Бассейновые технологии экологизации цивилизации, её экономики, природопользования и образования

БАССЕЙНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЦИВИЛИЗАЦИИ, ЕЁ ЭКОНОМИКИ, ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ОБРАЗОВАНИЯ

В ХХI веке цивилизация человечества, перешагнувшая рубеж своей численности в 7 млрд. человек, перешла к глобальным масштабам уничтожения биосферы (глобальной экосистемы планеты). На планете Земля изменяется климат, загрязняется окружающая среда. Одной из причин является неадаптированность антропогенных систем к бассейновым системам планеты. В рамках концепции системно-пространственного подхода, с точки зрения автора, «экология суши» — это, прежде всего, наука о бассейновых природных системах, а «экологизированная экономика» — это наука экологически рентабельного природопользования человечества в условиях бассейновых систем природных комплексов суши.

Основу окружающего нас материального мира составляют природные средообразующие системы различных масштабов. На планетах солнечной системы функционируют внутрипланетные и поверхностные средообразующие системы. На нашей планете функционируют как типичные планетарные системы (геологические, атмосферные, гидрологические, гидрорельефные и другие средообразующие системы), так и уникальная средообразующая система — глобальная экосистема (биосфера). Развитие их идёт по функциональным и пространственным законам. Общий закон систем гласит: «Формирование и эволюционное развитие систем окружающего материального мира протекает за счёт средообразующих систем, распространённых в иерархически подчинённых подуровнях, при сбалансированном взаимодействии с адаптированными к ним средоиспользующими системами». Закон пространственной организации поверхностных систем планет с атмосферой и с круговоротом веществ формулируется следующим образом: «Для планет, имеющих атмосферу с круговоротом веществ, характерно формирование эрозиционно-бассейновой структированности поверхности суши». Для нашей планеты с развитыми формами жизни характерен ещё и закон бассейновой организации биосферных (глобальных экосистемных) функциональных единиц, со следующей формулировкой: «Эрозиционно-бассейновая структурированность поверхности суши способствует формированию функциональных биосферных единиц суши с бассейновой зональностью по увлажнению почвенного, растительного покрова, c условиями для биоразнообразия форм жизни».

В современный момент исследованиям малой бассейновой структурированности природных систем суши не уделяется должного внимания. Тем не менее, малые водосборы с руслами для ручьёв и сезонных водотоков имеют глобальную распространённость от пустынь до ледниковых ландшафтов. Во всех природных зонах континентов они выполняют функции дренажа, имеют первостепенное значение в обеспечении биоразнообразия форм жизни, прохождения процессов почвообразования, обеспечивают благоприятными условиями всё человечества нашей планеты. Наличие малых гидросетей фиксируется по космическим снимкам, по данным научных и туристических экспедиций по всех уголках планеты, в том числе во всех пустынях мира и в Антарктиде. Системы круговорота воды во взаимодействии с геологическими структурами обеспечивают формирование открытых и закрытых водосборных комплексов. Основой всех макро и средних водосборов являются малые водосборы с усреднённой площадью в 3,5 км². Эти малые водосборы являются гидрорельефными единицами поверхности всей суши. Численность их составляет около 42 млн. 600 тысяч. К их зональности по увлажнению адаптированы микроорганизмы, обеспечивающие почвообразовательные процессы, автотрофы, гетеротрофы, сапрофиты. Поэтому на малых водосборах формируются малые экосистемные пространственные единицы (биосферные единицы). Их численность совпадает с численностью малых водосборов. Благодаря особенностям рельефа и микроклимата в каждом водосборе, экосистемы многочисленных малых водосборов обеспечивают формирование биоразнообразия форм жизни.

На малых водосборах, помимо средообразующих систем (среди них автотрофы), функционируют средоиспользующие системы. К средоиспользующим системам относят системы вирусов, микробов, сапробных и гетеротрофных организмов. Они в различной степени адаптированы к бассейновым природным системам планеты. Устойчивость функционирования систем зависит от сбалансированного взаимодействия средообразующих и средоиспользующих систем. Длительное развитие Вселенной и планетных систем было бы не возможно, если бы не действовал закон устойчивого функционирования систем. Закон устойчивого функционирования системы гласит: «Функциональные параметры средоиспользующих систем прямо пропорционально зависят от функциональных параметров средообразующих систем и соотношение их выражается в сбалансированности подсистем». Численность, биомасса малоподвижных гетеротрофов эволюционно сбалансирована с возможностями кормовой базой малых водосборов. Активные формы гетеротрофов способны использовать территориальные условия и источники кормов с других водосборов. Таким образом, появляются ложноавтономные средоиспользующие системы. Человечество пошло ещё дальше — использование водных и других ресурсов из соседних бассейнов или даже регионов, искусственное повышение плодородия почв, внедрение искусственных источников энергии позволило создать глобальные антропогенные ложноавтономные системы. Но гетеротрофная, средоиспользующая сущность этих систем не изменяется. При преобладании гетеротрофов на малых водосборах по численности, по размерам площадей захваченных земель над автотрофами наблюдаются нарушения баланса, которые носят название «гетеротрофизация среды». Сверхбалансное увеличение численности некоторых групп гетеротрофов на одной или нескольких биосферных единицах ведут к локальным нарушениям. Огромные сверхбалансовые увеличения численности гетеротрофов на большом числе малых водосборов ведут к разрушению фитоценозов на огромных земных территориях. Значительные нарушения большого числа биосферных единиц могут привести к разрушению значительной части средообразующих систем живой и неживой природы на планете. Примером современного глобального нарушения баланса средообразующих систем неадаптированным развитием средоиспользующих систем является уничтожение природных комплексов человечеством. Расцвет цивилизации человечества идёт за счёт использования минеральных, геологических, водных, почвенных, атмосферных и других ресурсных запасов планеты, а так же уничтожения современных средообразующих систем — фитоценозов, захвата их территорий.

Основная причина конфликта человечества с природой Земли заключается в уничтожении экосистем малых бассейновых комплексов в ходе создания сплошных антропогенных территорий, что ведёт к деградации биосферы в целом. Бассейновые экосистемные комплексы открытых и закрытых водосборов Земли за счёт своей многочисленности обеспечивают высокую степень надёжности глобальной средообразующей системы от различных видов воздействий и нарушений. Но сплошное развитие антропогенных систем привело к настоящему времени уничтожению более 60% экосистем планеты. На освоенных территориях нарушена естественная дренажная сеть и почвообразовательные процессы, идут эрозиционные процессы, падает плодородие почв, происходят наводнения и подтопления территорий. Уничтожение целостности гидрорельефных единиц суши и располагающихся на их водосборах биосферных единиц идёт из-за повсеместного проведения человечеством сплошного стихийного освоения пространства, ведущего к гетеротрофизации среды.

С 1999 года автором проводятся полевые исследования малой гидросети и их экосистем на территории Российской Федерации. В 2013 году на средства ВОО «Русское географическое общество» и Министерства природных ресурсов и экологии правительства Омской области с педагогами и обучающимися университетов, школ, детских домов, учреждений дополнительного образования проведена учебно-исследовательская работа по инвентаризации малой гидросети на территории 14 районов Омской области, 3 районов юга Тюменской области, двух акиматов Республики Казахстан. По космическим снимкам проводится учёт малой гидросети в различных природных зонах нашей планеты. Проведение исследований малой бассейновой структурности биосферы, оценка их состояния, инвентаризация малых водосборов и их экологическое зонирование позволяют объективно дать оценку состояния биосферных единиц и биосферы в целом. Переход к решению природоохранных проблем малых водосборов позволяет прекратить процесс бездумного сплошного уничтожения экосистем Земли. Суть его в тиражировании работ по созданию на малых водосборах каркасов двух видов — активных и природоохранных. Активные каркасы создаются из земель активной антропогенной деятельности, природоохранный — из земель с различной степенью ограничений природопользования для сохранения экосистем живой природы и гидросетей неживой природы.

В настоящее время размеры сельскохозяйственных полей, лесных наделов, селитебных и промышленных комплексов превышают размеры малых водосборов. Эти земли сплошного природопользования нарушают бассейновые принципы организации поверхностного стока на территории суши планеты. Эти нарушения ведут к появлению подтапливаемых территорий, нарушают почвообразовательные процессы, усиливают эрозиционные процессы, уменьшают площади растительного покрова планеты на огромных площадях, ведут к падению функциональных показателей биосферы в целом. Примеры следующие. Территория города Омска постоянно подвергается паводковым наводнениям. Причиной является разрушение на территории разрастающегося города более 120 русел сезонных водотоков. По области идёт падение плодородия почв. При обследовании сельскохозяйственных полей левобережья вдоль Камышловского Лога на территории Исилькульского района были обнаружены более 80 русел сезонных водотоков. По ним ежегодно в озёра Камышловского Лога уходят сотни тонн взвесей плодородного слоя земли. И таких примеров можно привести десятки по каждому району Омской области, региону России, любому государству. И хотя глобальные исследования природных систем и влияние на них антропогенных начались с конца 60-годов 20 века, но и в современный период развитие человеческой цивилизации до сих носит ненаучный, стихийный, видовой, антропогенно-гетеротрофный, сплошной характер.

Использование законов пространственной организации природных комплексов, адаптация антропогенных систем и всех видов антропогенной деятельности к бассейновой структурированности рельефа планеты — это путь адаптации нашей цивилизации к биосфере Земли. Для прекращения процессов уничтожения биосферы, сохранения биоразноообразия, редких видов растений и животных, обеспечения безопасности территорий от подтоплений и потери плодородия почв, необходимо проведение инвентаризации всех малых водосборов, их экосистем, проведение их экологического зонирования. Для приоритетных водосборов необходимо создание проектов и закрепление границ экологических каркасов территорий. Необходимо все существующие и развиваемые виды деятельности и технологий адаптировать к малой бассейновой структурированности территорий. Адаптация заключается, прежде всего, в уменьшении площадей или в техническом приспособлении промышленных, сельскохозяйственных, лесохозяйственных объектов и территорий к условиям малых водосборов, к природному зонированию экосистем по увлажнению на этих водосборах. Для сохранения большей части малых водосборов, выполняющих важные биосферные функции, необходимо регламентировать деятельность природопользователей с выделением на их землях биосферных сервитутов. Эти пространства с ограничением природопользования создадут условия для сохранения биосферных функций малыми водосборами на антропогенно освоенных территориях, ограничат сплошное и полное уничтожение биосферных единиц — составных компонентов глобальной системы.

Переход к промышленным, сельскохозяйственным, лесохозяйственным и селитебным объектам небольших размеров позволит сохранить хотя бы часть основных средобразующих функций большего числа малых водосборов. Для выполнения этих природоохранных работ требуется инвентаризация, создание банка биосферных единиц, проведение их экологического зонирования, выделение экологических каркасов хотя бы с сервитутным ограничением природопользования. Эти мероприятия являются обязательными для сохранения функциональных свойств биосферы нашей планеты. В тех случаях, когда малопространственными строительными объектами нельзя обойтись, и они выходят за пределы малых водосборов (например, масштабные промышленные и торговые объекты), необходима разработка компенсирующих инженерно-технических систем (искусственных дренажных систем, территорий с искусственным озеленением).

Остановить развитие антропогенных систем невозможно. Но мы обязаны модифицитровать, адаптировать, приспособить все объекты промышленности, градостроительства, сельского хозяйства, лесного хозяйства и другие к малой водосборной структурности территорий суши (к биосферным единицам).

Экономика нашей цивилизации носит антропоцентрический характер и представляет собой систему безвозвратных кредитов у природы нашей планеты Земля. Биосферно-ориентированная экономика должна включать средообразующие услуги, которые должны использоваться для сохранения природных комплексов малых водосборов. Эффективность биосферно-ориентированной экономики заключается не просто в развитии антропогенных систем, но и в восстановлении, компенсации, реконструкции, в сохранении гидросетей и экосистем малых водосборов, на территории которых осуществляется природопользование. У бассейновых экосистем забираются земли, нарушается рельеф, гидросети, уничтожается растительный покров и животный мир, и всё это для создания антропогенных систем. Но биосфера Земли через малые водосборы обеспечивает человечеству средообразующие услуги. Эти услуги должны быть оплачены в виде экологического зонирования освоенных территорий всех малых водосборов. Подобная практика должна быть закреплена в государственных и международных юридических законах. Сами принципы экономических расчётов рентабельности должны быть экологизированы на основе расходов на поддержание биосферной функциональности малых бассейновых структур на поверхности суши нашей планеты.

Решение глобальных экологических проблем лежит через проектирование экологических каркасов, проведение экологического зонирования если не 42 млн малых водосборов нашей планеты, то, по крайней мере, значительной их части по критериям приоритетности. Экологическое зонирование малых водосборов позволяет значительно сгладить глубину конфликта, даёт время на совершенствование промышленных технологий и гарантирует безопасное развитие цивилизации на длительный период времени. Все эти перечисленные мероприятия требуют соответствующее финансовое, методическое, картографическое, инструментальное обеспечение, подготовку кадров по ряду специальностей (в том числе по экологическому бассейновому землеустройству), разработку программ по обеспечению бассейново-экосистемной грамотности природопользователей.

Концепция средообразующих и средоиспользующих систем позволяет определить направление целей и задач, стратегию и тактику действий в охране природы от антропогенного воздействия. Эти моменты важны не только для инновационного развития охраны природы, но в эффективной экологизации образования подрастающего поколения. Автором разработаны учебно-исследовательские программы «Эколог-эксперт экосистем малых водосборов» для работы педагогов дополнительного образования, учителей географии и биологии с обучающимися младших, средних и старших классов. Эти программы предназначены для образовательной деятельности на занятиях кружков, во время экспедиционных учебных исследований и мониторинговых наблюдений за малыми водосборами. В течение 2013 года Областным детско-юношеским центром туризма и краеведения для обучающихся реализованы учебно-исследовательские проекты «Инвентаризация биосферных единиц». К исследованиям малых водосборов привлечены около 300 обучающиеся школ Омской, Тюменской области, городов Омска, Тюмени, Ишима, Астаны и Атбасара. В течение года работает очно-заочная школа «Эколог-эксперт». В течение ряда лет на базе школ создаются учебно-исследовательские отряды по мониторингу и инвентаризации малых водосборов и их экосистем, начаты работы по созданию проектов Красной книги биосферных единиц, Фонда информации по биосферным единицам мира.

ПУБЛИКАЦИИ

• 1. Лапенко А., Тимиров Р., Бочарова Л. И., Валитов Р. Г. Исследование и охрана гидроэкологического каркаса бассейнов притоков реки Оми на территории города Омска и его пригородов / Всемирный день охраны окружающей среды: материалы Открытой науч.-практ. Конф.3 июня 2011 г. / под ред. А. Н. Королёва. — Омск: Изд-во АНО ВПО «Омский экономический институт», 2011. — 173 — 176 с.
• 2. Валитов Р. Г. Проблемы степных малых водосборов на территории сёл и сельскохозяйственных угодий (стр. 247 — 251) Сибирская деревня: история, современное состояние, перспективы развития: сб. науч. Тр.: в 3 ч. — Омск: ООО «Издательский дом «Наука», 2012. — Ч. Ш. — 300 с.
• 3. Валитов Р. Г. Системные законы природы и проблемы сохранения функционирования биосферы, её биоразнообразия (стр. 156 — 158) Природные ресурсы, биоразнообразие и перспективы естественнонаучного образования: Материалы международной научно-практической конференции, посвящённой памяти Ирины Викторовны Бекишевой — учёного и педагога. Омск, 2012. 237 с.; илл.
• 4. Валитов Р. Г. Исследование воздействия антропогенных систем на экосистемы малых бассейнов природных комплексов Омской области. /Известия Омского регионального отделения Всероссийской общественной организации «Русское географическое общество». 135 лет Омского отделения РГО в 300-летний истории г. Омска. Выпуск (12) 21. — Омск: Изд-во «Амфора», 2012. — 274 с.
• 5. А. С. Фролова, С. Н. Калкенов, Р. Г. Валитов. Инвентаризация ручьёв в средней и южной части Большереченского района для охраны бассейновых экосистем. / 85 Всемирный день охраны окружающей среды (Экологические чтения- 2012): материалы III Открытой научн.-практ. конф. с междунар. участием под ред. к.б.н. А. Н. Королёва.