Концептуально — методологические

Естественная ландшафтная геоэкосистема — это хорошо сбалансированное по элементам и связям, устойчивое образование способное противостоять естественным колебательным изменениям (флуктуациям) параметров внешней среды. Поэтому. чтобы внедриться в такую геоэкосистему необходимо ослабить или разрушить связи между элементами, создав или освободив для себя экологическую нишу. Человек, создавая специализированную хозяйственную (техническую и другие) подсистему целенаправлено или непреднамерено разрушает часть природных структур и связей в ландшафтной геосистеме, определяющих их тип и устойчивость в изменяющейся внешней среде. При этом он должен возложить их функции на себя, поддерживая (хорошо или плохо) в устойчивом состоянии производство необходимой ему продукции и среду своего обитания. Одна из задач ИГ — найти такие пути и формы внедрения хозяйственных систем в окружающую среду, которые обеспечивают устойчиво эффективное производство и благоприятную для жизнедеятельности природную среду. Причем должны быть минимальными экономические затраты и экогенетические потери для природной среды и будущих поколений людей.

В жизнедеятельности человек использует разные природные ресурсы: воздух, воду, землю, руды, растения, животных и другие. Наглядно это проявляется в производстве, где в огромных объемах потребляется минеральное и органическое сырье. На начальных этапах производственной деятельности человек оптимизировал структуру хозяйства, исходя из простых экономических принципов. То есть, бесплатные, либо дешевые сырье, территории, рабочая сила, дешевое строительство, имеющийся рынок потребителей продукции — были основными критериями целесообразности производства.

Однако, по мере усложнения производства росли и потребности в квалифицированных постоянных рабочих. То есть, нужны условия для восстановления сил работников и воспроизводства специалистов. В результате появились затраты на технику безопасности, обучение и социальную сферу в селитебных зонах. Тем не менее, критерии экономической оптимизации производства оставались прежними. ИГ задачи ставились так: выявить территории с запасами наиболее дешевого сырья, необходимого для производства; проложить наиболее дешевые трассы для доставки сырья из других районов; выбрать площадки для безопасного и дешевого строительства предприятий и размещения рабочих поселков. Исходя из нормативно-технологических требований, в первую очередь анализировались природные факторы, влияющие на устойчивость инженерных сооружений, на удорожание строительства и функционирование производств.

Ко второй половине XX-го века, из-за роста масштабов хозяйственной деятельности реальностью стала угроза истощения и непредвиденной порчи многих сырьевых и непроизводственных природных ресурсов на крупнорегиональном и даже глобальном уровнях. Поэтому дополнительными критериями целесообразности и оптимальности хозяйственной деятельности становятся эколого-экономические последствия производства и состояние ОС, а также степень комплексности использования природных ресурсов и их разнообразие.

В принципе современный уровень развития науки и техники позволяет строить и поддерживать устойчивую работу сложных инженерных конструкций практически в любых природных условиях. Однако, увеличение надежности и безаварийности этих инженерных объектов резко увеличивает их стоимость. В ряде случаев из-за высокой стоимости защитных сооружений, в районах с неблагоприятными природными явлениями, производство становится либо экономически нерентабельным, либо аварийно экологически опасным. Особенно это относиться к сложным, дорогим инженерным системам и опасным производствам, когда недостатки одного из звеньев ведут к серьезной аварии всей системы. Поэтому актуальными становится ИГ анализ природных условий территорий предполагаемого строительства на ранних прединвестиционных стадиях проектирования. Особенно эффективно и выгодно это при массовом серийном строительстве, позволяющем применять типовые решения в проектировании, строительстве и создании защитных систем.

Инженерная география и экология.

Природно-хозяйственные системы — это полисистемные образования, в которых как и в экосистемах взаимодействуют разнокачественные явления. Поэтому геоэкология и ИГ сталкиваясь с проблемами интегральной оценки и комплексной оптимизации ТПХС, используют междисциплинарный экологический подход. Являясь по сути оптимизационным, экологический подход подчеркивает опасность абсолютизации целей любого социально-хозяйственного субъекта в ущерб его среде обитания. Восприятие среды обитания как части собственного “я”, характерное для экологического подхода, определяет подвижность границ между субъектом и объектом. То есть среда ТПХС может рассматриваться и как самостоятельная система большего масштаба (территориальная природно-хозяйственная система региона, природная зона или даже географическая оболочка в целом), и как их интегральная часть (система жизнедеятельности порожденная внутренними взаимодействиями). ТПХС при смене масштабов и направлений анализа становятся то субъектами, то средой других природных и природно-хозяйственных систем.

В таких условиях каждый хозяйственный субъект (система) должет уметь и желать “играть” как за себя, так и за другие подсистемы, соблюдая интересы каждого из участников социально-экологического процесса. При этом свои сиюминутные интересы подчиняются интересам будущего геоэкосистемы в целом. Экологический подход - это часть экологической культуры, живое восприятие ландшафта (А.Арманд, 1983). В результате из картины мира исключаются “ничейные” среды, так как они все реальнее входят в процессы производства и воспроизводства общественной жизни и все активнее вовлекаются в природные круговороты вещества и энергии.

Э кологическая интерпретация знаний и управление в природопользовании. При разработке ИГ решений по оптимизации ТПХС и оценке перспектив их развития большое значение имеет социально-экономическая и геоэкологическая интерпретации результатов исследований. В свою очередь, на выводы из них влияет значимость ТПХС для страны и региона. Именно социально-экологическая трактовка характеристик ТПХС часто определяет экологическую политику на разных уровнях управления и является ее инструментом.

На интерпретации знаний базируются критерии допустимости нагрузок на ландшафты и человека, экологического совершенства технологий и управления ими. Критерии эти опираются обычно на оптимизационные установки природопользования: повышение эффективности использования земли; снижение отходности технологий (ресурсных потерь); повышение КПД и комплексности использования сырья, удобрений и других материалов;, утилизация вторичных ресурсов; совершенствование ландшафтно-планировочных и размещенческих технологий проектирования, минимизация эколого-экономических ущербов для природы и общества. Причем на разных этапах развития общества и при разных экоустановках одни и теже свойства природы и знания о них могут по разному интерпретироваться.

Например, пока природа воспринималась как неисчерпаемый источник ресурсов хозяйственной деятельности, знание о процессах в природе выполняли “сигнальную функцию” по отношению к нашим действиям. Перевод знаний о природных процессах на язык практических действий осуществлялся автоматически по принципу “можно - нельзя”. Так действуют и сейчас, когда последствия опасных природных явлений вполне очевидны. Их прогнозирование или проявление служит сигналом для отработанной системы жестких инженерно-технических и социальных мероприятий.

Иная ситуация складывается, когда эколого-географические факторы являются лишь условиями частично ограничивающими освоение территорий. Здесь тоже знания о природе и технологических особенностях ТПХС переводятся на язык технических или геоэкологических действий. Отличия же заключаются в способах реализации действий, обусловленных знанием ограничений и эколого-технологическими возможностями их преодоления. При этом предметная организация знаний переходит в проблемную (как лучше преодолеть ограничения). Проблема - это узел междисциплинарного взаимодействия, позволяющий привлекать уже накопленные знания из других наук. Она раскрывает возможные пути преодоления или смягчения кризисных ситуаций с использованием разнообразных методов мягкого и жесткого управления.

Обычно практическая деятельность регулируется (управляется) разного рода ограничителями, которые накладываются на нее в виде социально-экологических, технологических или иных нормативов, задающих общие правила поведения в природе. Например, понимание того, что существует ограниченная экологическая емкость (несущая способность) природной среды. В соответствии с ней устанавливаются предельные нагрузки на те или иные ландшафты. Задача инженерной георграфии определить их. В частности, нормируются соотношения между интенсивностью и видом промышленного загрязнения и способностью ландшафта к самоочистке, пибо между видами отдыха, нагрузкой на зеленые насаждения, природоохранными мероприятиями и ландшафтной архитектурой территорий.

На социально-технической интерпретации экологических последствий хозяйственной деятельности основываются обычно все ограничительные, компенсационные и защитные формы управления природопользованием. Однако, ограничители и запреты - лишь один из типов геоэкологической регуляции хозяйственной деятельности.

Другой тип регуляции природопользования связан с освоением, массовым сознанием эколого-технологических знаний или установок. Его можно рассматривать в общекультурном плане как экологические и технические знания, опосредованные в сознании через исторические, этнокультурные и психологические факторы. Проявляется он в типах поселений и застройки, озеленении территорий, приоритетах организации ТПХС, поведении людей которые, могут со временем меняться.

Ранее в геоэкологических моделях проектировщиков, различные технические обьекты (дороги, орудия производства и др.) рассматривались то как функциональные элементы, усиливающие возможности человека в его взаимоотношениях с окружающей средой, то как фильтры, защищающие его от неблагоприятных воздействий среды. Так у градостроителей город представлялся как фильтр, защищающий человека от неблагоприятных природных факторов жилыми помещениями и планировочными решениями. Однако, от одних природных факторов мы защищаемся, к другим стремимся. Поэтому понятие экологического фильтра должно включать как ослабление негативных воздействий природной среды на человека, так и усиление или сохранение благоприятных ее свойств. Встает вопрос о типах и структуре таких “фильтров”. Они могут быть постоянными, временными, ситуационными, природными и др. К тому же чем больше таких фильтров, тем сильнее их влияние на окружающую среду. Адсорбируя вредные вещества и энергию они сбрасывают их в окружающую среду в виде отходов. Создать абсолютно замкнутую безотходную систему невозможно. Встает проблема разработки геоэкологической концепции оптимизации ТПХС.

Концептуальные аспекты оптимизации ТПХС

Вначале определим само понятие оптимум и оптимизация. Оптимум — это теоретико-методологическое понятие, типа идеального или совершенного объекта, тела, состояния. Например, существуют понятия абсолютно черное тело, материальная точка, бог или коммунизм. Пощупать, достичь этих состояний невозможно, но к ним можно стремиться, приближаться и использовать как в теоретических построениях, так и на практике (точки отсчета, координаты, ориентиры). Понятие оптимума в практических построениях и моделях обычно представляет из себя некое пространство, область или интервал, которые можно конкретизировать, задавая граничные условия (пространственно-временные) и критерии. Так существуют понятия экологического оптимума для определенного вида в экологии или климатического оптимума в палеогеографии.

Оптимизация — это стремление к идеальному состоянию, которое задается критериями, понятиями и даже императивами. Так создать абсолютно замкнутую безотходную хозяйственную систему невозможно. Однако к этому можно стремиться с разных сторон, в том числе и используя геоэкологические концепции коэволюции, организации и оптимизации ТПХС. При этом подходы к оптимизации и критерии оптимальности могут существенно различаться, несколько смещая ее центр в пределах заданной граничными условиями области. То есть, понятия оптимальность и оптимизация многоаспектны. Они связаны с уровнем социально-экономического развития общества и его этнокультурными традициями. От них зависят характер и направления оптимизации. Существуют, исторически выработанные и запечатленные в культурах и мировых религиях, общечеловеческие представления о добре и зле, плохом и хорошем. На них могут опираться многие ценностные и моральные установки оптимизации природопользования. При этом важно, что даже при недостатке специальных знаний, эти установки могут воздействовать на практическую деятельность в виде неких “императивов”. Например, экологических Б.Коммонера: все связано со всем, природа знает лучше, ничто не дается даром. Императивы, налагаются на человеческую деятельность без специальной научной интерпретации в общедоступной форме. Однако сбщее правило оптимизации определяет, что абсолютизация (монополизация) какого-либо одного направления или критерия совершенствования ТПХС ведет к потерям и проигрышам по другим направлениям оптимизации. Так, эйфории по поводу быстрого решения экономических и социально-экологических проблем на основе гипертрофированного развития одной из отраслей или технологий всегда заканчивались кризисами. Развитие энергетики только на основе углеводородного топлива — это его быстрое истощение и сильное загрязнение природной среды золой, оксидами серы и азота; на основе гипертрофированного наращивания мощностей атомной энергетики — существенно увеличивает опасность радиоактивного загрязнения ГО; путем увеличения количества и мощностей ГЭС, ведет к затоплению больших площадей ценных земель. Пример комплексного инженерного геоэкологического подхода к оптимизации развития энергетики представлен в кн. “Географическое обоснование экологических экспертиз”(1985).

На данный момент заметно выделяются три главных направления оптимизации ТПХС: социально-экономическое, эколого-технологическое и геоэкологическое. Их смысловое содержание и общие показатели могут быть сформулированы так:

— высокая эффективность и устойчивость выполнения определенных социально-экономических функций;

— сохранение или увеличение биопродуктивности и ландшафтного разнообразия, при высоком качестве биопродукции;

— сохранение или улучшение экологического состояния ландшафтов, отсутствие опасности развития внутренних и внешних острых кризисных ситуаций.

Каждое из них имеет несколько аспектов. Оптимизация по любому из них должна вести к улучшению, либо не ухудшению состояния ТПХС по другим показателям. Это общеоптимизационный принцип. В сложных ситуациях действует принцип геоэкологического компромисса по направлениям.

Одной из главных проблем оптимизации является разработка концептуальной модели геоэкологически оптимальных ТПХС.

Суть геоэкосистемной концепции оптимизации ТПХС в том, что они представляются элементами нового уровня или формы организации вещества и энергии в географической оболочке (ГО). В них хозяйственная деятельность хорошо или плохо вписывается и регулирует биосферные процессы, определяющие круговороты вещества и энергии в ГО. Это может вести к устойчивому прогрессивному их развитию, либо к экологическим кризисам, революциям (бифуркациям в развитии) и катастрофам. Принцип экологического самообеспечения биосферы и ее продолжения — ноосферы, аналоговая основа конструирования организации ТПХС. Это же является и общим критерием их оптимальности. Природно-хозяйственная система должна создавать и поддерживать условия, необходимые как для собственного существования, так и для жизни человека и природы. В.И.Вернадский, Н.Н.Моисеев, Д.Л. Арманд, Ф.Н.Мильков, Г.Ф.Хильми, А.Д.Арманд, М.М.Камшилов, Ю.Г.Саушкин, Т.В.Звонкова, У.Моррис и др. считали, что формирование таких природно-хозяйственных систем — это процесс исторически неизбежный и закономерный.

С инженерно-геоэкологических позиций добиться этого можно удлиняя циклы или цепочки круговоротов, существующих в ландшафтах и биосфере в целом, не разрывая их. В природе удлинение функциональных циклов часто достигается за счет совершенствования ее организации, в частности, появления “посредников” и новых организационных уровней геоэкосистем. На каждом из них формируются свои круговороты, где (на время) задерживается часть вещества и энергии поступающих извне. Сопровождаются круговороты эндо- и экзотермическими реакциями (процессами), фазовыми переходами и превращениями веществ и энергии из одной формы в другую. Именно это и определяет выработку ТПХС новой продукции в виде, временно сконцентрированных и организованных в определенные формы и структуры веществ или энергии. В этом суть интегративной социально-экологической концепции создания высокоэффективных и устойчивых ТПХС, которая может лежать в основе ИГ разработок. Общий критерий прогрессивного развития и показатель благополучия и оптимальности ТПХС — одновременное увеличение их разнообразия, продуктивности и устойчивости в ОС.

При конструировании оптимальных ТПХС может широко использоваться в качестве дополнительного другой принцип - принцип географических или геоэкологических аналогий. В соответствии с ним, для экологического самообеспечения ТПХС используются механизмы адаптивного встраивания новых элементов геоэкосистем, наработанные в процессе эволюции естественных ландшафтов.

Важными практическими аспектами оптимизации ТПХС являются, во-первых, ее этапность по стадиям разработки проектов (прединвестиционная стадия, ТЭО и т.д.), во-вторых, соблюдение принципов иерархичности по значимости и масштабности проектов (Генпланы развития страны, отрасли, планы и схемы районных планировок, Генпланы размещения местных хозяйственных структур, экопаспорта и функциональное экозонирование территорий, и др.); В третьих, проектирование на вариантной основе.

Общие ИГ подходы к оптимизации ТПХС опираются прежде всего на инвентаризацию и геоэкологический анализ структуры и свойств ландшафтных и хозяйственных подсистем. При этом определяется ландшафтно-экологический и эколого-хозяйственный каркасы территории. На их основе составляется ее экологический паспорт. Экопаспорт территории является базой для моделирования и типового проектирования оптимальных ТПХС.

Практическими ИГ мероприятиями и приемами оптимизации ТПХС являются: — адаптивное вписывание хозяйственных структур в природные и сложившиеся природно-антропогенные комплексы с выгодой или минимальным ущербом для их состояния; — антропогенное регулирование и поддержание в устойчивом состоянии целенаправленно модифицированных и естественных геокомплексов; — разработка технологических мероприятий повышающих устойчивость ландшафтов к антропогенным нагрузкам; — разработка геоэкологических приемов смягчения и преодоления острых кризисных ситуаций. К приемам позволяющими оптимизировать структуру ТПХС относятся и мелиорация территорий на основе ландшафтного планирования и проектирования, с использованием принципов функционального зонирования, поляризации геоэколигической структуры и рекультивации территории. Эколого-технологические оптимизационные мероприятия включают в себя максимальную утилизацию отходов производств, адаптивное вписывание их в естественные ландшафтные круговороты вещества и энергии, создание природно-технологических защитных барьеров, рекультивацию и стабилизацию ландшафтов. При этом должны учитываться и соблюдаться законы и принципы необходимого разнообразия и экологического нормирования нагрузок на ландшафты.

Критериями прогрессивного развития и благополучия ТПХС является одновременное увеличение их разнообразия, продуктивности и устойчивости в ОС.