическое планирование. Выбор курса - формулирование целей, чаще всего подразумевающих политическое и техническое решение поставленных задач. Стратегическое планирование- пути и средства достижения избранной цели.

Тактическое планирование

последовательность действий организационных мероприятий, необходимых для реализации стратегического плана.

Оценка достоверности и точности или обоснованности прогноза называется верификацией прогноза. Несмотря на вероятностный характер прогнозов, многие из них достаточно надежны. Хотя абсолютно достоверных прогнозов нет. В целом надежность прогноза, т. е. вероятность наступления предсказываемого события, уменьшается с увеличением его временного горизонта, степени детальности и динамичности прогнозируемого явления.

Источники ошибок прогнозирования могут быть регулярными и нерегулярными. К регулярным источникам ошибок относятся неадекватный метод прогнозирования, недостоверные и недостаточные исходные данные. Нерегулярные ошибки - это непредсказуемые события: взрывы, скачки, резкие спады и перепады, нарушающие тенденции развития объекта.

Наиболее популярными в геоэкологии методами прогнозирования являются логические методы, основанные на применении определенной последовательности мыслительных операций (индукции, дедукции, экспертных оценок, аналогий, системного анализа и др.);

формализованные методы, основанные на использовании источников фактографической информации (прогнозной экстраполяции и интерполяции, статистический, аналитический, моделирования и др.).

Выбор методов прогнозирования в каждом конкретном случае определяется рядом условий, среди которых наиболее важные: цель и задачи прогноза, величина прогнозируемого периода, специфика прогнозируемого объекта, полнота и достоверность исходной информации. Для геоэкологического прогнозирования необходим также учет масштаба территории, на которую распространяется прогноз.

Аксиоматические положения геоэкологии

Современный уровень географических и экологических знаний позволяет принять ряд аксиом и положений в качестве базиса, на котором можно продолжить разработку теории геоэкологии. Аксиомы геоэкологии вытекают из общегеографических.

Построение методологической основы геоэкологии базируется на проверенных всеми науками законах диалектического материализма (о реальности мира, его единстве, всеобщей связи явлений, о его движении и изменении) и на нескольких основных предгеографических аксиомах, представляющих собою доказанные общенаучные обобщения, которые в геоэкологии могут приниматься без доказательств. Такими аксиомами выступают системная, иерархическая, временная, планетарная и землеведческая.

Системная аксиома.

Мир, в котором мы живем, системен, т. е. характеризуется взаимосвязанными образованиями, в которых разнородные элементы, связанные отношениями, образуют нечто целое, единое, отличаемое от их среды и связанное с нею.

Иерархическая аксиома.

Как среда любой земной системы, так и ее элементы при ближайшем рассмотрении сами выступают как системы. Любая система состоит из систем низшего ранга и входит в системы высшего ранга. Таким образом, мир, в котором мы живем, обладает иерархическим устройством. Следствием этого является наличие в системах низшего ранга общих, изоморфных, свойств, отражающих свойства системы более высокого ранга.

Временная аксиома.

Все, что мы наблюдаем в современном исследовании, есть следствие развития того фрагмента материального мира, который мы изучаем. В то же время это лишь момент в общем ходе прошлого и будущего развития.

Планетарная аксиома.

Планеты Солнечной системы обладают наличием внешних планетных оболочек, которые как системы характеризуются взаимодействием вещества нескольких планетных сфер. Системы эти открытые, связанные с экзогенными и эндогенными источниками энергии. Для них характерны черты пространственной горизонтальной дифференциации, обусловленной циркуляцией атмосферы, неравномерностью современных или былых тектонических процессов и распределения солнечного тепла, а также историей существования.

Землеведческая аксиома.

Географическаяоболочка Земли характеризуется, кроме всех вышеперечисленных свойств любой планетной оболочки, наличием обусловленных эволюцией Земли живых организмов, деятельность которых определила многие черты состава земных оболочек; а также человечества, появление которого вызвало изменение биоты, частичное изменение газового состава атмосферы, свойств гидросферы и литосферы. Пространственная дифференциация на Земле связана с неравномерным распределением солнечной энергии, обусловленным сферической формой Земли, различием теплоемкости океанов и суши, макрорельефом, сформировавшимся в ходе эволюции Земли, неравномерностью растительного покрова, деятельностью человечества.


Подобные документы

  • Экосфера, как всемирная область интеграции геосфер и общества и объект изучения геоэкологии. Сходства геоэкологии и природопользования. Взаимозависимость экосферы и общества. Природные ресурсы и геоэкологические "услуги". Свойства геоэкологических систем.

    реферат [30,9 K], добавлен 08.11.2013

  • Рассмотрение глобальных и универсальных задач геоэкологии, ее системные особенности. Изучение истории становления и развития данной науки; ее современное состояние. Характеристика основных подходов к изучению проблем взаимодействия природы и человека.

    реферат [26,4 K], добавлен 07.11.2011

  • Изучение этики в рамках биологического природопользования. Анализ экологических ограничений и эколого-этических рекомендаций в отраслях биологического природопользования. Сохранение и восстановление экологической мозаики ландшафтов. Охрана дикой природы.

    реферат [29,4 K], добавлен 16.02.2016

  • Показатели, характеризующие геохимические аномалии и зоны загрязнения. Характеристика методов фонового геохимического мониторинга природной среды. Этапы эколого-геохимической оценки городской среды. Теоретические основы изучения динамики геосистем.

    контрольная работа [21,8 K], добавлен 12.11.2011

  • Принципы создания культурных ландшафтов: природно-хозяйственная адаптивность и закон разнообразия хозяйственных геосистем. Типы функциональных зон: селитебная, административная, промышленная, рекреационная, оздоровительная, транспортная, коммунальная.

    контрольная работа [26,4 K], добавлен 24.10.2011

  • Природопользование – совокупность форм эксплуатации природноресурсного потенциала, мер его сохранения. Экономика природопользования как динамично развивающаяся наука. Защита окружающей среды как общегосударственная проблема. Правомочие природопользования.

    курсовая работа [50,3 K], добавлен 18.06.2011

  • Устойчивость ландшафтов и преодоление экологических кризисов. Характеристика субтропических ландшафтов. Антропогенное ландшафтоведение и классификация антропогенных ландшафтов. Характеристика естественно-антропогенных ландшафтов района проживания.

    контрольная работа [65,5 K], добавлен 25.10.2014

  • Характеристика основных методов государственного регулирования природопользования. Изучение системы государственных органов, осуществляющих это регулирование, а также основных проблем федерального законодательства РФ в сфере защиты окружающей среды.

    реферат [31,3 K], добавлен 13.07.2010

  • Характеристика природных условий участка. Этапы геоэкологических, топографо-геодезических и камеральных работ. Исследование проб атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод, растительности для определения концентраций загрязняющих веществ.

    курсовая работа [3,6 M], добавлен 17.12.2013

  • Оценка влияния индустриальных объектов на экологические условия Казахстана. Специфика загрязнений, возникающих в результате работы теплоэлектростанций. Анализ изменения геоэкологических условий окружающей среды под воздействием теплоэлектростанции.

    дипломная работа [158,2 K], добавлен 07.07.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.