Показатели экологической устойчивости природных ландшафтов

Закономерное взаимодействие процессов техногенного воздействия на природные ландшафты и реактивной самокомпенсации биогеоценозов определяет меру равновесия экосистемы как объективную характеристику ее устойчивости.

Одним из критериев, определяющих регионально-экологическую устойчивость территории заданной площади S0, служит показатель геодинамиче- ского потенциала Gp, характеризующий степень подверженности осваиваемой территории деградационным процессам (геологическим, гидрогеологическим, геокриологическим и др.), т. е. S/S0 (где S — площадь территории, охваченная такими процессами).

Таким образом, геодинамический потенциал есть вероятностная характеристика (так как 5, вообще говоря, величина, изменяющаяся случайным образом), определяющая возможность возникновения того или иного деградационного процесса (в рамках локализованного объекта природы или природного ландшафта в целом) или их совокупности, которые могут произойти в случае нарушения целостности земной коры или ее почвеннорастительного слоя, изменения гидрологического режима рек, загрязнения (за пределами ПДК и ПДВ) атмосферного воздуха и т. д.

В общем случае устойчивость промышленно осваиваемой территории в смысле развития деградационных процессов на площади S является величиной, обратной геодинамическому потенциалу:

ления, имеем 0              1 при S = 0 + S09 что свидетельствует об удобной

практической реализации характеристики геодинамического потенциала как меры устойчивости экосистемы.

Понятие экологически потенциальной энергии природно-технической геосистемы (или антропогенного ландшафта) позволяет формализовать задачу определения устойчивости системы, используя для этой цели аналитические методы расчета. В то же время это понятие оправдано с позиций исходных посылок реальных экосистем: наличием двух противоположных физически выраженных процессов (с обобщенными координатами со,, а; ): техногенно воздействующего на объекты природы и реактивно препятствующего со стороны этих объектов; количественным представлением обобщенных показателей (координат со, , rf) противоположных процессов и количественной обусловленностью равновесного состояния экосистемы в целом от соотношения этих показателей.

Кроме того, экосистема может рассматриваться скорее как динамическая (а не статическая) с количественно выраженной формой движения, в частности энергомассопереноса е/[(со/ rt)ei]. Указанная форма движения в принципе может моделироваться сложным сочетанием известных форм движения материи. Однако такая «универсальная» математическая модель может быть разработана на основе глубокого познания механизма формирования и развития процессов, происходящих в реальных ПТГ.

Многообразие форм представления промышленного техногенеза и исключительно широкий диапазон качественно-количественных переходов экосистем (от абсолютного равновесия на заданном временном интервале до полной деградации природных ландшафтов в результате значительных необратимых антропогенных изменений) ставит вопрос о градации равновесных состояний экосистемы по видам устойчивости (устойчивость в малом,

Рис. 3.1. Градации устойчивости промышленных экосистем

устойчивость в большом, относительная или абсолютная устойчивость), а также установлении границ устойчивости.

Возможные распределения промышленных экосистем по градациям устойчивости (рис. 3.1) позволяют классифицировать экосистемы по критериям их предпочтительности \iw^ =0-Н (табл. 3.1), характеризующим вероятность пребывания экосистемы в устойчивом состоянии в пределах заданного времени ее развития.

Таблица 3.1. Критерии предпочтительности экосистемы ( |i^ ) по градациям устойчивости

Рассмотренные условия устойчивости исходят из общих посылок представления промышленных экосистем в качестве линейных динамических систем. Учет их действительной нелинейности требует углубленного исследования динамики развития экосистем для широкого диапазона их техногенного представления и тенденций антропогенных изменений по различным объектам природы.

Исследование устойчивости нелинейных динамических систем получило строгое теоретическое обоснование в работах А. М. Ляпунова, который разработал два метода практического определения устойчивости состояний равновесия. Применительно к промышленным экосистемам может быть в перспективе реализован прямой метод Ляпунова, согласно которому достаточное условие устойчивости оценивается знаком первой производной функции Ляпунова.