Геоэкология

Л.И. Егоренков, Б.И. Кочуров







ГЕОЭКОЛОГИЯ











Финансы и статистика Москва
2023

УДК 502 (075.8)
ББК 20.1я73
      Е30





РЕЦЕНЗЕНТЫ: член-корреспондент РАН, доктор географических наук, профессор Н.Ф. Глазовский;
доктор географических наук, профессор С.Г. Покровский







      Егоренков Л.И., Кочуров Б.И.
Е30 Геоэкология: учеб. пособие. — М.: Финансы и статистика, 2023. — Режим доступа: https://finstat.ru/wp-content/ uploads/2023/04/Egorenkov_Geoekologiya.pdf, ограниченный. — Загл. с экрана. — 318 с.: ил.

         ISBN 978-5-00184-096-1

          Последовательно и доступно рассматривается сравнительно новое научное междисциплинарное направление «геоэкология». Дис-цплина «геоэкология» — один из основных учебных курсов в профессиональной подготовке географов и экологов.
          Рассказано о геосистемах различного уровня и геосферах Земли. Показаны механизмы антропогенного преобразования геосистем и деградации ландшафтов. Дана оценка состояния окружающей среды и ее прогноз. Рассмотрены пути стабилизации экологической ситуации и совершенствования управления окружающей средой.
          Для студентов, аспирантов и преподавателей высших учебных заведений географического и экологического профиля.


                                                            УДК 502 (075.8)
                                                            ББК 20.1я73


                                      © Егоренков Л.И., Кочуров Б.И., 2005, 2023

ISBN 978-5-00184-096-1

                                         © ООО «Издательство «Финансы и статистика», 2023

                Оглавление_______________________________________________




Предисловие ........................................... 7
Глава 1. Географическая оболочка Земли ................ 9
      1.1. Ландшафтная дифференциация Земли............ 9
      1.2. Ландшафтно-геохимические системы........... 16
      1.3. Экологически значимые свойства ландшафтов . . 19
      1.4. Единая сфера жизни на планете.............. 23
         1.4.1. Роль живого вещества в создании биосферы ....................................... 23
         1.4.2. Биокосные системы .................... 26
         1.4.3. Миграционные циклы в биосфере......... 30
         1.4.4. Гомеостаз (экологический баланс) в биосфере ....................................... 32
         1.4.5. Околоземная космическая сфера......... 35
Контрольные вопросы .................................. 44
Глава 2. Антропогенное преобразование ландшафтов (геосистем) ............................... 45
      2.1. Природные и антропогенные факторы и процессы .......................................... 45
      2.2. Техногенная миграция веществ и трансформация ландшафтов ..................................... 57
      2.3. Природные и антропогенные источники загрязнения .......................................... 60
      2.4. Биотрансформация и биоаккумуляция загрязняющих веществ ................................... 66
      2.5. Механизм воздействия загрязняющих веществ на растительные и животные организмы............... 72
         2.5.1. Влияние загрязнений на растительность. 72
         2.5.2. Воздействие загрязняющих веществ на организмы человека и животных.................... 77

3

Глава 2. Антропогенное преобразование ландшафтов (геосистем)
     2.6. Функционирование геосистем в условиях антропогенеза ........................................ 83
         2.6.1. Природная устойчивость и самоочища-
              ющая способность геосистем.............. 83
         2.6.2. Функционирование атмосферы............ 91
         2.6.3. Функционирование педосферы............ 97
         2.6.4. Функционирование гидросферы......... 107
     2.7. Миграция отдельных загрязнителей в биокосных системах ...................................... 119
         2.7.1. Соединения азота в окружающей среде . 119
         2.7.2. Соединения фосфора в окружающей
              среде................................. 125
         2.7.3. Тяжелые металлы в окружающей среде . . . 128
         2.7.4. Пестициды в окружающей среде ....... 139
      2.8. Современная дестабилизация биосферы.....   145
Контрольные вопросы ................................ 147
Глава 3. Природно-антропогенные системы.............. 148
     3.1. Основные классы и типы антропогенных ландшафтов ........................................ 151
      3.2. Аграрные ландшафты ....................... 157
      3.3. Геотехногенные ландшафты................. 161
      3.4. Понятие о геоэкосоциосистемах ............ 165
Контрольные вопросы ................................ 167
Глава 4. Экологическая оценка территории............. 168
      4.1. Анализ антропогенной нагрузки ........... 170
      4.2. Понятие эколого-хозяйственного баланса.. 172
     4.3. Методы оценки экологического состояния окружающей среды .................................. 173
         4.3.1. Нормирование качества окружающей
              среды ................................ 173
         4.3.2. Регламентация техногенных воздействий на биоту ..................................... 178
         4.3.3. Биоиндикация загрязнений ........... 179

4

Глава 4. Экологическая оценка территории

     4.4. Критерии оценки и классификация экологических проблем и ситуаций......................... 182
      4.5. Экологическое картографирование ......... 185
         4.5.1. Современное состояние экологического картографирования.......................... 185
         4.5.2. Составление карт экологических ситуаций . . 192
Контрольные вопросы ................................ 202
Глава 5. Экологические проблемы и ситуации в мире . . . 203
      5.1. Экологические проблемы в мире............ 203
      5.2. Экологическая ситуация в России и в сопредельных государствах ......................... 207
      5.3. Комплексное районирование территории России по экологической и социально-экономической ситуации ..................................... 216
      5.4. Геоэкологическое прогнозирование ........ 222
Контрольные вопросы ................................ 227
Глава 6. Пути стабилизации экологической ситуации . . . 228
     6.1. Стабилизация численности населения и изменение образа жизни............................... 228
      6.2. Биологизация и экологизация экономики ... 231
     6.3. Сохранение биоразнообразия и охрана природных экосистем............................... 237
      6.4. Экологическая оптимизация ландшафтов .... 247
      6.5. Пути решения проблемы энергосбережения . . . . 253
      6.6. Становление ноосферы .................... 266
         6.6.1. Концепция устойчивого экологически сбалансированного развития биосферы . . . 266
         6.6.2. Основные предпосылки устойчивого (поддерживающего) развития экосистем России . . . . 269
         6.6.3. Концепция эколого-хозяйственного баланса территории................................. 270

5

Глава 6. Пути стабилизации экологической ситуации
         6.6.4. Этапы и механизмы устойчивого экологически сбалансированного развития биосферы ................................... 279
         6.6.5. Первая стадия становления ноосферы. 283
Контрольные вопросы .............................. 285
Глава 7. Совершенствование управления окружающей средой и природопользованием ..................... 286
      7.1. Экологический аудит ................... 286
      7.2. Геоинформационные технологии........... 291
         7.2.1. Общие вопросы .................... 291
        7.2.2. Структура, функции и работа географических информационных систем ................ 292
        7.2.3. Роль и место ГИС в природоохранных мероприятиях ............................... 297
      7.3. Перспективы глобального мониторинга ... 300
      7.4. Международные научные программы........ 304
Контрольные вопросы .............................. 307
Геоэкологический словарь.......................... 308
Рекомендуемая литература ......................... 315

                Предисловие________________________________________




   Усиление внимания к взаимоотношениям природы и общества в географии является следствием развития географических исследований, связанных с необходимостью решения сложнейших проблем охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.
   Именно географии внутренне присущ рост сопряжения с другими науками, в том числе и с экологией. Впервые обратил внимание на роль географических исследований в решении экологических проблем Б. Б. Сочава¹. По его мнению, а также мнению ряда других ученых (И. П. Герасимов, А. Г. Исаченко и др.), географическим наукам принадлежит лидирующая роль в фундаментальных экологических исследованиях окружающей природной среды, так как современная география более других наук подготовлена к экологическим исследованиям на междисциплинарной основе. Сближению географии и экологии способствовала общность системной методологии исследований. Как в геосистемах, так и в экосистемах в процессе их изучения обязательно выделение связей между биотическими и абиотическими компонентами, т. е. экологических связей.
   С течением времени экологический принцип в географии стал завоевывать все более широкие позиции, в первую очередь при исследовании биоты и экосистем (биоцентрический подход), и ландшафтов (геоцентрический подход) и при рассмотрении взаимодействия человека с окружающей природной средой (антропоэкологический подход).
   Суть и формы геоэкологических представлений в значительной степени основываются на системных и антропоэколо-гических подходах в географии. По существу, геоэкология оформилась в новое научное направление в географии на базе геосистемной (И. П. Герасимов, В. С. Преображенский, А. Л. Минц и др.) и ландшафтной (И. П. Герасимов, В. М. Котляков, В. С. Преображенский, Б. И. Кочуров, Т. В. Звонкова, А. Г. Исаченко и др.) парадигм.

   ¹ См.: Сочава Б. Б. // География и экология (Материалы к съезду ВГО).- Л., 1970. - С. 22.

7

   В отличие от экологии, в геоэкологии человек рассматривается в социальной, культурной, экономической и техногенной средах, в связи с чем более приемлем термин «геоэкосоцио-система», особенно для геосистем регионального и глобального уровня. Результаты изучения геоэкосоциосистем должны быть востребованы в первую очередь органами управления природопользованием на региональном уровне (административных округов, муниципалитетов и т.д.). Методика изучения геоэкосоциосистем в настоящее время находится на начальной стадии развития и требует дальнейших исследований.
   Необходимая и важнейшая часть таких исследований - своеобразная экодиагностика территорий, которая направлена на выявление и изучение признаков, характеризующих настоящее и ожидаемое состояние геоэкосоциосистем, их антропогенную динамику и экологические свойства.
   В настоящее время дисциплина «Геоэкология» - один из основных учебных курсов в профессиональной подготовке географов и экологов.
   При написании предлагаемого учебного пособия использовались как материал авторов, так и обширная литература по данной проблеме. Издание рассчитано на студентов, аспирантов и преподавателей высших учебных заведений географического и экологического профиля.
   Авторы выражают благодарность за полезные советы и замечания, сделанные в процессе подготовки рукописи к изданию: зав. кафедрой географии почв и геохимии ландшафтов географического факультета МГУ им. Ломоносова чл.-корр. РАН, д-ру геогр. наук, проф. Н.С. Касимову; зав. отделом физической географии и природопользования института географии РАН, чл.-корр. РАН, д-ру геогр. наук Н.Ф. Глазов-скому; зав. кафедрой физической географии мира и геоэкологии МГУ им. Ломоносова д-ру геогр. наук, проф. Г.Н. Голубеву; зав. кафедрой почвоведения и экологии Государственного университета по землеустройству д-ру геогр. наук, проф. А.В. Харарову; зав. кафедрой геологии и геоэкологии Московского Государственного Областного университета проф. В.И. Зубову.

                Глава 1---------------------




  ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ



            1.1. ЛАНДШАФТНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ


   ЗЕМЛИ
   Шарообразная форма планеты Земля и ее круговые вращения обусловливают неравномерное распределение по земной поверхности энергии и вещества, что приводит к территориальной дифференциации ландшафтной сферы. Особой формой дифференциации является зональность, т. е. закономерное изменение всех природных компонентов от экватора к полюсам. В основе этого изменения лежит неравномерное поступление солнечной энергии на разных широтах Земли, что позволяет различать 13 географических (они же и климатические) поясов (табл.1.1).
   Каждый географический пояс характеризуется преобладанием определенной воздушной массы, тепловых условий в течение года и имеет широтное направление, что связано с неодинаковым поступлением солнечной радиации на земную поверхность и различиями в циркуляции атмосферы.
   Естественно, что существование разных широтных климатических поясов Земли и их тепловой режим определяются также положением планеты относительно Солнца и наклоном оси ее вращения к эклиптике. Этими же причинами объясняется отчасти и зональное распределение влаги.
   Климатические пояса или тепловая широтная зональность, обусловленная планетарно-космическими причинами, являются первичным фактором зональных закономерностей и распределения других природных компонентов (воды, почвы, растительности, животного мира), а также возникновения крупных природных систем - ландшафтных зон (рис. 1.1). Особенности их распространения на поверхности

9

Таблица 1.1

Геофизические пояса Земли

      Пояс          Площадь поясов     
                  млн км2 % от площади
Арктический        14,45       3      
Субарктический     17,62       3      
Умеренный          53,22       10     
Субтропический     39,72       8      
Тропический        80,77       16     
Субэкваториальный  38,65       7      
Экваториальный     22,07       4      
Субэкваториальный  30,11       6      
Тропический        95,10       19     
Субтропический     33,78       7      
Умеренный          34,47       7      
Субантарктический  23,93       5      
Антарктический     26,19       5      
Всего по поясам   510,08      100     

суши подчинены законам горизонтальной и высотной природной зональности. Впервые зональность была обоснована В. В. Докучаевым в его работе «К учению о зонах природы», изданной в 1899 г.
   Долгое время оставалось неясным само содержание понятия «природные зоны», отсутствовали обоснованные критерии их выделения. Так, в трудах Л. С. Берга они получили название ландшафтно-географических зон. Под географическими (или ландшафтными) зонами он понимал области, вытянутые в соответствии с климатическими поясами преимущественно в широтном направлении и отличающиеся тем, что на их протяжении общий облик природы остается более или менее постоянным.
   Развивая классическое определение Л.С.Берга, Ф.Н. Миль-ков характеризовал природную зону как относительно крупную часть географического пояса, отличающуюся господством какого-либо одного зонального типа ландшафта (степной, пустынный и т.д.). Этого определения придерживаются сейчас большинство ученых-географов.

10

ES3 Тундра ffiSI Лес умеренного пояса 888881 Экваториальные леса Н-Н4-Н Саванна (с деревьями и без них)
PSSSI Тайга К//^ Редколесье            1^.1 Степь               Г. : 'I Пустыня

Рис. 1.1 Основные ландшафтные зоны (формации) Земного шара

Рис. 1.2. Природные (ландшафтные) зоны территории бывшего СССР

Условные обозначения

Г . ' . *1 Тундра (тундровые почвы)

ШТайга (подзолистые почвы)


Смешанные леса (дерново-подзолистые почвы)

Широколиственные леса (серые лесные почвы)
Лесостепи (оподзо-ленные и выщелоченные черноземы и лугово-черноземные почвы)
Степи (черноземные и тем но-каштановые почвы)
Полупустыни (светло-каштановые и бурые почвы)
Пустыни (серо-бурые почвы, на юге сероземы)
Оазисы (орошаемые сероземы и луговые почвы)
Горные ландшафты (почвы разнообразные)
Широколиственные и смешанные леса (горно-лесные бурые почвы)

Пески

   На рис. 1.2 показаны природные (ландшафтные) зоны территории бывшего СССР.
   Каждая из ландшафтных зон отличается господством определенного зонального типа почв и ландшафтов, имеет свои внутризональные отличия по широте и долготе, выражающиеся в различиях рельефа, почв, растительности, естественных ресурсов.
   Так, географы выделяют в пределах географической оболочки ряд различных по своим масштабам соподчиненных природных комплексов: стран, провинций, областей, ландшафтов.
   В соответствии с иерархической системой классификации сухопутные ландшафты могут рассматриваться как в типологическом, так и в индивидуальном классификационном ряду (рис. 1.3).


Геосистемы индивидуального ряда

Региональный уровень

Гповальный уровень

Виды ландшафтов
I Классы ландшафтов
I Типы ландшафтов

Рис. 1.3. Схема иерархии геосистем (ландшафтов) (по А. Г. Исаченко с дополнениями А. В. Антиповой [1])


   В ландшафтной структуре в свою очередь наиболее важными компонентами являются почвенно-растительный покров и животный мир, которые служат отличительными признаками ландшафта, придают ему характерный внешний облик и функциональные особенности, часто используются для характеристики природного комплекса в целом.
   Морские ландшафты. В соответствии с широтной симметрией в мировом океане выделяются следующие географичес-


13

кие зоны: одна экваториальная, две тропические, две умеренные, две приполярные.
   Мировой океан - самый обширный биотоп планеты (занимает 71% ее поверхности), однако по видовому разнообразию он значительно уступает суше. В океанах обитают около 180 тыс. видов животных и около 20 тыс. видов растений.
   От экваториальной зоны к полярным поясам видовое разнообразие жизни уменьшается в 20 - 40 раз, но общая биомасса возрастает примерно в 50 раз. Возрастание биомассы связано с тем, что холодноводные организмы плодовитее, жирнее. Здесь на 2 - 3 вида приходится 80 - 90% биомассы планктона. Общая биомасса организмов мирового океана достигает 36 млрд т, а первичная продуктивность - сотни миллиардов тонн органики в год.
   Меридиональная симметрия относительно плоскости, проходящей через середины океанов, проявляется в том, что центральные зоны океанов заняты пелагическим биоценозом. К западу и востоку по направлению к берегам расположены неритические зоны сгущения жизни. Здесь биомасса планктона в сотни, а бентоса в тысячи раз больше, чем в центральной зоне. Меридиональная симметрия нарушается действием течений и «апвелинга».
   Хотя концепция биогеоценоза (экосистемы) была разработана первоначально применительно к наземным и пресноводным объектам, она оказалась приемлемой и при изучении океанов и морей.
   Вблизи континентов расположена зона с глубиной менее 200 м, называемая континентальным плато. Прибрежные морские ландшафты в большинстве случаев четко подразделяются на отдельные экосистемы шельфа-литорали и мелководий. В связи с небольшой глубиной они подвергаются действию волн и приливов. Близость к материкам определяет богатство минеральными и органическими веществами, находящимися в растворе или во взвешенном состоянии. Отсюда их высокая продуктивность.
   Экосистемы шельфа занимают около 7,6% площади океанов нашей планеты. До глубины 2000 м расположен так на-14