Содержание и назначение геоэкологических карт

В настоящее время в соответствии с приказом Минстроя России ведется работа по пересмотру свода правил СП 47.13330.2012, в котором в разделе 8 регламентируются инженерно-экологические изыскания, в том числе детально расписаны требования к содержанию технических отчетов, текстовых и графических приложений.

В списке графических приложений имеются новшества. Например, предлагается включить в них геоэкологическую карту, однако ее содержание до конца не определено. Неразработанность легенд геоэкологических карт связана с многоликостью понимания и определений содержания геоэкологии у представителей различных естественных наук.

Термином «геоэкология» в равной степени пользуются географы, геологи, биологи и исследователи других специальностей, но чаще всего он встречается в географических и геологических публикациях. Впервые он был использован К.Т. Троллем в географической работе 1939 года взамен им же применявшегося ранее термина «экология ландшафта» для придания ландшафтоведению экологической направленности. Из этого следует, что термин «геоэкология» был введен как специальный в географической науке, поэтому ряд географов в целом правомерно настаивает на использовании его только при эколого-географических исследованиях.

Вслед за К.Т. Троллем многие географы стали включать в геоэкологию географическую и биологическую составляющие и считать ее так называемой экологизированной географией — наукой о приспособлении хозяйства к ландшафту, учитывающей законы классической экологии. Геоэкологию рассматривают как науку о современных ландшафтах (естественных, преобразованных и созданных человеком), а также геологической среде, способах и возможностях использования природных ресурсов и экологических ограничениях при социально-экономическом развитии.

Среди геологов тоже существует несколько подходов:

• геобиосферный, включающий в состав геоэкологии литосферную и биосферную составляющие;
• литосферный;
• геосферный, включающий в рассмотрение все абиотические сферы Земли и биосферу.

Приведем в хронологическом порядке ряд определений геоэкологии, предложенных представителями геосферного направления:

1. Геоэкология — междисциплинарная наука, изучающая состав, структуру и закономерности функционирования и эволюции естественных (природных) и антропогенно преобразованных экосистем высоких уровней организации.
2. Геоэкология — междисциплинарная наука, изучающая неживое (абиотическое) вещество геосферных оболочек Земли как компонент окружающей среды и минеральную основу биосферы. Объектом изучения являются все абиотические геосферные оболочки Земли, причем в центре внимания находятся верхняя часть литосферы и процессы, происходящие под влиянием природных и техногенных факторов.
3. Геоэкология — междисциплинарная наука, исследующая закономерности формирования экологических функций геосферных оболочек Земли под влиянием природных и природно-техногенных процессов в связи с жизнедеятельностью человека и биоты, ориентированная на обоснование социально-экономических и нормативно-правовых механизмов рационального природопользования.
4. Геоэкология — междисциплинарная наука, изучающая экологические функции абиотических сфер Земли, закономерности их формирования и пространственно-временного изменения под влиянием природных и техногенных причин в связи с жизнью и деятельностью биоты, прежде всего человека.

Другими словами, предметное поле геоэкологии лежит в области пересечения предметных полей наук о Земле и наук о жизни и все попадающие в него объекты могут быть отображены на геоэкологических картах.

Содержание и назначение геоэкологических карт

Геоэкологическая карта — графоматематическая модель геоэкологической обстановки, дающая обобщенное изображение на топографической основе состояния абиотического и биотического компонентов экосистем. По сути, речь идет о графическом отображении систем «абиотические сферы Земли — биота» или «абиотические сферы Земли — источники техногенного воздействия — биота».

Назначение геоэкологических карт — увязать состояние абиотической и биотической частей экосистем и предоставить информацию о состоянии живого мира при различной обеспеченности территорий пространственными ресурсами, ресурсами биофильных элементов и соединений, разных экстенсивности и интенсивности современных процессов, плотности геофизических и геохимических полей в атмосфере, гидросфере и литосфере.

Видов геоэкологических карт много. Они различаются по содержанию, характеру передаваемой практической информации, практическому назначению, масштабам, характеру обновления передаваемого материала, как это показано в работе, посвященной теоретическим основам составления таких карт. По содержанию они подразделяются на карты:

• геоэкологических условий (обстановок);
• геоэкологического районирования;
• геоэкологические прогнозные;
• геоэкологические рекомендательные.

Карты геоэкологических условий отражают комплекс параметров или отдельные характеристики атмосферы, поверхностной части гидросферы, педосферы, литосферы, которые характеризуют возможность воздействия абиотических сфер Земли на биоту (человека, фауну, флору, экосистему в целом). Это может быть, например, загрязненность атмосферы, гидросферы, педосферы, литосферы токсикантами, их пораженность геологическими и гидрометеорологическими процессами, неоднородность геофизических полей, недостаток различных видов ресурсов для живых организмов. Эта количественная или качественная информация дополняется сведениями об эндемичных заболеваниях, параметрах деградации экосистем и их биотических компонентов. На этих картах все необходимые данные отображаются способом раздельного картографирования. Суммарная их оценка по степени благоприятности, комфортности или экологического состояния живого мира не дается.

Легенды указанных карт состоят из нескольких разделов, два из которых — информация о свойствах абиотических сфер и их компонентах и о биотических составляющих экосистем.

Карты геоэкологического районирования — оценочные карты, на которых в тех или иных категориях дается оценка современных геоэкологических условий абиотических сфер Земли и связанных с ними зон состояния экосистем.

Пространственное обособление территорий с определенным классом геоэкологических условий является сущностью этих карт. В их легенды должны входить четыре обязательных блока:

• критерии оценки классов геоэкологических условий и зон нарушенности экосистем (с выделением четырех классов);
• территориальные единицы районирования, выделенные с учетом тектонических, геоморфологических, литологических и почвенных признаков или на ландшафтной основе;
• функциональная организация территорий;
• прочие обозначения.

Принципиальное различие легенд этих двух типов карт (районирования и условий) заключается в том, что легенда карты геоэкологических условий включает фактологические характеристики, а легенда карты геоэкологического районирования — экологическую оценку этих характеристик с выделением классов геоэкологических условий абиотических сфер Земли и связанных с ними зон экологического состояния экосистем. Пространственное обособление территорий с определенным классом геоэкологического состояния — сущность карт районирования.

Геоэкологические прогнозные карты отображают пространственно-временные прогнозы изменений геоэкологических условий в ходе естественной динамики природной среды и, главное, в процессе хозяйственного освоения территорий и функционирования природно-технических систем. Легенды карт этого типа по своей структуре близки к легендам карт геоэкологического районирования, но их принципиальное отличие заключается в прогнозном характере оценок.

Геоэкологические рекомендательные карты дают в графической форме рекомендательную информацию по широкому кругу вопросов — от рационального использования территорий до регламентации хозяйственной деятельности и защиты объектов био- и социосферы.

Концептуальные основы составления оценочных геоэкологических карт

Концептуальными основами создания оценочных геоэкологических карт являются:
 

• подразделение геоэкологических условий на четыре разряда с выделением классов;
• использование не только абиотических (гидрологических, метеорологических, геологических, почвенных), но и биотических критериев оценки;
• раздельная оценка состояния человека, растений и животных;
• сопряженный учет состояния абиотических сфер Земли (атмосферы, гидросферы, литосферы) и биоты.

Использование биотических критериев является обязательным при инженерно-экологических изысканиях и требует дополнительных пояснений. Эти критерии предназначены для оценки экологических последствий для живого мира проявлений современных полей и процессов в абиотических сферах Земли.

Биотические критерии подразделяются на антропоцентрические, оценивающие состояние человека, и биоцентрические, оценивающие состояние фито- и зооценозов. Среди антропоцентрических критериев выделяют медико-статистические (число заболевших или погибших при катастрофе), биосубстратные и санитарно-гигиенические. Медико-статистические критерии определяют здоровье населения, которое, по данным Всемирной организации здравоохранения, на 20% зависит от загрязнения абиотических сфер Земли, на 50% определяется образом жизни, на 10-20% — уровнем медицинского обслуживания и наследственностью.

Среди биоцентрических критериев выделяют ботанические, зоологические, биохимические и микробиологические. При их использовании необходим набор тест-организмов разных уровней чувствительности. Например, грибы-кератинофилы наиболее чувствительны к урбанизации почв в местах длительного проживания человека; шампиньоны — к загрязнению почв тяжелыми металлами (ТМ); хвойные и лишайники — к загрязнению атмосферного воздуха; дафнии — к попаданию в воду антигололедных смесей.

Ботанические критерии используются для оценки экологических последствий геосферных изменений для растительности. Они особенно чувствительны к нарушениям окружающей среды и наилучшим образом отражают эти изменения в пространстве, но являются достаточно специфичными (разные растительные ассоциации в различных географических условиях имеют неодинаковую устойчивость к техногенным воздействиям) и учитывают негативные перемены на разных уровнях (организменном, популяционном и экосистемном).

Зоологические критерии применяются при оценке экологических последствий геосферных изменений для животных. Они отражают видовое разнообразие, структуру популяции (численность, поведение, биомассу, продуктивность, стадию нарушенности экосистемы), но их применение требует статистических данных за 5–10-летний период.

Биохимические критерии основаны на изменениях в растениях концентраций химических веществ, проникающих в клеточные структуры с почвенными растворами или атмосферными осадками. Они разработаны отдельно для травянистых и древесных (отдельно для листьев и хвои) растений.

Дополнительно при построении геоэкологических карт используются социально-экономические критерии, которые подразделяются на экономические, социальные, демографические и социально-страховочные. Экономические критерии отражают причиненный материальный ущерб, который может быть прямым и косвенным. Первый оценивают через «цену» жизни, а второй — через недополученную продукцию.

Примеры опубликованных геоэкологических карт

Опубликованных геоэкологических по названиям карт очень много, но далеко не все они отвечают предложенным концептуальным основам составления. Их главный недостаток зачастую заключается в том, что они не предоставляют информации о состоянии биологических объектов и не используют биотические критерии оценки. Но в публикациях имеются описания и собственно геоэкологических карт. Рассмотрим некоторые из них.

«Карта ресурсно-экологического состояния Харвутинского газоконденсатного месторождения (Тазовский п-ов, Западная Сибирь) масштаба 1:25 000» посвящена оценке состояния пастбищ и поголовья домашних северных оленей ненецкой породы при техногенных воздействиях, связанных с созданием кустовых и насыпных площадок под скважины, шламовых амбаров при разработке месторождения, обустройством дорог и трубопроводов, развитием техногенных геологических процессов (подтоплением, дефляцией). Эта карта составлена на ландшафтной основе с ранжированием по четырем разрядам. В ее легенде выделены следующие блоки:

• пастбищные характеристики (c подразделением на подблоки: продуктивность пастбищ, стрессовое воздействие техногенных объектов, механическая нарушенность пастбищ, интегральные оценки экологического состояния пастбищ);
• зоологические районы;
• очаги опасной санитарно-эпидемиологической обстановки;
• места и результаты геохимического опробования;
• прочие обозначения.

Отличительной особенностью указанной карты, позволяющей считать ее собственно геоэкологической, является использование при интегральной оценке стрессового воздействия и механической нарушенности пастбищ не только информации о состоянии среды обитания оленей (данных погеохимическому опробованию донных осадков, почв, атмосферного воздуха), но и биотических критериев — оленеемкости, продуктивности пастбищ в бесснежные и снежные периоды, сведений о расположении районов, неблагоприятных в отношении сибирской язвы.

Следует отметить, что эта карта носит рекомендательный характер, так как предоставляет информацию об ограничении использования пастбищ при обязательном пастбищеобороте и даже о запрете использования на длительный срок пастбищ с сильной механической нарушенностью.

В геологической литературе имеются описания эколого-геологических карт, на которых в качестве среды обитания биоты рассматривается только одна абиотическая оболочка Земли — литосфера. К ним, например, относятся:

• «Карта эколого-геохимического районирования Тырныаузского района масштаба 1:100000»;
• «Карта эколого-геокриологического районирования Печерской низменности масштаба 1:500000»;
• «Карта эколого-геодинамического районирования юго-западной части Восточно-Европейской платформы масштаба 1:1500000»;
• «Карта эколого-геологического районирования территории г. Воронежа»;
• «Карта эколого-геодинамического районирования центральной части Молдавской плиты масштаба 1:200000»;
• «Карта эколого-геодинамического районирования Тырныаузского района масштаба 1:200000»;
• «Карта эколого-геодинамического районирования междуречья рек Бодрак и Кача масштаба 1:25000»;
• «Карта эколого-геологических условий Тверского полигона масштаба 1:200000»;
• «Карта карстового индивидуального риска Республики Татарстан масштаба 1:200000»;
• «Карта эколого-геологического районирования территории бассейна р. Бодрак масштаба 1:25000»;
• «Карта эколого-геологического состояния территории г. Гомеля»;
• «Карта неблагоприятных условий эколого-геологических систем Старооскольского района масштаба 1:250000»;
• «Карта эколого-геодинамического районирования участка размещения хранилища радиоактивных отходов (Московская область) масштаба 1:350000».

Все эти карты, составленные разными авторами для различных регионов, отражают влияние компонентов литосферы на биоту. Их объединяет использование как традиционных геологических, так и биотических критериев оценки современных процессов и геохимических полей. И это позволяет рассматривать их как составные части геоэкологических карт.

Заключение

Требуется четко определить содержание геоэкологических карт, «узаконить» отображаемые на них объекты (которыми, по мнению авторов, являются экосистемы), ввести в качестве обязательного при их составлении требования использование не только традиционных гидрометеорологических и геологических, но и биотических и социально-экономических критериев.

ТРОФИМОВ В.Т.
Заведующий кафедрой инженерной и экологической геологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, профессор, д. г.-м. н., г. Москва

ХАРЬКИНА М.А.
Старший научный сотрудник кафедры инженерной и экологической геологии геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, к. г.-м. н., г. Москва