ЭКОЛОГИЯ, 2004, № 2, с. 83-89
УДК 622.502
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ УРОВНЯ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
ПРИ ОСВОЕНИИ НЕДР
© 2004 г. К. Н. Трубецкой, Ю. П. Галченко
Институт проблем комплексного освоения недр РАН 111020 Москва, Крюковский тупик, 4 Поступила в редакцию 17.10.2002 г.
Предлагается новый методологический подход к проблеме определения биологических и технических нормативов воздействия подземного горного производства на естественную биоту.
Ключевые слова: экологическое нормирование, методология, техногенное воздействие, технические нормативы, освоение недр.
Нарушения экосистем под влиянием хозяйственной деятельности человека в различных природных зонах происходят неодинаково и зависят от регионального положения, сложности и продуктивности экосистемы. Под влиянием неприродных факторов изменяются как структурная организация экосистем, так и их функциональные свойства. В зависимости от характера воздействия происходит (Востокова и др., 1993) либо усложнение, либо упрощение структуры, а иногда и полная ее трансформация и формирование новых, не свойственных природным образованиям, техногеосистем (рис. 1).
Техногенное воздействие добывающих предприятий на окружающую среду коренным образом отличается от других промышленных объектов тем, что затрагивает литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу. Воздействие на три последние сферы всегда возникает в результате техногенного изменения литосферы при извлечении полезного ископаемого, геологическая же предопределенность расположения добывающего предприятия приводит к тому, что в зоне этого воздействия может оказаться любая из существующих на Земле экосистем. При такой постановке общая проблема экологической безопасности при освоении недр может быть расчленена на несколько
Деградационные процесы в компонентах
Антропогенный фактор
Экосистема
Функциональных
Структурно-динамических
Упрощение
Усложнение
Появление техно-геосистем
Нарушение связей
Изменение структуры
Рис. 1. Схема воздействия антропогенного фактора на экосистему.
самостоятельных частей, детерминированных через единство конечной цели, а глобальное противоречие между техно- и биосферой преодолевается путем превращения его в ряд локальных противоречий, разрешаемых на основе различных методологических подходов.
Как показал анализ наиболее распространенных систем оценки уровня техногенного изменения биоты, различие между технократической и биотической позициями заключается в том, что в первом случае понятие общего воздействия формируется путем соединения различных детально дифференцированных техногенных факторов, а во втором по такому принципу формируется понятие биоты. Другой же элемент рассматриваемой системы "воздействие - экосистема" в обоих случаях априори принимается интегральным. Внутренняя противоречивость такого подхода заключается в неодинаковости принципов формирования критериев, оценивающих состояние одинаково сложных взаимодействующих объектов.
Методологическим основанием проблемы экологического нормирования сегодня является идея построения в той или иной форме эмпирической кривой "доза - эффект" путем достаточно длительного по времени измерения изменений в биоте экосистем при ее разрушении под действием изучаемых техногенных факторов. Величина норматива при этом выбирается как одна из точек на этой кривой (Воробейчик и др., 1994; Из-раэль и др., 1991; Пузаченко, 1992; Садыков, 1989). Главным недостатком такого подхода являются:
- очень большие трудоемкость и времяем-кость процесса;
- неопределенность причины появления зафиксированных в эксперименте изменений биоты, так как при постоянной во времени величине техногенного воздействия непрерывно меняются и свойства природного объекта, воспринимающего это воздействие, и поэтому нельзя однозначно утверждать, что изменения в биосистеме, зафиксированные в каждый момент времени, являются результатом воздействия именно данной дозы, а не произошли вследствие продолжения развития процессов, инициированных предыдущими дозами;
- к моменту построения кривой "доза - эффект" во всем диапазоне изменений биологического объекта (от нормального состояния до полной деградации) сам объект уже перестает существовать и необходимость в его защите как бы и отпадает, т.е. здесь возникает очевидное противоречие между необходимым и фактическим временем появления биологически обоснованной нормы для экосистемы, в пределах которой появляется техногенный объект с известным характером и уровнем экологической опасности. Если учесть, что видов техногенных воздействий
многие тысячи и их число постоянно растет, а площадь естественной биоты Земли ограничена и скорее уменьшается, чем возрастает, то применение такого методологического подхода вполне может привести к построению стройной системы биологически обоснованных нормативов, с помощью которых будет уже нечего охранять.
Действие этих противоречий неизбежно снижает эффективность усилий по охране окружающей среды и приводит к тому, что быстрый рост затрат на эти цели сопровождается тем не менее все более масштабным разрушением естественной биоты Земли (Кондратьев, 2001; Коптюг и др., 1997). В такой ситуации, видимо, целесообразно воспользоваться известным принципом Р. Фейнмана (1965), который утверждает, что, когда наука сталкивается с задачами, неразрешимыми на основе существующих до того представлений, она ищет выход в идее "... шага в сторону ...".
Характер такого "шага." применительно к проблемам геоэкологии, очевидно, должен определяться специфическими особенностями взаимодействия техно- и биосферы при освоении недр и заключаться в поиске методологических путей создания экологических нормативов на основе изучения законов существования и развития здоровых, не измененных техногенным воздействием экосистем и их элементов.
Так как конечной целью экологического нормирования величины техногенных возмущений биоты является сохранение условий существования биотических объектов, их структуры и биологического разнообразия, то принципиальное значение приобретает формирование представления об экосистеме как объекте воздействия. Огромная сложность даже самых простых экосистем и ограниченность знаний обо всей полноте внутренних отношений в них исключают реальную возможность проследить за последствиями воздействия того или иного техногенного фактора на всю глубину биологических изменений в экосистеме, хотя такие попытки и предпринимались.
Естествознание вооружает человека обобщенным опытом взаимодействия материальным миром. При этом необходимость обеспечения достоверных знаний за пределами области непосредственного опыта привела к методологии преобразования эмпирических данных в научные знания посредством построения моделей физических тел или природных явлений, а также процессов их взаимодействия. Эти модели не являются точными копиями природных объектов, а выражают только их главные, наиболее характерные свойства. Достоверность этих моделей зависит от достигнутого уровня знаний в изучаемой области, а результативность их применения определяется принятыми приоритетами (Родионов, 1996).
В методологическом плане, формируя представление об экосистемах как объектах, воспринимающих техногенное воздействие, необходимо учитывать, что мы имеем дело с системами предельно возможной сложности как в плане количества взаимодействующих элементов, так и в характере связей, существующих между ними. Особенности поведения подобных систем таковы, что полный и однозначный прогноз изменения их состояния при возникновении внешних возмущений в принципе не реализуем. Здесь приемлемая возможность описания изменений экосистем создается лишь на основе упрощений с неизбежно вытекающими отсюда потерями в плане общности. Сложность внутренних связей между элементами системы обычно уменьшают через замену совокупности элементов функциональным блоком с одним общим выходом и общими входами (Бир, 1965; Пузаченко, 1973).
Поэтому для описания всего многообразия возможных связей, существующих в биоте экосистем, можно воспользоваться известной и достаточно простой моделью движения энергии от продуцентов к консументам и редуцентам. Принципиальное значение для рассматриваемой проблемы имеет то обстоятельство, что все трофические цепи начинаются с продуцентов, которые в сухопутных экосистемах представлены фотосинтезирующими растениями. Поэтому можно предположить, что перспективы самовосстановления (т.е. возобновления прерванных трофических связей) экосистемы, подвергшейся техногенному воздействию, определяются степенью сохранности ее фитоценоза. Но каждое растительное сообщество в свою очередь представляет собой достаточно сложную систему с таким большим количеством видов, что изучить последствия техногенного воздействия горного производства на каждый из них также практически невозможно.
Следующий шаг в направлении упрощения модели биотической составляющей экосистем, воспринимающих техногенное воздействие, можно сделать на основе предложенного академиком Ю.А. Израэлем (1984) подхода к описанию биоты через ее "...критическое звено...", которое может быть группой видов или даже единственным видом.
На современном уровне развития наших знаний в основу модели строения и функционирования фитоценозов может быть положена теория академика В.Н. Сукачева (1972) о фитоценоти-пах, согласно которой структура, видовой состав и направление циклической сукцессии фитоценозов предопределяются их эдификаторной синузи-ей, в состав которой, даже в самых сложных растительных сообществах, входит ограниченное количество видов. Сохранение жизнеспособности данной группы растений в условиях техногенного
воздействия на экосистему даже при поражении видов-ассектаторов обеспечивает перспективу самовосстановления первоначального биогеоценоза при прекращении этого воздействия. Поражение видов-эдификаторов ведет к необратимой деградации биоценоза, изменению его структуры и продуктивности.
Использование такой функциональной модели биоты экосистем (рис. 2) открывает реальную возможность построения методологии оценки техногенных изменений экосистемы с высоким ур
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.