Разумовский В.М. (ред.) Экология и природопользование

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ»

КАФЕДРА РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭКОНОМИКИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

ЭКОЛОГИЯ

И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ИЗДАТЕЛЬСТВО

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ

2011

ББК 65.28я73

Э 40

Рекомендовано научно-методическим советом университета

Э 40 Экология и природопользование: учеб. пособие / Под ред. д-ра

геогр. наук, проф. В.М. Разумовского. – СПб. : Изд-во СПбГУЭФ,

2011. – 167 с.

ISBN 978-5-7310-2647-5

В учебном пособии рассматривается ряд тем, входящих в учебные

программы дисциплины «Экология и природопользование», касающихся

устойчивости и эволюции природных систем, экологических основ экс-

плуатации природных ресурсов, в т. ч. минеральных, водных, лесных,

экологизации хозяйственной деятельности с помощью ресурсно-

циклового подхода, а также проблемы, связанные с современным эколо-

гическим законодательством, и направления его совершенствования.

Учебное пособие «Экология и природопользование» предназначено

для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 022000 «Эко-

логия и природопользование», профиль «Природопользование», «Эколо-

гия и природопользование».

ББК 65.28я73

Под ред. д-ра геогр. наук, профессора В.М. Разумовского

Рецензенты: д-р экон. наук, профессор А.М. Малинин,

д-р экон. наук, профессор С.А. Уваров

ISBN 978-5-7310-2647-5

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ........................................................................................................ 4

I. Устойчивость и эволюция природных систем

(канд. геогр. наук, доц. В.А. Гвоздев) ................................................................ 5

II. Экологические основы эксплуатации природных ресурсов ................... 13

1. Экологические основы недропользования

(д-р геогр. наук, проф. В.М. Разумовский, канд. экон. наук, доц.

С.Д. Воронцова, д-р экон. наук Л.Э. Лимонов) ......................................... 13

2. Экологические основы водопользования (канд. экон. наук,

доц. В.В. Петров, канд. экон. наук Н.Д. Слободина) ............................... 44

3. Экологические основы лесопользования (д-р геогр. наук, проф.

В.М. Разумовский, канд. геогр. наук, доц. Т.И. Косовцова) .................... 69

III. Ресурсно-цикловой подход к экологизации природопользования

(канд. экон. наук, доц. Н.А. Ермакова) ........................................................... 81

IV. Экономическая эффективность использования инвестиций

природоохранного назначения (канд. экон. наук, доц. П.Б. Михайлов) .......... 99

V. Государственное управление в сфере охраны окружающей среды

и природопользования (канд. биол. наук, доц. Н.С. Иванов) ..................... 110

VI. Природопользование и охрана окружающей среды в современном

законодательстве (канд. экон. наук, доцент Н.Б. Беляева) ........................ 140

ПРЕДИСЛОВИЕ

Цель учебного пособия – способствовать освоению студентами ос-

нов экологических знаний, ознакомить их с современными проблемами

сохранения природного разнообразия, рационализации природопользова-

ния и управления экологической обстановкой, развитие у будущих эконо-

мистов экологического мышления – одной из основ комплексного подхо-

да к принятию экономических и политических решений.

В пособие включены материалы по наиболее динамичным темам

курса «Экология и природопользование», отражающие современные

представления об устойчивости и эволюции экосистем, методах их изуче-

ния и мониторинга, рационализации природопользования, а также содер-

жащие новейшие сведения относительно совершенствования государст-

венного управления в сфере окружающей среды и природопользования и

экологического законодательства.

Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей,

изучающих курс «Экология и природопользование».

I. УСТОЙЧИВОСТЬ И ЭВОЛЮЦИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ

При изучении проблемы устойчивости природных систем необходи-

мо учитывать, что это свойство вторично и проявляется на фоне эволю-

ции, сукцессии экосистем. Сукцессией называют последовательную сме-

ну биоценозов, преемственно возникающих на одном и том же местооби-

тании под влиянием внешних и внутренних природных факторов или в

ходе антропогенного и техногенного воздействия. Выделяют начальные,

промежуточные и конечные (климаксные) стадии сукцессии.

Причиной сукцессии служит стремление сообществ живых орга-

низмов, составляющих биоценоз на данном местообитании, максимально

полно усвоить поступающую энергию и минимизировать энергетические

потери. Каждый биоценоз стремится создать максимально благоприят-

ные для своего существования условия, максимально защититься от воз-

действия внешних процессов. Вспомним хорошо известный пример сук-

цессионного ряда: лесное озеро – болото – березовый лес – смешанный

лес – бореальный хвойный лес. Схематически развитие сукцессии можно

представить себе следующим образом. В лесном озере идеальные усло-

вия для развития населяющего его биоценоза, и, соответственно, все ви-

ды активно размножаются, в результате достаточно быстро котловину

озера заполняет отмершая органика и условия становятся абсолютно не

пригодными для жизни первичного биоценоза. Но этот биоценоз создал

условия для существования болотных ценозов. Болотная растительность

также интенсивно развивается, увеличивая мощность сплавины, состоя-

щей из отмерших растений. В какой-то момент эта сплавина отсекает

растения от подземных вод и образуется верховое болото, ценозы кото-

рого зависят от количества атмосферной влаги, и прежние сообщества

сменяются другими. Один из возможных вариантов дальнейшего разви-

тия – березовый лес, поскольку для березы необходимо много влаги,

простор, обилие света, которые сокращаются с увеличением плотности

древостоя. Поэтому березовый лес – временное сообщество, и его, по ме-

ре формирования благоприятных условий для других пород (в том числе

тенелюбивых), постепенно сменяет смешанный, а затем и хвойный лес.

Заметим, что при сукцессионном развитии меняется размер отдельных

организмов – травянистую растительность сменяет древесная, т.е. боль-

шой урожай заменяют организмы большой биомассы, тем самым проис-

ходит уменьшение энтропийных процессов в биотопе, сравнительно про-

стые пищевые цепочки заменяются сложнейшими трофическими сетями,

пространство экотопа в разное время суток эксплуатируют различные

популяции, чьи представители ведут ночной, сумеречный, утренний об-

раз жизни. Можно сказать, что для климаксного этапа в целом характер-

но большое природное разнообразие.

Необходимо отметить, что цели природной сукцессии и природо-

пользования, как правило, не совпадают, поскольку человечеству прихо-

дится прерывать естественный ход сукцессии и в одних и тех же место-

обитаниях из десятилетия в десятилетие выращивать урожай. Это важ-

нейшее противоречие между природой и обществом, которое заставляет

человечество вкладывать все больше сил, энергии, средств для получения

урожая. Почвы постепенно теряют свои природные свойства и превраща-

ются в субстрат, требующий все в больших количествах искусственных

удобрений и новейших сельскохозяйственных технологий. Следователь-

но, получаемая продукция по качеству все менее соответствует здоровому

образу жизни.

С учением о природных сукцессиях тесно связаны современные

представления об устойчивости экосистем. Общепринятое представление

об устойчивости экосистем еще не сложилось, существуют теоретические

разработки А.Д. Арманд, А.Г. Исаченко, В.М. Разумовского, в которых

дается примерно близкое определение этого понятия. Устойчивость эко-

системы – способность сохранять свою структуру и функциональные

особенности при воздействии внешних факторов и внутренних процессов.

При превышении некоторой критической величины воздействия экоси-

стема теряет устойчивость, возникают отрицательные связи, которые мо-

гут привести к еѐ разрушению.

В совокупном воздействии среды выделяются факторы, которые

сильнее всего ограничивают успешность жизни организма. В наиболее

общем виде эту закономерность формулирует закон толерантности

В. Шелфорда: лимитирующим фактором процветания организма (вида)

может быть как минимум, так и максимум экологического воздействия,

диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерант-

ности) организма к данному фактору. Закон минимума Ю. Либиха детали-

зирует: выносливость организма определяется самым слабым звеном в це-

пи его экологических потребностей, т. е. жизненные возможности лими-

тируют экологические факторы, количество и качество которых близки к

необходимому для организма или экосистемы минимуму; дальнейшее их

снижение ведѐт к гибели организма или деструкции экосистемы.

О реакции системы на внешнее воздействие повествует принцип Ле

Шателье–Брауна: при внешнем воздействии, выводящем систему из со-

стояния устойчивого равновесия, это равновесие смещается в том направ-

лении, при котором эффект внешнего воздействия ослабляется.

По реакции системы на внешнее воздействие их разделяют на силь-

ные и слабые. Первые при сильном воздействии могут изменять свои под-

системы, сохраняя целостность, вторые меняют структуру, приспосабли-

ваясь к новым условиям.

Механизмы устойчивости экосистем:

- Круговорот вещества и прохождения энергии.

- Трофическая структура экосистемы.

- Природное разнообразие.

Попробуем рассмотреть проблему устойчивости экосистем с пози-

ций энергетики экосистемы. Энергия поступает через продуценты, расти-

тельные сообщества, причем на фотосинтез уходит только 1% поступаю-

щей на местообитание энергии, остальные 99% идут на нагревание лито-

сферы и гидросферы; полученное тепло в ходе энтропийных процессов

передается другим компонентам. Следовательно, если мы будем менять

поступаемое на фотосинтез количество энергии (1%), система изменится.

Уменьшая количество растений, в частности, вырубая леса, мы можем

существенно снизить это значение. В нашей стране были произведены

расчеты устойчивости биосферы исходя из правила 1% поступающей в

крупнейшую экосистему планеты энергии. Оказалось, что пределы устой-

чивости были пройдены в начале ХХ века. Собственно, на этих расчетах

основывается так называемый биосферный подход, суть которого сводит-

ся к восстановлению растительного покрова планеты путем создания

большого числа особо охраняемых природных территорий, порядка 70%

поверхности суши.

Рассмотрим дальнейшее прохождение энергии в экосистеме. Опыт-

ным путем доказано, что при переходе с одного трофического уровня на

другой 10% энергии теряется. Поэтому консументы представлены 6-7

уровнями, и исчезновение одного из уровней приводит к распаду сущест-

вующей экосистемы.

С практических позиций определение степени воздействия на суще-

ствующий биогеоценоз проводится сравнением его с аналогичными био-

геоценозами в особо охраняемых природных территориях в пределах дан-

ной подзоны. Причем сравниваются, как правило, характеристики попу-

ляций, образующих ценозы в данной экосистеме.

Мы помним, что основной характеристикой сообществ особей одно-

го вида являются численность (плотность), которая зависит от рождаемо-

сти и смертности. Рождаемость и смертность берутся на определенное ко-

личество особей (например, 1 тысяча) за определенный срок (1 год).

Сравнивая эти показатели, мы устанавливаем, насколько увеличилась или

уменьшилась численность в данных популяциях. При этом учитываются

типы встречаемой смертности: на ранней стадии развития, одинаковой для

всех возрастов, смертность преимущественно на поздних стадиях разви-

тия. Существенной характеристикой является выживаемость или продол-

жительность жизни особей.

Таблица 1

Взаимодействия популяций двух видов (по Ю. Одуму)

Типы взаимодействий

Вид

Общий характер взаимоотношений

Нейтрализм

0 0

Популяции не оказывают друг на друга

влияния

Конкуренция, непо-

средственное взаимо-

действие

_ _

Прямое взаимное подавление обоих ви-

дов

Конкуренция, взаимо-

действие из-за ресур-

сов.

_ _

Опосредованное подавление, возникаю-

щее при недостатке какого-либо фактора

(питания), используемого обоими вида-

ми

Паразитизм

+ -

Одна популяция подавляет другую, но

сама не испытывает отрицательного

влияния

Хищничество

+ -

Одна популяция подавляет другую, но

сама не испытывает отрицательного

влияния

Комменсализм

+ 0

Популяция комменсала (рыба-лоцман)

получает пользу от объединения с попу-

ляцией хозяина (акула), для которого это

безразлично

Протокооперация

+ +

Взаимодействие полезно для обоих по-

пуляций, но не обязательно

Симбиоз

+ +

Обязательное взаимодействие, полезное

для обеих популяций

Общепринятое представление об устойчивости экосистем (и ланд-

шафтов в частности) еще не сложилось. Наиболее часто, – отмечает

А.Г. Исаченко, – устойчивость ландшафта понимается как стабильность

состояний ландшафта во времени, его инертность или как его способ-

ность восстанавливать прежнее состояние после возмущения, а также

адаптироваться к изменившимся условиям, переходить в новое состояние

равновесия (эластичность). Примерно аналогичные представления суще-

ствуют и об устойчивости экосистем в целом. Рассмотрим эти представ-

ления несколько подробнее.

Устойчивость экосистемы (в том числе ландшафта) – стабильность

ее состояний во времени. Комментируя это представление, следует пре-

жде всего отметить, что понятие «устойчивость» тесно связано с проти-

воположном по смыслу понятием «изменчивость». При этом изменчи-

вость является, как известно, более общим свойством, чем устойчивость.

Устойчивые состояния экосистем в связи с этим, по-видимому, следует

рассматривать как сохранение ими принадлежности к некоторому классу

явлений, причем грубо очерченному. Сплошь и рядом оказывается, что с

уточнением классификации исчезает и устойчивость. Таким образом, ус-

тойчивость применительно к экосистемам является условным понятием.

Степень устойчивости определяется соотношением заданного состояния

экосистемы в определенном интервале времени и ее свойств, обеспе-

чивающих это состояние. Следовательно, устойчивое состояние эко-

системы – состояние, условно определяемое по некоторым критериям

как устойчивое на фоне непрерывной ее изменчивости. Стабильное со-

стояние экосистемы – ее инвариантность в некоторый промежуток вре-

мени, обусловленная изменением доминантных контролируемых харак-

теристик в допустимом (заданном) интервале значений.

Понимание устойчивости экосистемы как ее инертности нельзя

признать в достаточной степени полным. Инертность характеризует

лишь способность системы оставаться в заданной области состояний в

течение некоторого интервала времени. Но это лишь одна из форм про-

явления устойчивости. Не менее важное значение имеют восстанавли-

ваемость (способность систем возвращаться в заданную область состоя-

ний в течение некоторого интервала времени) и пластичность, т. е. нали-

чие у экосистемы нескольких областей допустимых состояний в рамках

одного инварианта и ее способность переходить из одной области в дру-

гую в течение некоторого промежутка времени.

Исходя из этих соображений в качестве основной следует принять

формулировку, предложенную А.Г. Исаченко: «Под устойчивостью сис-

темы подразумевается ее способность сохранять структуру при воздейст-

вии возмущающих факторов или возвращаться в прежнее состояние по-

сле нарушения» [1]. В определении экологической емкости территории

ключевое значение имеет мера устойчивости ландшафтов. В практике

природопользования и территориальной организации хозяйства весьма

удобно было бы использование какого-либо интегрального показателя.

Но, как отмечает А.Г. Исаченко, такой показатель вряд ли может быть

найден. Есть, тем не менее, некоторые общие критерии, например, био-

логическая продуктивность и возобновимость растительного покрова.

В свою очередь эти качества определяются оптимальным соот-

ношением тепла и влаги. Основными факторами неустойчивости геосис-

тем являются недостаток тепла и влаги, гравитационная и тепловая (при

наличии многолетней мерзлоты) неустойчивость твердого фундамента. В

этих условиях (как, впрочем, и в более благоприятных) важным стабили-

зирующим фактором служит растительный покров, но он относится к

числу наиболее уязвимых компонентов, и его устойчивость (возобнови-

мость) находится также в прямой зависимости от соотношений тепла и

влаги.

Эти общие критерии устойчивости (и неустойчивости) должны

конкретизироваться не только применительно к различным формам и

факторам воздействия, но и к различным уровням и типам геосистем.

Иными словами, при анализе устойчивости геосистем к техногенным

воздействиям необходимо опираться на региональные и локальные

ландшафтно-географические закономерности, на таксономию и класси-

фикацию геосистем. Устойчивость геосистем в зависимости от конкрет-

ной задачи исследования можно рассматривать на различных таксономи-

ческих уровнях. Все это свидетельствует о том, что ландшафтный анализ

территории должен стать первой и при этом основополагающей операци-

ей при принятии решений, связанных с размещением производительных

сил и территориальной организацией хозяйства.

Таблица 2

Экспертная оценка техногенного воздействия на ландшафт

Виды

техногенного

воздействия

Компоненты природы

Атмосфера

Гидросфера

Почвы

Фитоценозы

Зооценозы

Рельеф

Литосфера

ПВ физич.

ПВ химич.

КВ физич.

КВ химич.

На практике чаще приходится определять не абсолютную устойчи-

вость экосистемы, а устанавливать экологически допустимую техноген-

ную нагрузку на природную систему в целом и на ее компоненты, выяс-

нять ее экологическую емкость.

При определении возможностей хозяйственного использования от-

дельных компонентов экосистемы (ландшафта) возможно использование

канадской матрицы для экспертных оценок.

Алгоритм действий предполагается следующий. При оценке воз-

можности строительства какого-либо предприятия на данной территории