Взаимодействие природных и природно-техногенных процессов

 
 
 
 
 
 
 
 

Е. Б. Темнова 

 
 

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПРИРОДНЫХ 

И ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ  

ПРОЦЕССОВ 

 
 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

ПГТУ 
2016 

УДК 502.11 (075.8) 
ББК  20.18 

Т 32 

 

Рецензенты: 

кандидат технических наук, доцент Ю. В. Лоскутов; 

кандидат технических наук, доцент А. Н. Фадеев 

 
 
 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 
 
 

Темнова, Е. Б. 

Т 32      Взаимодействие природных и природно-техногенных процессов: 
учебное пособие / Е. Б. Темнова. – Йошкар-Ола: Поволжский 
государственный технологический университет, 2016. – 76 с.  
ISBN 978-5-8158-1683-1 

 

Воздействие современных технических средств на природные условия 
планеты столь велико, что принимает ярко выраженные глобальные 
масштабы. В данном пособии рассмотрено влияние техногенных процессов 
на окружающую природную среду, объяснены природные, техногенные 
и природно-техногенные процессы, приведены возможные сценарии 
развития Земли под влиянием воздействия людей.  

Для магистрантов направления «Природообустройство и водопользование» 
при выполнении НИРС, курсовых работ и проектов, магистерских 
диссертаций с инновационными научно-техническими решениями. 

 

УДК 502.11 (075.8) 

ББК 20.18 

 

ISBN 978-5-8158-1683-1 
© Темнова Е. Б., 2016 

 
© Поволжский государственный  

 
технологический университет, 2016 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Учебное пособие «Взаимодействие природных и природно-

техногенных процессов» составлено в соответствии с программой 
обучения по одноименной дисциплине и со стандартами 
специальности 20.04.02 «Природообустройство и водопользование». 
В нем освещены вопросы, связанные с природными процессами, 
их разнообразием, окружающей природной средой, рассмотрены 
природные и техногенные опасности и их источники, 
прогнозируемые техногенные воздействия в современном мире и 
существование человека и природы в этих условиях. 

Учебное пособие предназначено для магистрантов направления «
Природообустройство и водопользование» при выполнении 
научно-исследовательских работ, курсовых работ и проектов, магистерских 
диссертаций с инновационными научно-техническими 
решениями. 

 

ВВЕДЕНИЕ 

 
В результате деятельности человека за всю историю его существования, 
и в особенности за последние 50-100 лет, на Земле 
сформировались такие системы, в которых определяющую роль 
играют не только естественные, но и техногенные процессы. Эти 
системы можно назвать природно-техногенными. К ним относят-
ся разнообразные городские и сельские поселения, сельскохозяй-
ственные системы, отдельные промышленные предприятия и ин-
дустриальные зоны, транспорт и транспортные коммуникации, 
энергетические системы, горнорудные предприятия вместе с зо-
нами их влияния, рекреационные системы и др. 

Природно-техногенные системы значительно преобразовали 

природу, которая существовала до появления человека. Уже в 
древнем Риме горнопромышленные предприятия заметно влияли 
на состояние окружающей среды. Несмотря на то, что природно-
техногенные системы и сейчас обычно занимают относительно 
небольшую площадь, их влияние на экосферу и ее составные ча-
сти весьма велико.  

Природно-техногенные системы отличаются двойственно-

стью, о чем свидетельствует и сам термин. С одной стороны, пер-
воначальные природные их особенности в значительной степени 
изменены, и состояние природно-техногенных систем определя-
ется антропогенной нагрузкой на них. С другой стороны, основ-
ные особенности их функционирования во многом зависят от 
природных условий, в которых эти системы размещаются. Ос-
новные компоненты ландшафта, такие как рельеф, геологическое 
строение, климат и до некоторой степени природные воды сохра-
няют свои основные особенности и в пределах природно-
техногенных систем, оказывая решающее влияние на их состоя-
ние. Даже в больших и древних городах (например, в Москве), 

несмотря на продолжительную и интенсивную антропогенную 
нагрузку, первоначальные естественные черты просвечивают 
сквозь позднейшие антропогенные наслоения. 

Геоэкологические проблемы природно-техногенных систем 

также двойственны. Они несут в себе как антропогенные, так и 
естественные черты. Многие геоэкологические проблемы горно-
промышленных городов похожи, потому что тип производства, 
характер и уровни загрязнения среды подобны. Но они в то же 
время могут весьма сильно отличаться друг от друга, потому что 
их природные условия (геолого-геоморфологические и гидро-
климатические) могут быть столь же различны, сколь различают-
ся, например, Кольский полуостров и юго-восточная Бразилия. 

Воздействие современных технических средств на природ-

ные условия общественного развития столь велико, что принима-
ет ярко выраженные глобальные масштабы, и темпы изменения 
природы на поверхности нашей планеты становятся вполне соиз-
меримы с темпами изменения самого общества. Поэтому если 
раньше природная среда рассматривалась как фактор, до некото-
рой степени инвариантный по отношению к развитию общества, 
то теперь такая точка зрения стала ошибочной.  

Ежегодный анализ экологических ситуаций в Российской 

Федерации свидетельствует о том, что несмотря на спад произ-
водства и выполнение природоохранных мероприятий федераль-
ного и регионального значения, обстановка на территориях субъ-
ектов федерации остается неблагополучной, а загрязнение при-
родной среды – высоким. Это обуславливает актуальность рас-
смотренных в пособии вопросов, в центре которых взаимодей-
ствие человека, природы и техносферы. 

 
 

Глава 1

ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

 
 
 

Разнообразие природных процессов 

 

Природные процессы и явления на земной поверхности очень 

разнообразны. Это множество различных геологических процес-
сов (вулканизм, землетрясения, тектонические подъемы и опус-
кания участков суши, оползни, лавины, карст, цунами), влияние 
которых на состояние природной среды может быть катастрофи-
чески разрушительным. Природные процессы оказывают воздей-
ствие на химические вещества, поступающие в биосферу. 

Многие природные процессы, которые рассматриваются как 

случайные, характеризуются тем, что в них вероятность нахо-
диться в данном состоянии в заданный момент времени опреде-
ляется непосредственно предшествующим состоянием. 

Поскольку природные процессы относятся к классу стоха-

стических, то фильтрационные параметры, характеризующие не-
которую конкретную реализацию случайного явления, описыва-
ются случайными функциями. Модель позволяет на основании 
эмпирических данных (данных каротажа, анализов керна) опре-
делить функцию плотности распределения вероятности интере-
сующего нас случайного параметра, а также, используя данные 
опробования по масштабам естественной неоднородности про-
дуктивного объекта, построить распределения фильтрационно-
емкостных параметров в межскважинном пространстве. Стати-

стическая модель позволяет учесть концевые эффекты, возникающие 
при обводнении гетерогенной среды.  

Многие основополагающие природные процессы и важные 

промышленные процессы протекают в жидкой фазе. Скорость 
перемещения молекул в растворе может ограничивать скорости 
протекания химических реакций, быстроту прохождения нервного 
импульса, скорость генерирования тока в электрической батарее. 
Она определяет также и скорость очистки и разделения веществ. 


Большинство природных процессов на Земле, в том числе и 

существование жизни, обязано только тому, что планета получает 
от Солнца достаточное количество энергии, которая способна 
превращаться в самые разнообразные формы. 

Результирующая природных процессов всегда направлена 

против нарастания хаоса (энтропии), в сторону сохранения информации. 
Следовательно, неизбежным следствием отдельных 
стадий и всего антропогенного цикла является рост неупорядоченности – 
загрязнение окружающей среды, нарастание энтропии. 


Неустойчивость природных процессов описывается в рамках 

исследований поведения интегрируемых и неинтегрируемых си-
стем дифференциальных уравнений. Описание природных про-
цессов на основе системы координат происходит в арифметиче-
ских терминах, так как используемые имена в этом случае суть 
числа. Координаты задают отображение реального мира на это 
пространство образов – отображение такого же типа, что и проек-
тирование искривленной поверхности Земли на плоские геогра-
фические карты. 

Сложность взаимодействия природных процессов приводит к 

тому, что вредное влияние производства на природу может ска-
заться не сразу, а лишь через ряд лет. Сброс вредных отходов в 

реку вначале может ничего не изменить. И лишь через 10-15 лет 
река превращается в безжизненный зловонный поток. Употреб-
ление ядохимикатов, частично попадающих в водоемы, ведет к 
постепенному накоплению ядовитых веществ у рыб и птиц. Через 
годы по неизвестной причине происходит массовая гибель жи-
вотных. 

При развитии природного процесса почвообразования вос-

производство плодородия по неполному, простому или расши-
ренному типу определяется развитием конкретных почвообразо-
вательных процессов или их сочетанием. В условиях земледель-
ческого использования почв воспроизводство их плодородия 
протекает под влиянием естественных факторов и различных 
приемов воздействия человека на почву. При изучении природ-
ных процессов минералообразования встречаются неравновесные 
системы, так как естественные процессы возможны только в 
неравновесных системах. 

Во всех природных процессах важную роль играет атмосфе-

ра. Она служит надежным щитом от вредных космических излу-
чений, определяет климат на планете в целом и на конкретной 
местности проживания в частности. Природный материал, объек-
тивные природные процессы составляют то первичное и реальное 
в предметах второй природы, с чем в человеческой деятельности 
нельзя не считаться, с чем требуется жестко сообразовывать свои 
цели, планы, проекты, замыслы, критерии. 

Любой происходящий самопроизвольно природный процесс 

можно с помощью соответствующих устройств использовать для 
получения работы. Спонтанно (самопроизвольно) протекающие 
процессы не обязательно производят работу – они только таят в 
себе эту возможность, которая при соответствующих условиях 
может быть реализована. Вода, реки, ветер или молния, возника-
ющая вследствие разности электрических потенциалов, не произ-

водят никакой полезной работы (их энергия рассеивается в форме 
тепла), но если вести процесс надлежащим образом, используя 
турбину, ветряной двигатель или электрический мотор, то полез-
ную работу получить можно. При этом величина производимой 
работы зависит не только от самого процесса (например, не толь-
ко от количества воды, протекающей в единицу времени через 
водопад, или от его высоты), но и от параметров устройств, ис-
пользуемых для превращения энергии в работу. Так, на одной и 
той же реке старое, вращающееся с большим трением, мельнич-
ное колесо производит меньше работы, чем современная, даже 
небольшая гидростанция. 

Прогнозные модели описывают разнообразные природные 

процессы: гидрологические, гидравлические, гидрохимические, 
гидробиологические, гидротермические и русловые. Собственно 
прогнозные модели предназначены для исследования комплекса 
процессов формирования поверхностного, почвенного, подпоч-
венного, подземного стока и их взаимодействия, а также распро-
странения загрязняющих веществ в водной среде, оценки асси-
миляционного потенциала водных объектов и преобразований 
водных экосистем. Прогнозные модели относятся к типу имита-
ционных, где проводится многоаспектное исследование функци-
онирования объекта, а также ее откликов на вариацию экзогенно 
заданных параметров. 

В способах описания природных процессов удобно выделить 

два уровня, различающихся степенью обобщения пространствен-
ной неоднородности сред и монопроцессов: термодинамический 
и геологический. На первом уровне явление описывается на язы-
ке термодинамических характеристик, на втором – на языке гео-
логических. В пределах каждого уровня описания могут быть до-
полнительно выделены разные степени обобщения. Весьма важ-
ным является определенное соответствие между решаемой в 

каждом конкретном случае задачей и выбираемым для этого 
уровнем описания модели природного явления, поскольку такой 
выбор ограничивает различимые при выбранном способе обоб-
щения пространственные размеры деталей морфологии поля зна-
чений различных задаваемых и получаемых при решении харак-
теристик. Это означает, что для каждого уровня обобщения су-
ществует свой круг задач. Задачи же, не входящие в этот круг, в 
принципе не могут быть решены при использовании характери-
стик его уровня общности. 

Природа естественной саморегуляции организма и творче-

ских способностей удивительно проста. Наверное, каждому из-
вестен опыт с сообщающимися сосудами. Когда в один сосуд 
наливается вода, она через соединение между сосудами попада-
ет в другой сосуд. Баланс устанавливается не сознательным воз-
действием экспериментатора, а исключительно на основе при-
родных свойств воды, сосудов и условий среды (тяготение, тем-
пература и т.п.). Это элементарно простая модель естественной 
саморегуляции природы. Вся природа саморегулируется есте-
ственно, и этот механизм заложен в любой организм изначаль-
но, так как все организмы суть самой природы в конкретных 
проявлениях. Все необходимое для саморегуляции у всего жи-
вого врожденное. 

Природа настолько сильна, что властвовать над ней людям не 

удается. Природный механизм удается только сбивать таким об-
разом, что этот механизм продолжает функционировать, но 
функционирует уже не как положено, а с отклонениями.  

Природные процессы не могут быть плохими или хорошими. 

Все природные процессы нейтральны по своей сути. Оценки им 
дают люди, и чем они дальше от природы и не в ладу с ней, тем 
хуже о природе отзываются и боятся ее.