Антропогенная трансформация природных комплексов в горнорудных районах

Краткое описание

Содержание
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение...4

Глава 1. Теоретико-методологические основы антропогенной трансформации ландшафтов и особенности природопользования в горнорудных районах...11

1.1. Вопросы теории и понятие антропогенной трансформации ландшафтов...11

1.2. Особенности природопользования в горнорудных районах...18

1.3. Методика исследования природного потенциала и антропогенной трансформации ландшафтов...23

1.4. Принципы формирования экологоприемлемой структуры природопользования в горнорудных районах...45

Глава 2. Природно-ландшафтная дифференциация и природный

потенциал северо-западной части Рудного Алтая...53

2.1. Природно-ландшафтная дифференциация...53

2.2. Оценка устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям...84

2.3. Анализ эколого-ресурсного потенциала ландшафтов...89

Глава 3. Ландшафтно-исторический анализ становления систем природопользования и антропогенизации природных комплексов...93

3.1. Периоды освоения и преобразования природной среды северозападной части Рудного Алтая...95

3.2. Антропогенные комплексы в структуре современных ландшафтов...119

Глава 4. Оценка степени антропогенной трансформации ландшафтов северо-западной части Рудного Алтая и перспективы формирования экологоприемлемой структуры природопользования...138

4.1. Оценка степени антропогенной трансформации ландшафтов...138

4.2. Экологоприемлемая структура природопользования северо-западной части Рудного Алтая...145

4.3. Основные направления стратегии развития горнорудных районов...151

Заключение...155

Литература...157

Приложения...183
Введение

Введение

Актуальность исследования. С учетом складывающейся в стране социально-экономической ситуации деятельность в области

природопользования должна быть направлена преимущественно на создание и развитие региональных систем регулирования воздействия на природную среду. Каждый регион вынужден самостоятельно решать свои проблемы, в том числе и природоохранного характера. Система регулирования природопользования позволяет сделать это более эффективно. Поэтому анализ антропогенной трансформации ландшафтов приобретает в настоящее время все большее значение для научного обоснования экологоприемлемого природопользования. Особенно важными такие исследования являются для староосвоенных горнорудных районов, где в результате многовекового антропогенного прессинга сформировались неблагополучные в экологическом отношении территории.

Примером этого является Рудный Алтай по праву считающийся колыбелью сибирской цивилизации. Преобразование естественных природных ландшафтов здесь связано с эксплуатацией богатых минеральных ресурсов, начиная с самых древних времен, когда племена Чуди впервые поселились на этой территории, заканчивая двадцатым столетием. Интенсивность использования минерально-сырьевой базы со временем нарастала, что привело к формированию ряда экологических проблем. В связи с этим, актуальность исследования выбранной территории определяется необходимостью получения новой ландшафтно-экологической информации, необходимой для формирования дальнейшей стратегии природопользования не только для северо-западной части Рудного Алтая, но и для других горнорудных районов.

Целью диссертационной работы является исследование степени антропогенной трансформации ландшафтов горнорудных районов для определения экологоприемлемой структуры природопользования (рис. 1).

База данных: литературные источники, планово-картографический

материал, статистическая отчетность, архивные материалы,

материалы геоэкологических, ландшафтных, почвенных и др.

исследований, полевые исследования

Анализ природно-ландшафтной дифференциации

Анализ природного потенциала ландшафтов

Анализ

эколого-

ресурсного

потенциала

территории

исследования

Оценка устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям

Определение периодов становления

систем природопользования и

антропогенизации природных

комплексов

Анализ территориальной структуры природопользования

Определение факторов

антропогенной трансформации

ландшафтов

Оценка степени антропогенной трансформации ландшафтов

Формирование экологоприемлемой структуры природопользования

Разработка положений развития

природопользования староосвоенных

горнорудных районов

Рис. 1. Схема диссертационного исследования

6

Для достижения указанной цели потребовалось решение следующих задач:

1. Провести анализ, выбрать научные подходы и разработать методы изучения антропогенной трансформации ландшафтов в горнорудных районах.

2. Определить природно-ландшафтную дифференциацию территории и провести оценку природного потенциала ландшафтов (потенциала устойчивости и эколого-ресурсного потенциала).

3. Выявить основные периоды становления систем природопользования и установить главенствующие процессы антропогенизации природных комплексов на различных этапах хозяйственного освоения территории.

4. Определить степень антропогенной трансформации ландшафтов горнорудного района.

5. Разработать и предложить экологоприемлемую структуру природопользования для северо-западной части Рудного Алтая.

Объектом исследования являются природные системы (ландшафты на уровне типов местности) северо-западной части Рудного Алтая, которые расположены на юге Алтайского края. В ее пределах находятся Локтевский и Третьяковский административные районы, отчасти Змеиногорский, Рубцовский, Курьинский и Поспелихинский районы (рис. 2).

Предметом исследования являются процессы антропогенизации ландшафтов и территориальная структура природопользования северозападной части Рудного Алтая.

Теоретическая и методологическая основа исследования базируется на идеях и трудах ведущих ученых в области географии, геоэкологии, ландшафтоведения, природопользования Н.А. Солнцева (1949), А.Г. Исаченко (1974, 1980, 1991), В.Б. Сочавы (1978), Ф.Н. Милькова (1978, 1981), В.А. Николаева (1979, 1999), B.C. Жекулина (1982), B.C. Преображенского (1983, 1988), Н.Ф. Реймерса (1990, 1994), Т.Д. Александровой (1986, 1990). Учтен опыт региональных географических исследований Г.Я. Барышникова (1992),

_

r\ Новосибирская /V область s'

f K. / \

\ rJy^Y^ Т. ХВАРНАУЛ ) ? 2

\СЛА1)Г0РОД *\ Г* (CAW? *V / \ ^^

? J; sbod •^*ч /С ° 3

\\ I J "^Л ПММК)ГОРСК_/

1

Рис. 2. Карта-схема расположения района исследования

район исследования

границы административных районов Алтайского края

Административные районы территории исследования: 1 - Рубцовский; 2 - Поспелихинский; 3 - Курьинский; 4 - Змеиногорский; 5 - Локтевский; 6 - Третьяковский

Ю.И. Винокурова (1980, 2000), Б.Н. Лузгина (2000, 2002), О.Н. Барышниковой (1996), О.В. Отто (2000), И.Н. Ротановой (1996) и др.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались традиционные методы, применяемые в комплексных ландшафтно-географических и геоэкологических исследованиях. К ним относятся логический анализ и синтез, метод балльных оценок, ландшафтно-исторический, картографический, статистический, сравнительно-геоинформационный с применением программных средств ARCView.

8

Информационной базой для исследования послужили проведенные полевые наблюдения автора, материалы районных комитетов по экологии и землепользованию, Главного управления природных ресурсов и охраны окружающей среды по Алтайскому краю, НИИ «Гипрозем», краевого Комитета по земельным ресурсам и землеустройству, Института водных и экологических проблем СО РАН, Алтайского краевого комитета по статистике, Центра хранения архивного фонда по Алтайскому краю, а также фондовые и архивные материалы ОАО «Рудно-Алтайская экспедиция». Кроме того, в работе использованы литературные и картографические источники.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Усовершенствована и адаптирована методика исследования устойчивости ландшафтов к антропогенным воздействиям. Проведена оценка устойчивости природных комплексов территории северо-западной части Рудного Алтая.

2. Впервые, при помощи пространственно-временного анализа определены периоды антропогенизации природных комплексов исследуемой территории. Выявлена роль горнорудного производства в процессе становления систем природопользования.

3. Используя основные показатели антропогенных воздействий в горнорудном районе, была определена степень трансформации ландшафтов на уровне типов местности.

4. На основании результатов исследований предложена схема экологоприемлемой структуры природопользования для северо-западной части Рудного Алтая, определены основные перспективы развития горнорудного района.

Практическая значимость. Полученные выводы важны для органов управления административных районов, разрабатывающих планы мероприятий по природопользованию, а также для комитетов по экологии и охране окружающей природной среды, по земельным ресурсам и землеустройству. Помимо этого, результаты исследования имеют большое значение для

9

совершенствования образования в вузах и общеобразовательных школах. Отдельные разделы диссертационной работы используются при проведении курсов «Эколого-хозяйственный анализ территории», «Региональное природопользование» на географическом факультете Алтайского государственного университета.

Апробация работы. Положения и результаты исследования докладывались автором на международных и региональных конференциях и совещаниях: «Горы и человек: антропогенная трансформация горных геосистем», (Барнаул 2001, 2003); Межвузовского научно-координационного совета по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Барнаул, 2003); «Экология южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2003), где по секции «Проблемы рационального использования природных ресурсов и оптимизации природопользования на юге Сибири» работа заняла I место. Основные результаты исследования изложены в 10 печатных работах.

Защищаемые положения:

1. Расположение северо-западной части Рудного Алтая в переходной зоне между Западно-Сибирской равниной и Алтае-Саянской горной страной, явилось причиной неоднородности природно-ландшафтной дифференциации и природного потенциала ландшафтов.

2. Антропогенная трансформация современных ландшафтов является результатом длительного и многостороннего хозяйственного освоения территории горнорудного района.

3. Структурообразующий эффект антропогенной трансформации природных комплексов определяется контрастностью антропогенной нагрузки, обусловленной горнорудной спецификой северо-западной части Рудного Алтая.

4. Экологоприемлемая структура природопользования является основой перспективного устойчивого развития староосвоенного горнорудного района. Формируется с учетом показателей устойчивости природных комплексов к антропогенным воздействиям, эколого-ресурсного потенциала и степени антропогенной трансформации ландшафтов.

10

Структура и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и 2-х приложений. Основное содержание изложено на 189 страницах машинописного текста, иллюстрировано 22 рисунками и 16 таблицами. Список литературы включает 211 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь и ценные советы научному руководителю доктору географических наук, профессору Г.Я. Барышникову, а также к.г-м.н., профессору Б.Н. Лузгину, к.г.н., доценту О.Н. Барышниковой, д.г.н., профессору A.M. Малолетко, д.г.н., профессору Н.В. Ревякиной, к.г.н., доценту О.В. Отто, за помощь в предоставлении картографического материала к.г.н. И.Н. Ротановой, а также А.А. Шибких - за помощь в оформлении электронных версий рисунков для диссертации.

11

Глава 1. Теоретико-методологические основы антропогенной трансформации ландшафтов и особенности природопользования в

горнорудных районах

Эколого-географическое направление исследований, возникшее на стыке географии и экологии, широко использует методические приемы обеих наук. В ходе таких исследований и формулировке результатов сформировался определенный понятийный аппарат - система понятий и терминов. Рассмотрение наиболее важных элементов этой системы, методических разработок является неотъемлемой частью диссертационного исследования.

1.1. Вопросы теории и понятие антропогенной трансформации

ландшафтов

Ландшафтные комплексы и ландшафтная структура, их структурно-динамические, функциональные свойства и эколого-ресурсный потенциал были предметом изучения многих ученых со второй половины XX века. Но наиболее известными и основополагающими работами в этой области являются труды Н.А. Солнцева (1949), В.Б. Сочавы (1972, 1978), B.C. Преображенского (1983, 1988), Д.Л. Арманда (1975, 1983), А.Г. Исаченко (1980, 1991, 1997), В.А. Николаева (1973, 1978, 1999), Ф.Н. Милькова (1978), Т.Д. Александровой (1986, 1990), Т.В. Звонковой (1987), Ю.И. Винокурова (1985, 2000) и др.

Анализ опубликованной литературы позволяет выявить смену акцентов в понимании отдельных свойств ландшафта. Так, в определении Н.А. Солнцева (1949) ландшафт - есть закономерно построенная система локальных природно-территориальных комплексов - урочищ и фаций, рассматриваемых как морфологические части ландшафта.

В то время как Д.Л. Арманд (1975, 1983) в своих работах особое внимание уделял изучению ландшафтной сферы, дифференциации, развитию природного комплекса, косной и живой материи.

12

Напротив, В.Б. Сочава (1972, 1978) в своих трудах привлекает внимание к логическим основам учения о геосистемах, обмену вещества, двурядному принципу классификации, эволюции и динамике природных комплексов. Ландшафт в понимании В.Б. Сочавы - это наименьшая территориальная единица, сохраняющая все типичные для данной зоны или области черты строения географической среды, а отдельные урочища или локальные геосистемы не дают полного представления о местной структуре. Развитие системного подхода в его работах привело к обоснованию в качестве базовой категории географического (ландшафтного) анализа территории - геосистемы вместо используемого до этого понятия «природно-территориальный комплекс».

В отечественном ландшафтоведении укоренилось мнение (Исаченко А.Г., 1991), что ландшафты (природно-территориальные комплексы, геосистемы) являются системными образованиями, состоящими из географических компонентов, каждый из которых входит в отдельные геосферы географической оболочки). В качестве основных вопросов исследования А.Г. Исаченко (1980, 1990) считает структуру и состав ландшафта, его границы, морфологию, геохимию, водно-тепловой режим, возраст. Компоненты ландшафтной структуры рассматриваются как первая ступень географической интеграции, они являются частями вертикальной ландшафтной структуры. С изменением географических компонентов в пространстве происходит видоизменение самого ландшафта.

С учетом высказанных точек зрения мы придерживаемся того понятия, которое было сформулировано в свое время В. Б. Сочавой (1978). Под ландшафтной структурой в ландшафтоведении и учении о геосистемах понимается совокупность закономерно упорядоченных, сочетающихся в пространстве и функционально взаимодействующих между собой природных комплексов (геосистем) различных рангов, создающих ландшафтную сферу земли. При изучении структуры природных комплексов это позволяет

13

определить относительно неизменные свойства природных систем и дать оценку их возможной нарушенности в результате антропогенного воздействия.

Природные комплексы, в трактовке В.Б. Сочавы (1978), это выделенные на любой территории природные единства, характеризующиеся тесной взаимообусловленностью компонентов и различающиеся между собой по структурно-морфологическому и функционально-динамическому признакам. Ведущим компонентом, по внешним признакам которых определяются структурно-динамические состояния геосистем, в данном случае выступают рельеф и растительность.

С другой стороны, сочетание типов местности, на уровне которых проводились наши исследования, раскрывает, с точки зрения Ф.Н. Милькова (1981), содержание и структуру ландшафтных районов. Он писал: «региональные комплексы (район, провинция, зона, страна) являются единицами ландшафтного районирования, но типологические (тип урочища, тип местности, тип ландшафта) - единицами ландшафтного картирования» (Мильков Ф.Н., 1981, с. 102-103). С этой точки зрения, основными характеристиками природных комплексов является такие понятия как целостность, устойчивость и изменчивость.

Целостность - это внутреннее единство системы, обусловленное тесными взаимосвязями между ее составными частями, благодаря которой изменение одних компонентов природы неизбежно ведет к изменению других, что в конечном итоге может привести к перекройке всей структуры (Охрана ландшафтов.., 1982).

Под устойчивостью многие авторы (Арманд А.Д., 1983; Глазовская М.А., 1976; Куприянова Т.П., 1983) чаще всего понимают способность природных систем при воздействии внешних, в том числе и антропогенных, факторов сохранять свою структуру и основные функции.

Изменчивость понимается как способность природных систем под действием внешних сил или саморазвития переходить из одного состояния в другое (Охрана ландшафтов.., 1982). Среди компонентов природы наиболее

14

подвержены изменению атмосферный воздух и воды, наибольшей устойчивостью обладают горные породы и рельеф, промежуточное положение занимают биота и почвы.

Таким образом, учет устойчивости, изменчивости и других свойств ландшафта имеет важное практическое значение, поскольку они в большей степени определяют возможность выполнения геосистемами их природных и социально-экономических функций.

С процессом освоения территории связано образование многочисленных видов антропогенно измененных ландшафтов. В литературе (Мильков Ф.Н., 1978, 1982, 1984; Крауклис А.А., 1979; Жекулин B.C., 1982; Сочава В.Б., 1986; Исаченко А.Г., 1974, 1997, 1998; Мамай И.И., 1987; Николаев В.А., 1999; Булатов В.И., 1971, 1974, 1977, 1999; Кочуров Б.И., 1992, 1993, 1994; Мухина Л.И., 1992; Низовцев В.А., 1999) неоднократно применялись попытки определения понятия измененного ландшафта, что вызвало оживленную дискуссию, сводящуюся к выяснению возможности коренных преобразований в структуре ландшафта. Так, начиная с 1968 г. в Воронежском университете ведется работа по исследованию теории антропогенного ландшафтоведения. Точка зрения, высказанная Ф.Н. Мильковым (1973), тогда кардинально отличалась от разработок других авторов (Исаченко А.Г., 1974 и др.). Например, под антропогенными ландшафтами он понимал «такие комплексы, в которых на всей или на большей их площади коренному изменению под воздействием человека подвергся любой из компонентов ландшафта» (Мильков Ф.Н., 1981, с. 60). Антропогенное ландшафтоведение, как считал Ф.Н. Мильков (1981), имеет общий с традиционным ландшафтоведением объект изучения -ландшафтную сферу Земли, однако предмет изучения у них разный. У традиционного ландшафтоведения - естественные ландшафты, а у антропогенного ландшафтоведения - антропогенные ландшафты, ландшафтно-техногенные и ландшафтно-инженерные системы.

А.Г. Исаченко (1974, 1980) ставит под сомнение саму возможность коренного антропогенного преобразования структуры географических зон и

15

ландшафтных комплексов более низкого таксономического ранга. По его мнению, деятельность человека затрагивает далеко не все компоненты геокомплекса. Основные зональные и азональные ландшафтообразующие факторы - геологический фундамент, солнечная радиация, циркуляция атмосферы, продолжают действовать даже в наиболее сильно измененных ландшафтах. Ландшафт, по мнению А.Г. Исаченко (1998), система более сложная, устойчивая и долговечная, чем фации и урочища, и не столь легко поддающаяся антропогенной трансформации. Если антропогенная смена геосистем топологического уровня - явление довольно обычное, то возможность возникновения нового, антропогенного ландшафта весьма проблематично. Появление многообразных антропогенных модификаций, а также новых «урочищ» существенно изменяет морфологию ландшафта, усиливают ее пестроту, но еще не приводит к смене собственно ландшафтов. Даже полная антропогенизация всех урочищ не создает антропогенный ландшафт, т.к. трансформация не затрагивает инвариантные качества ландшафта как целого и его первичные компоненты - твердый фундамент и климат. Антропогенное воздействие как правило охватывает «вторичные» компоненты ландшафта - биоту, почву, гидрографическую сеть. Чтобы заменить данный ландшафт новой устойчивой системой, необходимо по меньшей мере преобразовать определяющие зональные и азональные факторы его формирования. Он выделяет условно измененные или первобытные, слабо измененные, нарушенные (сильно измененные), культурные ландшафты.

Измененные хозяйственной деятельностью геосистемы В.Б. Сочава (1986) определяет как их антропогенные модификации, образующие ряды трансформаций исходных структур в зависимости от интенсивности и продолжительности антропогенного воздействия. Очень важно, по мнению В.Б. Сочавы, представление о геосистеме в целом как структурно-динамическом образовании, т.е. о ее коренной структуре и всех подчиненных ей антропогенных модификациях. В коренных геосистемах отражаются фоновые зональные признаки территории. Он рассматривает измененные комплексы в

16

качестве модификаций, генетически связанных с исходным инвариантом, т.е. он отвергает возможность коренных преобразований.

Интересен и историко-географический подход в определении степени изменения природных комплексов B.C. Жекулина (1982), В.А. Николаева (1999) и В.А. Низовцева (1999).

Так, B.C. Жекулин (1982) выделяет три понятия: «антропогенное происхождение», «антропогенное изменение», «антропогенное

преобразование». Антропогенными являются преимущественно простые комплексы — фации, подурочища, реже местности. Относительно комплексов более высокого таксономического ранга он считает целесообразнее использовать понятие «антропогенное изменение», а «антропогенно преобразованными» могут быть только культурные ландшафты. Он выделяет антропогенно-естественные комплексы - возникшие под влиянием человека, но затем развивающиеся как естественные; антропогенно-восстанавливаемые -находящиеся в процессе своего восстановления (обычно связаны с регенерацией почвенно-растительного покрова); антропогенно-деградируемые - образующиеся при разрушении культурного ландшафта; окультуренные -находящиеся на пути создания преобразованного (культурного) ландшафта.

Определение возраста ландшафта, как считает В.А. Николаев (1999), является необходимым фактором в изучении ландшафтной структуры. В его представлении изучение во взаимодействии ландшафтной структуры какого-либо региона и видов антропогенной нагрузки (земледелия) приводит к формированию «природно-антропогенных систем, по сложности и устройству не уступающим природным ландшафтам».

По мнению В.А. Низовцева (1999) предметом изучения современного ландшафтоведения являются процессы формирования, динамики и развития ландшафтов, происходящие под воздействием антропогенного фактора. Среди множества задач этого научного направления он выделяет:

- нахождение антропогенных изменений в ландшафтах;

17

- установление «нулевой» точки отсчета антропогенных изменений и установление на этой основе возраста первых антропогенно-производных ландшафтных комплексов;

- определение роли ландшафтов в формировании различных материальных культур, этносов.

В настоящее время актуальными являются вопросы нормирования антропогенных воздействий на ландшафт.

Т.Д. Александрова (1990), рассматривая современное состояние проблемы нормирования антропогенных нагрузок на ландшафт, отмечает необходимость учета особенностей пространственной дифференциации географической оболочки, но не касается самой структуры антропогенных модификаций ландшафта. Пространственный аспект нормирования связан с региональными особенностями ландшафтной структуры, которые определяют величину хозяйственного потенциала ландшафтов - возможности использования природных ресурсов с учетом ограничивающих природных факторов (прежде всего устойчивости к нагрузкам).

Интересны разработки в сфере ландшафтного нормирования В.В. Рюмина (1990). Им предложены нормы структуры антропогенного ландшафта, т.е. те площади, которые могут занимать те или иные ландшафты в условиях антропогенного использования.

Таким образом, современные исследования антропогенной трансформации ландшафтов должны учитывать весь накопившийся опыт в этом научном направлении. На основании этого опыта мы выделяем следующие категории антропогенной трансформации ландшафтов:

Условно неизмененные - затронуты лишь отдельные элементы природного комплекса, а нарушения обратимы.

Слабоизмененные - модифицированы главным образом фитоценозы, но не утрачена способность к восстановлению растительности, близкой к исходной.

Список литературы