Контроль качества окружающей среды. 
Природозащитные мероприятия

Для принятия правильных и своевременных решений по стабилизации состояния подверженных антропогенным нагрузкам экосистем необходим постоянный контроль их состояния методом экологического мониторинга.

Под экологическим мониторингом понимают не только наблюдения за состоянием природной среды, но и оценку, прогноз антропогенных изменений, выявление источников воздействий и причин этих изменений.

Необходимость же формирования количественно обоснованных решений по результатам мониторинга привела к следующему определению.

Экологический мониторинг — это целенаправленная система наблюдения, оценки, прогноза состояния окружающей природной среды, включающая информационное обеспечение подготовки управленческих решений¹.

Из приведенных определений очевидна огромная роль в планировании и осуществлении природоохранных мероприятий новых компьютерных технологий, методов системного моделирования в развитии экологического мониторинга, геоинформационных технологий и экспертных систем.

В зависимости от масштабов производимых наблюдений различают следующие виды экологического мониторинга:

• • глобальный;
• • региональный;
• • локальный.

В зависимости от применяемых средств наблюдения выделяют:

• • наземный пеший мониторинг;
• • авиационный легкомоторный;
• • авиационный;
• • космический.

Цель глобального мониторинга — установление контрольного уровня загрязняющих веществ, создание системы раннего предупреждения экологической катастрофы, установление фоновых уровней для основных экосистем, изучение биогеохимических циклов.

В глобальной системе мониторинга используют национальные биосферные заповедники (около 230 заповедников в 65 странах мира и 50 наземных станций глобального экологического мониторинга).

Задачами экологического мониторинга на региональном уровне являются: контроль над фоновыми загрязнениями; наблюдение, оценка, прогноз трансграничных переносов вредных веществ; формирование распределенной базы данных об экологической обстановке в регионе.

Региональный мониторинг является составной частью организационнотехнической системы, обеспечивающей экологическую безопасность государства. В нашей стране существует и постоянно развивается автоматизированная информационно-управляющая система, которая осуществляет подготовку управленческих решений и называется АИУС «Экобезопасность России». Цели системы:

• 1) обеспечение координации деятельности по управлению в области охраны окружающей среды и экологической безопасности;
• 2) интеграция ведомственных информационных систем экологического мониторинга;
• 3) сопряжение информационно-аналитических центров с единой государственной системой экологического мониторинга (ЕГСЭМ);
• 4) создание информационной структуры для природоохранных органов;
• 5) информационная поддержка деятельности Государственного комитета по экологии и природопользованию Министерства природных ресурсов РФ.

Функциональные задачи ЕГСЭМ:

• 1) обеспечение оперативной информации о параметрах, определяющих фактическое состояние экологической обстановки в регионах;
• 2) выработка интегральных оценок и обобщенных данных, отражающих фактическое состояние экологической обстановки в регионе;
• 3) обеспечение прогноза экологической ситуации в регионе;
• 4) обеспечение информации о влиянии экологической обстановки на здоровье людей.

Бюрократические функции ЕГСЭМ:

• 1) контроль соблюдения экологических нормативов;
• 2) контроль выдачи разрешений на использование природных ресурсов;
• 3) формирование и ведение экологических паспортов предприятия (а также лимитов накопления и размещения отходов);
• 4) систематизация результатов экологической экспертизы проектов.

Экологический мониторинг предусматривает наблюдение, оценку и прогноз антропогенных изменений абиотической составляющей биосферы, а также ответных реакций биологических систем на эти изменения, поэтому в нем предусмотрен принцип комплексного сочетания различных видов мониторинга окружающей среды.

Можно выделить следующие разновидности комплексов абиотических параметров: геофизические, метеорологические, гидрологические, океанологические, климатические. Помимо вышеназванных различают мониторинги геофизический и биологический, социально-медицинский.

Геофизический мониторинг включает элементы наблюдения, оценки и прогноза состояния, а также изменения геофизической среды (вместе с загрязнениями окружающей среды радиоактивными и химическими веществами). Кроме того, при этом осуществляются наблюдение, оценка и прогноз состояния крупных геофизических систем (погоды и климата).

Медицинский мониторинг предполагает наблюдение, оценку и прогноз состояния здоровья человека (весь комплекс медицинских статистических параметров). Кроме того, ведется наблюдение и дается оценка состояния наиболее чувствительных к антропогенным воздействиям популяций растений и животных.

Отдельной задачей мониторинга, которая наиболее близка к инженерной промышленной экологии, является мониторинг источников и факторов антропогенного воздействия (прежде всего, имеются в виду промышленные источники антропогенного воздействия). При этом учитывают параметры стационарных источников (например, труб промышленных объектов, выбрасывающих вредные вещества в атмосферу и водоемы), подвижных объектов (транспортные средства).

В задачи промышленного мониторинга должны входить обнаружение выбросов вредных веществ в атмосферу, водную среду, а также контроль над их распространением.

Таким образом, экологический мониторинг должен состоять из геофизического, биологического и медицинского мониторинга антропогенных воздействий.

Из всего вышесказанного следует, что существует большое число признаков классификации видов экологического мониторинга, которые обеспечивают нас информацией. Сбор и обработка информации производятся с помощью разнообразных инструментальных средств наблюдений за состоянием окружающей природной среды. Среди приборных методов контроля особого внимания заслуживают фотографические системы зондирования Земли из космоса, оптико-электронные сканирующие системы, методы инфракрасного пассивного зондирования, микроволнового пассивного зондирования, радиолокационного активного зондирования, активного зондирования в оптическом спектральном диапазоне с использованием лидаров.

Фотографические системы зондирования Земли из космоса используют черно-белые, цветные, спектрозональные снимки при длинах волн 450—950 нм.

Стремление к реализации заданной избирательной способности изображения привело к созданию многозональных аппаратов, производящих фотографирование в нескольких узких интервалах спектра электромагнитных волн. Спектральный интервал съемки задается конкретным типом светофильтра и конкретной светочувствительностью пленки. Технически для каждого интервала предназначается отдельная фотокамера, и многозональная съемка производится синхронно, несколькими камерами одного фотоаппарата. Число камер — от 24 до 48. Выделение отдельных спектральных составляющих на снимке позволяет вычленять определенные типы экологических объектов. Так, например, при фотографировании в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне 700—900 нм хорошо фиксируются земная поверхность, геологические объекты, а изображение растительного покрова, включая леса, сильно ослаблено. Кроме того, снимки в ближнем ИК-диаиазоне эффективно используются для дешифровки гидрографической сети и тепловых аномалий на поверхности суши и воды.

К сожалению, возможность точных измерений на основе фотографического зерна в достаточной степени ограничена, но существуют физические методы измерения световых потоков с очень высокой точностью.

Наряду с приборными методами оценки качества окружающей среды в последнее время широко используют методы биоиндикации и биотестирования. Они основываются на учете живых организмов — тест-объектов, особенно чувствительных к конкретным элементам окружающей среды, т. е. организмов-стеноэков.

Биоиндиксщия — это оценка качества среды по обитающим в ней организмам. Для учета изменений среды составляются соответствующие списки индикаторных организмов.

Биотестирование — метод определения степени токсичности воздействия тех физических, химических и биологических факторов среды, которые потенциально опасны для живых организмов в экосистемах.

Системный подход при биологическом контроле, включающий сочетание качественных и количественных методов оценки, позволяет более или менее объективно охарактеризовать функциональное состояние экосистемы, вскрыть причины нарушения процессов круговорота вещества и энергии. Такой путь исследований дает возможность выявить закономерности изменений сообществ организмов, подверженных антропогенному воздействию, и позволяет прогнозировать состояние экосистемы при изменении внешних факторов.

Термин «экологическая индикация» является синонимом термина «биоиндикация».

Экологическими индикаторами в экологии называют организмы, которые своим присутствием (или отсутствием) в данной среде свидетельствуют о ее специфичности. Все индикаторы обязательно являются организмами-стеиоэками.

Индикаторы можно подразделить на следующие группы:

• • панареальные — проявляют свойства индикаторов на всем ареале. Например, тростник везде служит индикатором почв с избыточным увлажнением;
• • региональные — проявляют индикаторные свойства только в пределах конкретных регионов. Например, сосна обыкновенная в Прибалтике служит индикатором бедности почв, а в Карелии — индикатором выхода скальных пород к поверхности почвы;
• • локальные — проявляют индикаторные свойства лишь в конкретном месте.

Ипдикат — это объект экологической индикации. В зависимости от индиката различают следующие основные виды биоиндикации:

• • индикация состояния атмосферного воздуха;
• • гидроиндикация — индикация состояния воды;
• • литоиндикация — индикация состояния почвы;
• • галииндикация — индикация уровня солености и т. д.

При решении задач биоиндикации и связанных с ними задач экологического прогнозирования необходимо уделять внимание трем основным аспектам:

• • разработке соответствующих методов и моделей;
• • выделению системообразующих факторов и целям прогнозирования;
• • проблеме оценки достоверности получаемых результатов.

Рассмотрим некоторые полезные примеры биоиндикации (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Примеры использования некоторых организмов-индикаторов

Об особенностях среды могут свидетельствовать не только вид, но и изменения во внешнем облике растений, например хлорозы и некрозы. В настоящее время основную роль в контроле над состоянием окружающей среды играют санэпидемстанции. Однако для получения объективных, интегральных оценок загрязненности необходимо применение не только приборных, но и методов биоиндикации. Биотестирование, как правило, не дает возможности установить весь спектр загрязняющих веществ, но позволяет быстро зафиксировать факт присутствия в окружающей среде загрязнения.

Преимущества биоиндикации по сравнению с приборными методами контроля можно свести к нескольким основным положениям:

• • биоиндикация позволяет осуществлять непрерывный контроль над состоянием окружающей среды. Организмы-индикаторы постоянно находятся в данной среде и обмениваются с ней веществом и энергией. В этом случае не имеет значения, в какое время суток и день недели произошел акт загрязнения среды. Индикаторы неизбежно сигнализируют об этом изменениями в своем состоянии или гибелью;
• • биоиндикация позволяет осуществлять объективный контроль над состоянием окружающей среды. Это связано с тем, что организмы-индикаторы не подвержены коррупции. Любой факт загрязнения неизбежно вызовет изменения в их состоянии;
• • биоиндикация позволяет осуществлять интегральный контроль состояния среды. Используя приборные методы, мы не всегда производим анализ всех возможных компонентов, это происходит в силу самых разных причин. Главные из них — техническая сложность многих анализов и их дороговизна. Это часто приводит к тому, что мы не замечаем некоторых компонентов, порой весьма опасных для здоровья человека. В этом случае биоиндикация позволяет быстро оценить, все ли опасные примеси были обнаружены. Так, если приборными методами не было выявлено наличие в среде никаких вредных компонентов, а часть организмов-индикаторов погибла, то это однозначно свидетельствует о том, что в среде присутствует нечто, что было не замечено при проведении анализов.

При активном природопользовании наряду с проблемой истощения ресурсов появилась и проблема ухудшения здоровья населения в результате загрязнения окружающей среды. Здоровье, по формулировке ВОЗ, — объективное состояние и субъективное чувство полного физического, психологического (психического) и социального комфорта. Эго один из важнейших нормативных показателей успешности природопользования в отношении сохранения природы и охраны окружающей (человека) среды.

Предпосылкой хорошего здоровья является контроль над содержанием в средах загрязняющих компонентов (агентов). Уровень химического загрязнения среды оценивают по величине концентрации в ней вредного вещества. Зависимость жизненного состояния организма (Л) от содержания в среде опасного для здоровья химического компонента иллюстрирует рис. 5.9.

Рис. 5.9. Влияние содержания в среде химического агента на жизнедеятельность организма:

С — концентрация химического агента (мг/м³, мг/кг и т. д.) в среде; С_лим и С_лет — лимитирующее и летальное значения экологического фактора (концентрации);

Л_кр и Л_опт — критическое и оптимальное жизненное состояние организма В санитарной охране среды лимитирующее жизненное состояние организма значение концентрации (С_лим) называют пороговой концентрацией.

(Спорог) — Пороговая концентрация соответствует пограничной точке между зоной нормальной жизнедеятельности и зоной угнетения — частный случай лимитирующего значения экологического фактора (Т_тм) (см. рис. 2.2). Значения С_лет, С_лим и С_порог могут изменяться. По величине С_лим (!Г_Л|Ш) определяют значения ПДК загрязнителей. ПДК — это такая концентрация вредного вещества, при которой вещество не оказывает влияния на здоровье особей. Различают ПДК среднесуточную (ПДКсс) и ПДК максимальную разовую (ПДКмр). Более подробно указанные параметры были описаны в параграфе 5.2.

Значение ПДК всегда устанавливают ниже Г_лим во избежание необратимых патологических изменений в живом организме: ПДК = Т_ши/п> где п > 1. Величину ПДК устанавливают с таким запасом (п), чтобы при достижении текущей концентрацией (С) величины ПДК организм не оказался в зоне угнетения. Значения ПДК устанавливают для каждого загрязнителя на основе закона толерантности, рассмотренного в гл. 2.

Данный показатель применяют при характеристике жизненного состояния не только человека, но и животных, и растений. Применительно к организму человека ПДК — содержание вредного вещества в единице массы или объема среды, которое при постоянном контакте или при воздействии в определенный промежуток времени (например, в течение 40 ч работы в неделю) практически не оказывает влияния на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства.

Значения ПДК устанавливают на основе различных токсикометрических оценок. Влияние на здоровье человека конкретного химического вещества (физического агента) зависит от свойств среды: газообразная, жидкая, почва и т.н. ПДК — это норматив, значения которого содержат нормативные документы, например ГОСТы. Эти значения неизменны, постоянны для территории всего данного государства, для данной среды и данного вида ее использования. Например, для природных вод питьевого назначения ПДК для конкретного химического компонента ниже, чем для вод, в которых люди купаются. Но оба значения постоянны для всей территории РФ (от Санкт-Петербурга до Владивостока) и не зависят ни от температуры, ни от давления и т. п., поскольку при их расчете принят некоторый коэффициент запаса п.

Значения ПДК являются ограничивающим фактором для хозяйственной деятельности, и необоснованное их занижение может явиться «тормозом» экономического развития.

На основании ПДК устанавливают значения предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ в атмосферу. Числовые значения ПДВ устанавливают из условия, чтобы содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха не превышало нормативов качества воздуха (соответствующих значений ПДК) для населения (или животного и растительного мира). Единицы измерения ПДВ — г/с или т/год. Этот показатель (декларируемый ПДВ) сравнивают с фактической мощностью выброса (выражаемой в тех же единицах) при контроле и инвентаризации выбросов на производстве. В случае превышения мощности выброса установленного значения на соответствующий источник загрязнения — предприятие — контролирующие службы накладывают штраф в соответствии с действующим законодательством. При поступлении загрязняющих агентов в водную среду в результате производственной (природопользовательской) деятельности, до се начала, на стадии проектирования и согласований на основании ПДК определяют значение НДС — предельно допустимых сбросов. НДС, как и ПДВ, устанавливают для каждого предприятия и для каждого вредного вещества.

Основной принцип установления ПДВ и ПДС — выполнение условия С, < ПДК, где С_х — концентрация данного (/-го) вредного вещества в среде с учетом эффекта разбавления. Значение С, определяет суммарная масса выбросов (? т-) данного агента всех источников (предприятий), т. е.

где V — объем среды с учетом эффекта разбавления.

Таким образом, каждому предприятию администрацией региона должна быть отведена своя квота на поступление данного вредного вещества в окружающую среду. Для разных предприятий устанавливают различные значения ПДВ, и ПДС, по одному и тому вредному веществу. В любом случае, превышать действующие по данному веществу значения ПДК нельзя.

Иногда в силу социальных причин в некоторых регионах РФ для отдельных предприятий устанавливают так называемые временно согласованные выбросы — ВСВ, допускающие повышение загрязнения среды сверх нормы. Это означает, что жизненное состояние человека и некоторых других живых организмов здесь угнетено. Но закрытие или снижение производственной деятельности приведет к повышению безработицы в регионе, другим негативным последствиям. Этим и обусловлен компромисс между здоровьем физическим и психологическим в указанных местностях. Примерами таких территорий являются населенные пункты, расположенные неподалеку от мест трудовой деятельности людей, например угольных шахт.

Управление экологическим качеством окружающей (человека) среды включает следующие этапы:

• • установление нормативов (ПДК) содержания вредных веществ в почве, воде, воздухе, растительном субстрате, продуктах питания и предметах бытового назначения, т. е. установление пределов зоны нормальной жизнедеятельности организма человека относительно данных загрязняющих веществ. Решение этой задачи — предмет особой отрасли знаний (токсикологии, медицины);
• • регламентация поступления вредных веществ в среду, т. е. установление нормативов на сбросы (ПДС) и выбросы (ПДВ) для промышленных предприятий по конкретным веществам и их источникам;
• • прогнозирование переноса и рассеивания вредных веществ в природных средах, процессов превращения этих веществ под влиянием факторов внешней среды (вторичное загрязнение или встречный синтез), т. е. в более широком смысле — прогнозирование качества природной среды. Эти мероприятия осуществляют, как правило, на основе математического моделирования с использованием компьютеров;
• • соблюдение технологических регламентов работы оборудования и производственных инструкций с целью обеспечения требуемых параметров процессов, влияющих на образование выбросов и сбросов;
• • контроль над содержанием вредных веществ в среде, сырье, топливе, материалах, полуфабрикатах;
• • контроль поступления и содержания вредных веществ в природных средах для принятия мер в случае превышения установленных нормативов. Практическую реализацию этого пункта осуществляют, прежде всего, санитарные врачи;
• • мониторинг состояния природной и производственной среды.

Еще одним действенным природоохранным мероприятием служит создание особо охраняемых природных территорий (ООПТ). При постоянных нарушениях замкнутости биотических круговоротов, происходящих в агроценозах, где разомкнутость составляет десятки процентов против сотых долей в норме, возврат экосистемы в устойчивое сбалансированное состояние может длиться многие сотни лет. Отсюда понятна роль невозмущенных человеком территорий, таких как национальные парки, в обеспечении стабильности биотических процессов в биосфере в целом. На таких ненарушенных территориях необходимо прекратить антропогенные энерговложения, происходящие в форме осуществления хозяйственной деятельности, ликвидировать все дороги, которые эксплуатируются с использованием механической тяги, запретить передвижение моторного транспорта по рекам и озерам. Посещение таких территорий людьми допустимо только с целями рекреации (отдыха и восстановления жизненных сил) и только па базе средств передвижения с использованием мускульной силы.

Сегодня человечеством освоено 60% площади суши. При снижении площадей, охваченных антропогенной деятельностью, до 40% (в 1,5 раза), даже при сохранении современной скорости сжигания ископаемого топлива, глобальное изменение круговоротов углерода и накопление диоксида углерода (С0₂) в атмосфере может быть остановлено. Последнее установлено на основании анализа данных глобального мониторинга. Такова роль невозмущенных территорий для стабилизации биосферы.

Таким образом, в целях сохранения биоразнообразия флоры и фауны, а также поддержания целостности биогеохимических циклов естественных экосистем необходимо исключать определенную часть земельных и водных ресурсов региона из хозяйственного использования. Такие частично или полностью исключенные из хозяйственного использования территории относятся к числу особо охраняемых.

Известно, что биоразнообразие сохраняет устойчивость биосферы в целом, поскольку оно обеспечивает большее число связей в экологических системах, сохранность банка генов. Изучение биоразнообразия включает документирование его структуры, состава, глобального распределения и анализ всей иерархии биосистем — от молекул до биосферы; разработку на этой основе рациональных мер по защите биоразнообразия на локальном, региональном и глобальном уровнях с непременным учетом уникальности каждой формы жизни па Земле.

В настоящее время на нашей планете существует более 1,5 млн видов животных и около 500 тыс. видов растений. Следует помнить, что каждый вид занимает собственную экологическую нишу, отвоеванную у других в ходе конкурентной борьбы. Определенная специализация организмов позволяет им, с одной стороны, наиболее полно использовать все пригодное для жизни пространство и источники пищи, а с другой — «обслуживать» друг друга, функционировать на благо всего сообщества, даже если речь идет о хищниках и жертвах. В случае исчезновения вида по каким-либо причинам его экологическую нишу рано или поздно занимает другой вид, способный выполнять те же функции в сообществе, что и исчезнувший вид, т. е. происходит экологическое дублирование. Такого рода распределение видов настолько закономерно, что, зная параметры какой-либо экологической ниши, оказавшейся свободной, можно описать биологический вид, который должен ее занять. Например, важнейшие характеристики вируса СПИДа (синдрома приобретенного иммунодефицита) были предсказаны почти за 10 лет до его широкого распространения в связи с освобождением экологических ниш, занимаемых ранее побежденными медициной инфекционными болезнями.

В настоящее время выделяют пять видов особо охраняемых природных территорий.

Заповедники. На этих территориях исключается любая хозяйственная деятельность. Целью создания заповедников является сохранение в первозданном виде всех природных комплексов на данной территории. Главная задача заповедников — сохранение и восстановление эталонных природных (естественных) экосистем, а также свойственного для данного региона генофонда организмов. Для достижения этой цели любой заповедник призван решать следующие основные задачи:

• • обеспечить охрану флоры, фауны и экосистемы в целом;
• • быть очагом восстановления редких и исчезающих видов;
• • быть плацдармом для научно-исследовательской работы.

Число заповедников в мире на 2010 г. составляло приблизительно 2000. В России история государственной системы особо охраняемых природных территорий берет начало с 1916 г., когда был организован Баргузинский охотничий заповедник. К 1985 г. в России существовал всего 51 заповедник. В 2000 г. их стало уже 99, т. е. за 15 лет число заповедников в России почти удвоилось. К началу 2012 г. число российских заповедников составило 103.

Биосферные заповедники. Они, как правило, бывают приурочены к определенным природным ландшафтам. Целью создания таких заповедников являются главным образом сохранение и изучение естественного хода природных процессов и явлений, генетического фонда растительного и животного мира, отдельных видов и сообществ растений и животных, типичных и уникальных экосистем. В мире число биосферных заповедников на 2010 г. составляло приблизительно 570. В России их число равнялось 39. Наиболее известные из них — Приокско-Террасный государственный природный биосферный заповедник, Байкальский государственный природный биосферный заповедник, Баргузинский государственный природный биосферный заповедник. Лапландский государственный природный биосферный заповедник.

Национальные парки. Эти особо охраняемые территории выполняют две основные функции — охрану флоры и фауны и отдых населения. Как правило, национальный парк бывает разделен на две части — заповедную и парковую. На 2013 г. в России было создано 39 национальных парков. Среди наиболее известных следует назвать национальные парки «Приэльбрусье», «Припышминские боры», Прибайкальский национальный парк.

Заказники. Это особо охраняемые территории, создаваемые на срок 10—20 лет для охраны определенного биологического вида. Заказник — своеобразная форма ООПТ, предусматривающая довольно широкие пределы регламентации хозяйственного и иного использования территории — от полного запрета хозяйственной деятельности до охраны лишь отдельных компонентов природной среды; а также собственности земель (с изъятием у собственника и без изъятия) и подчинения (регионального всех уровней и федерального). Их статус обозначен в Федеральном законе от 14 марта 1995 г. № ЗЗ-ФЗ «Об особо охраняемых природных территориях» (разд. 5, ст. 22). В 2010 г. в России действовало 68 заказников федерального значения общей площадью около 200 тыс. км² в 44 субъектах РФ. Всего же государственных заказников всех уровней около 3000. Единого государственного органа, осуществляющего управление заказниками федерального значения, нет. Большая часть (55) заказников напрямую или опосредованно подчинена Департаменту охраны и рационального использования охотничьих ресурсов Министерства сельского хозяйства РФ, 11 заказников подчинены Департаменту особо охраняемых природных территорий и объектов Министерства природных ресурсов РФ; из них восемь находятся под управлением заповедников, например заказник «Елогуйский» — под управлением Центральносибирского биосферного заповедника. Некоторые заказники не имеют собственной администрации и штата и находятся иод управлением специально созданных региональных ведомств. При этом непосредственная охрана территории заказника возлагается на региональные подразделения охотнадзора, рыбнадзора и др.

Большинство заказников федерального значения являются комплексными (экосистемными), т. е. в них разрешена лишь хозяйственная деятельность, не связанная с серьезными нарушениями природных комплексов. Как правило, в заказниках федерального значения запрещены промысловые охота и рыболовство. Значительная часть заказников осуществляет охрану особо ценных водно-болотных угодий, внесенных в списки Рамсарской конвенции (заказники «Кабанский», «Пуринский» и др.).

Памятники природы. Это уникальные или типичные природные объекты, представляющие особую научную и историко-культурную ценность. В России на конец 2013 г. насчитывалось 936 памятников природы.

Считается, что для сохранения территории какого-либо государства в хорошем состоянии площадь ООПТ должна составлять не менее 30% площади всего государства. В России площадь ООПТ составляет менее 1% территории.

Выяснено, что наиболее подходящей для ООПТ формой является круг. Это связано с тем, что при равной площади круг имеет наименьший периметр по сравнению с другими геометрическими фигурами.

Для определения размеров ООПТ используют теорию островной биогеоценологии.

где S — число биологических видов, обитающих на данной территории; S₀ — определенная константа для данной территории; А — площадь ООПТ; Z — территориальная константа, постоянная для каждой климатической зоны. Ее значение по климатическим зонам колеблется в пределах 0,18—0,35;

Расчеты показывают, что в лесной зоне и в пустыне минимальная площадь ООПТ составляет 250 000 га, в Арктике и Антарктике — 1 000 000 га, в лесостепной зоне — 50 000—100 000 га, в степи — 10 000 га.

Наиболее уязвимыми являются экосистемы севера, именно поэтому для обеспечения сохранения видового разнообразия площадь ООПТ в этих районах должна быть столь велика. К глубоким разрушениям экосистем тундры приводит хозяйственная деятельность человека: «шрамы» от колес и гусениц машин сохраняются годами (ягельники восстанавливаются через десятки лет), в местах строек появляются необратимые изменения рельефа и глубокая эрозия грунтов. Поэтому необходим строжайший контроль использования уязвимых тундровых сообществ. Тундра служит прекрасным пастбищем для оленей, ценным охотничьим угодьем.

Ранимыми являются экосистемы зоны полупустынь. В саванне иод влиянием деятельности человека количество крупных зверей сильно сократилось, происходит процесс трансформации сообществ саванны. Это приводит к неумеренному разрастанию колючих кустарников. Местное население для уничтожения этих кустарников применяет огневую чистку, что приводит к резкому снижению продуктивности растительного покрова. На распаханных землях саванны выращивают зерновые и клубневые культуры, хлопчатник, арахис, сахарный тростник. По одному из проектов Международной программы «Человек и биосфера» проводятся комплексные исследования и изучение влияния хозяйственной деятельности человека и практики землепользования на пастбищные угодья саванн.

Легко уязвимы перед антропогенным влиянием влажные тропические леса. Это связано с тем, что они произрастают на чрезвычайно бедных биогенными элементами почвах. Основная масса биогенов сосредоточена в живой биомассе. При вырубке такого леса большинство макроэлементов теряется, и восстановление растительности на подобных территориях чрезвычайно затруднено. Сезонные тропические леса, произрастая на более богатых гумусом красновато-бурых почвах и красноземах, более устойчивы к внешним воздействиям.

Первичные тропические леса почти на половине естественного ареала заменены вторичными лесами или травянистыми сообществами. Главные причины сокращения этих лесов — подсечно-огневое земледелие, выжигание лесов под пастбища, лесоразработки. Особенно быстро сводятся влажные тропические леса.

Учитывая исключительную роль тропических лесов в нормальном функционировании и развитии всей биосферы (биологическая продуктивность, поддержание газового и водного режима, сохранение разнообразия жизненных форм на Земле), охране тропических лесов посвящены программы международных организаций — ЮНЕСКО (Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры), ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН), МСОП (Международный союз охраны природы).

Непременным условием благополучия человека на нашей планете является сохранение части всех биомов в первозданном виде. Определение соответствующих количественных значений — ближайшая задача и ученых, и администраторов различного уровня.

Очевидно, что избыточная численность населения в неблагоприятных для ведения хозяйства климатических зонах (например, Крайний Север, полупустыни, пустыни, саванны) и в дальнейшем будет обусловливать интенсивное переселение части людей из них в экологически более выгодные зоны. Но такое переселение теоретически может стать еще одним антропогенным фактором, оказывающим негативное воздействие на флору и фауну, и привести к сокращению численности многих биологических видов. Здесь возникает необходимость рассмотреть основные причины, из-за которых происходит сокращение видового разнообразия в биосфере.

Как известно, многие биологические виды находятся в настоящее время под угрозой уничтожения. Причины этого в большинстве случаев могут быть самые разные, но наиболее часто к сокращению численности тех или иных биологических видов приводят следующие факторы:

• • нарушение биотопа (50% случаев);
• • прямое добывание (28%);
• • прямое уничтожение (17%);
• • болезни и гибель (2%);
• • беспокойство (2%);
• • загрязнение (0,5%);
• • причины не установлены (0,5%).

В зависимости от требовательности к биотопу и, следовательно, устойчивости к неблагоприятным воздействиям все виды можно подразделить на следующие категории:

• • виды, находящиеся в безопасности. Эти биологические виды характеризуются следующими признаками:
  • а) используют местообитания, созданные или преобразованные человеком;
  • б) не испытывают на себе отрицательного воздействия человека и имеют обширный ареал;
• • виды, находящиеся иод угрозой уничтожения. Для них характерны следующие признаки:
  • а) требуют больших специализированных биотопов и плохо переносят вмешательство человека;
  • б) имеют очень малые ареалы, часто являются видами-эндемиками (островной ареал).

Таблица 5.2

Сравнительная характеристика видов, находящихся и не находящихся под угрозой уничтожения

Данные табл. 5.2 позволяют сделать вывод о том, какие виды будут существовать в биосфере еще долго, а о сохранении каких следует заботиться.

В настоящее время происходит уменьшение генетической базы развития сельскохозяйственных культур и пород скота, что приводит к снижению их продуктивности, делает их все более уязвимыми к болезням, воздействию сорняков, химизации и т. п. Многие из традиционных культур и пород вырождаются; при этом возможности для создания новых продуктивных видов подчас отсутствуют. Трагический итог природопользования развивающихся стран — исчезновение традиционных видов флоры и фауны, которые обеспечивали региональное биоразнообразие. Но это и глобальная экологическая проблема. В настоящее время во влажных тропических лесах Азии, Африки и Латинской Америки находится большая часть всех видов растений и животных, обитающих на планете. С I960 г. треть прироста сельскохозяйственной продукции в европейских странах обеспечивалась новыми видами и сортами, созданными на основе селекции генетического материала из тропических регионов. Около 70% генофонда размещено в развивающихся странах, не имеющих возможностей для его сохранения и развития.

В научной литературе высказано мнение о том, что многие «дикие» виды могут выжить только при условии изъятия из хозяйственной деятельности не менее 30% обитаемой поверхности суши, на что современное человечество пойти не в состоянии. Таким образом, в XXI в. неизбежно дальнейшее вымирание многих представителей биологических видов.

Тропические леса, покрывая сегодня до 40% площадей экваториальных стран, являются одной из самых продуктивных систем, но наименее устойчивой к различного рода антропогенным воздействиям. Дело в том, что здесь, вследствие благоприятных климатических условий, метаболические процессы идут в ускоренном темпе, и биологический круговорот веществ наиболее приближен к идеальному: показатель разомкнутости К ~ 0, т. е. вся синтезированная за сезон биомасса расходуется на дыхание. Таким образом, валовая первичная продукция продуцентов тропических лесов максимально утилизируется значительным числом различных консументов и в почвах откладывается мало не потребленного органического вещества, которое в дальнейшем должно преобразоваться в гумус. Почвы тропических лесов значительно беднее, но плодородию, чем, например, почвы черноземной зоны России. Важнейшими причинами истощения тропических лесов являются традиционная для этих мест подсечно-огневая система земледелия, экспорт древесины, использование ее в качестве топлива.

Попытки восстановления традиционных лесных тропических экосистем не дают обнадеживающих результатов. Свободные от леса территории тропиков подвергаются сильному воздействию солнечного излучения, осушаются ручьи и реки, гибнут микроорганизмы верхних горизонтов почв. Почвогрунты (эдафотоп) претерпевают необратимые структурные изменения. На местах, где произрастала пышная растительность, формируются саванны и пустыни, биоразнообразие сужается. Считается, что для поддержания экологической стабильности природных систем необходимо, чтобы примерно 33% территории было занято лесом.