Количественная оценка ресурсного потенциала экосистем Окского бассейна

• Автор: Шульженко, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
1.1 Общая характеристика природопользования
1.2 Важнейшие факторы, ответственные за продукционные процессы
в экосистемах
1.3 Комплексные методы оценки состояния экосистем
ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ
КАК ОСНОВА ЕЕ УСТОЙЧИВОСТИ
ГЛАВА 3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Характеристика бассейна малой реки Любожихи
3.2 Характеристика бассейна реки Оки
3.3 Методы исследований
ГЛАВА 4. КОНЦЕПЦИЯ ВОЗОБНОВИМОГО ПРИРОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА (ВПРП)
4.1 Методика расчста'и картографирования возобновимого природно-ресурсного потенциала
4.2 Бассейновый принцип оценки возобновимого природно-ресурсного потенциала
4.3 Сценарии изменения экомассы под влиянием естественных и антропогенных факторов. Оценка эффективности природопользования
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ВОЗОБНОВИМОГО ПРИРОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА БАССЕЙНА МАЛОЙ РЕКИ ЛЮБОЖИХИ (МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ)
ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ВОЗОБНОВИМОГО ПРИРОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ОКСКОГО БАССЕЙНА
6.1 Величина и структура экомассы
6.2 Оценка экомассы при изменении антропогенной нагрузки
6.3 Оценка экомассы при изменении климата
6.4 Сравнительный анализ сценариев изменения экомассы
ГЛАВА 7. ТЕХНОЛОГИИ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ. БАНК ДАННЫХ ОКСКОГО БАССЕЙНА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Проблема рационального природопользования является одним из научных приоритетов Российской Федерации, возникших в результате прогрессирующей деградацией экосистем, отсутствия количественных критериев оценки эффективности природопользования и отсутствия единства в определении ресурсного потенциала наземных экосистем конкретного региона. Невозобновимые ресурсы полезных ископаемых и водные ресурсы в данной работе не рассматриваются.
Несмотря на популярность термина «рациональное природопользование», объективные методы количественной и качественной оценки этой важной характеристики пока не разработаны. Для этого необходимо найти единый показатель ресурсного потенциала экосистем, интегрально отражающий главные особенности структуры и функционирования экосистем, их совокупную реакцию на внешние воздействия. Ресурсный потенциал должен характеризовать способность природных систем постоянно воспроизводить биологические ресурсы, используемые человеком для своего жизнеобеспечения. Такой показатель позволит сравнивать реальные результаты природопользования с потенциальными возможностями природы и корректировать хозяйственную деятельность человека с позиций снижения экологического ущерба при оценке экономического эффекта. Для выбора, планирования и поддержания наиболее эффективной системы природопользования в конкретном регионе нужна оценка ресурсного потенциала экосистем территории, его картографирование, выявление динамических тенденций.
Попытки количественной и качественной оценки ресурсного потенциала территории, предпринимались неоднократно (Перельман, 1975; Шварц, 1976; Карманов, 1980; Бугровский и др., 1985; Карпачевский, 1985; Степанов и др., 1985; Максимова, Голубева, 1987; Голубева, 1989; Шишов и др., 1991; Степанов, 1992; Бугровский, Воронов, Голубева, 1992; Журкин, 1992; Голубева, Воробьева, 1996; Голубева и др., 1997; Бакланов, 2000; Голубев, Голубева, Сафонова, 2000; Протасов, Матвеев, 2001; Разумовский, 2003). При этом в оценке зачастую отделяют почвенную составляющую экосистемы от растительной. Это связано с традиционным различием методов оценки состояния растительности и почвы, с различными, целями характеристики одного из компонентов экосистемы (бонитировка почв, бонитировка лесов), а также с недооценкой функционального единства педоценоза и фитоценоза как неразрывных компонентов экосистемы.
Современные масштабы изъятия человеком продукции экосистем стали превышать их естественное восстановление, в результате чего начался процесс деградации экосистем и снижения их ресурсного потенциала. Однако системы кардинальных методов и технологий защиты почвенных и растительных ресурсов на сегодняшний день не существует. Не в последнюю очередь это связано с ограниченностью фундаментальных знаний о механизме функционирования экосистем как объектов управления.

Для снижения темпов роста и последующего прекращения потерь возобновимых природных ресурсов региона нужны новые фундаментальные знания не только о механизме функционирования природных экосистем, но и о реакциях этого механизма на воздействия естественных и антропогенных факторов. Необходимы новые, информативные во времени, показатели и критерии оценки изменений ресурсного потенциала экосистем в пространстве и во времени, способные своевременно зафиксировать выход его значений за пределы оптимального диапазона. Кроме того, нужна оперативная система регионального экологического мониторинга как информационная основа рационального природопользования и охраны окружающей среды на территории экологического региона, оснащенная современными техническими средствами измерения параметров экосистем и их количественной оценки в региональном масштабе.
Цель работы: разработка интегрального показателя, отражающего результативность функционирования экосистем, как основы для количественной оценки ресурсного потенциала и эффективности природопользования в масштабе экологического региона.
Основные задачи:
1. Обоснование возобновимого природно-ресурсного потенциала (ВПРП) как интегрального показателя состояния экосистем, разработка методики его расчета и построения карты пространственного распределения;
2. Расчет и картографирование возобновимого природно-ресурсного потенциала для территории разномасштабных экологических регионов: водосборных бассейнов рек Любожихи и Оки;
3. Проверка чувствительности возобновимого природно-ресурсного потенциала к воздействию естественных и антропогенных факторов, определение возможности его использования, для оценки эффективности природопользования. (
Научная новизна работы заключается в определении экосистемы как симбиотического сообщества фитоценоза и педоценоза,’ функционирующего за счет обмена симбионтов продуктами жизнедеятельности. Базовой характеристикой экосистемы является общая масса органического вещества (экомасса), включающая биомассу, некромассу и минеральную массу, которые последовательно преобразуются друг в друга и постоянно обновляются в процессе метаболизма - циклического режима функционирования экосистемы.
На основе данного концептуального подхода, характеризующего функционирование экосистемы, разработан интегральный показатель количественной оценки состояния экосистем - возобновимый природно-ресурсный потенциал (ВПРП), методика его количественной оценки и картографирования; предложен количественный критерий оценки эффективности природопользования и принцип выбора наиболее рациональной системы природопользования в границах экологического региона.
Возобновимый природно-ресурсный потенциал (ВПРП) позволяет количественно оценить способность экосистем конкретного региона производить и стабильно поддерживать массу органического вещества (экомассу) в конкретном диапазоне факторов среды.

са и его фракционный состав. Изменения происходят с постоянной скоростью и в каждом естественном профиле всегда присутствуют все фракции органического вещества данной почвы от опада до гуминов.
Конечно, представленная схема является абстрактной, величины параметров условны и относительны. В реальной экосистеме поступление опада и его разложение всегда происходит с переменной скоростью в пульсирующем режиме. В этой схеме не учтен очень важный для почвы и экосистемы процесс гумификации - вторичного синтеза органического вещества почвы при его минерализации, который сильно замедляет общую скорость разложения и минерализации массы годового опада. Не учтены процессы внутрипочвенной миграции вещества в вертикальном и горизонтальном направлениях и некоторые другие известные процессы. Однако самый главный недостаток этой схемы заключается в отсутствии данных о выбросах минеральных элементов, которые обязательно происходят при переходе одной фракции в другую. Мы фиксируем на схеме судьбу оставшейся половины разложившейся фракции некромассы и следим за ее дальнейшим превращением, потому, что именно из этих остатков формируется почвенный профиль. Однако эта часть разлагающейся некромассы является только потенциальным запасом вещества экосистемы. В то время как вторая, неучтенная нами половина некромассы является актуальным пулом минерального вещества, который потребляется фитоценозом для выполнения функции анаболизма. Невостребованная фитоценозом часть минеральной массы утилизируется почвой, благодаря процессу гумификации. И только самая малая часть вещества выносится из экосистемы за ее пределы. Дисбаланс метаболизма экосистемы составляет доли процента (Марчук, Кондратьев, 1992).
Каждая фракция некромассы при переходе в следующую выделяет свой набор и свое количество минеральных элементов. В выделениях первых фракций разлагающейся некромассы преобладают минеральные элементы в газообразной фазе, а в выделениях последних - минеральные соли (ионы) в форме водных растворов. Газы поступают в растения через листья, а соли (ионы) через корни. Наличие в почве одновременно всех фракций разлагающейся некромассы является гарантией того, что фитоценоз всегда имеет полный набор элементов минерального питания (ЭМП), необходимых для фотосинтеза. Но этот пул элементов представлен потенциальным запасом, хранящимся в форме органических соединений. Величина актуального пула, из которого фитоценоз поглощает ЭМП, зависит от реальных условий среды. В диапазоне гидротермического оптимума педоценоз высвобождает среднее количество ЭМП, в диапазоне пессимума - пониженное, а в диапазоне экстремума - повышенное количество ЭМП.
Так должно быть при оптимальном сочетании условий среды. А в реальной природной обстановке все происходит гораздо сложнее. Изменение гидротермических условий и аэрации почвенного профиля стимулирует изменение ритмики катаболизма экосистемы. При этом трансформация одних фракций некромассы ускоряется, других замедляется, третьих сохраняется в прежнем режиме, что нарушает геохимическую структуру выделений почвы. Такие нарушения отражаются прежде всего на состоянии фитоценоза. Одни