1.1.2. Підходи до оцінювання стійкості геосистем до антропогенних навантажень

Проблемним залишається таке важливе питання як оцінювання стійкості геосистем: методи, критерії, підходи.

Як зазначав Ісаченко А.Г., “навряд чи можна знайти єдиний показник “інтегральної” стійкості геосистем до техногенного навантаження. Однак можна вказати деякі найбільш загальні критерії, що мають силу в більшості випадків” [10,с.36].

На даний час запропоновані різноманітні методи оцінювання стійкості гео- та екосистем.

Наприклад, Слюсаренко В.К. пропонує визначати ступінь стійкості основних компонентів природного середовища (повітря, води, ґрунтового і рослинного покриву) до забруднення і порушення за допомогою системи умовних балів, що фіксують стан тих чи інших природних комплексів. Наприклад, території зі слабкою стійкістю до забруднення відрізняються, як правило, малопотужним ґрунтовим покривом, що часто відкриває материнську породу, рідкою трав'яною і деревною рослинністю, горбистою поверхнею, що сприяє розвитку ерозійних процесів, негустою річковою сіткою чи її відсутністю. Такі території Слюсаренко В.К. оцінює в 1 бал. Території стійкі до порушень характеризуються густою рослинністю, достатнім водним забезпеченням, рівнинним рельєфом, сприятливими метеорологічними умовами - 3 бали. Проміжний стан займають території, що оцінюються в 2 бали [11, с.39-40].

Бальний метод широко використовується вченими, оскільки є одним із найпростіших і найзручніших у застосуванні. Проте такі вчені як Армад О.Д., Ісаченко А.Г., Шищенко П.Г., Гродзинський М.Д. наголошують на недоліках суб'єктивних методів оцінювання “оскільки отримані таким способом “оцінки” мають поверхневе теоретичне обґрунтування, фактично нічого не оцінюють і лише дезорієнтують проектувальників, можуть привести їх до хибних рішень” [2,с.14].

Часто застосовуються методи оцінювання стійкості за оцінкою деяких інших властивостей геосистем, пов'язаних зі стійкістю (складність, різноманітність структури геосистеми, сила зв'язків між її елементами, продуктивність та ін.); важливу групу методів становлять математичні. Проте всі вони мають ряд недоліків. Тому все більше уваги здобувають методи оцінювання стійкості еко- та геосистем, що ґрунтуються на теорії ймовірності, надійності, графів, інформації катастроф та деяких ін., які більше відповідають особливостям і специфіці цих систем.

На особливу увагу заслуговують розробки Гродзинського М.Д. і Шищенка П.Г., які запропонували застосовувати для аналізу стійкості геосистем елементи концептуального та математичного апарату теорії надійності (“надійність” - здатність природних систем зберігати свої якості та виконувати функції у заданих межах протягом заданого проміжку часу). Для оцінювання стійкості геосистем, що реалізується в різних її формах, вчені використали комплекс показників стійкості, що ґрунтуються на понятті відмови (введене в ландшафтну екологію з математичної теорії надійності М.Д.Гродзинським в 1983 р.) - це подія виходу геосистеми з області, нормальних або допустимих станів [2,с.41].

Виконуючи кількісну оцінку стійкості ландшафтних місцевостей, Шищенко П.Г. основну увагу приділив таким показникам: залісненість і залуженість ПТК (в %), розораність (в %), середній кут нахилу поверхні (в градусах), сума опадів в ерозійне небезпечний період (ІV-Х місяці, мм), кількість днів з вітром більше 15 м/с в дефляційно небезпечний період

(ІV-Х місяці), глибина обробітку грунту (см), опір грунту при розоренні (кг/см). Абсолютні значення факторів для всіх виділів визначалися шляхом послідовного накладання контурної основи ландшафтної карти на карти відповідних факторів. Наприклад, лісисть, розореність, залуженість (в %) кожного виділу визначались за картою земельних угідь з корекцією по даних земельного фонду і т.д. [1,с.52].

Глазовська М.А. (1989), Дж. Фортескью (1985), Солнцева В.П. (1982) виділяють такі головні механізми та фактори, що сприяють самоочищенню геосистеми:

-внаслідок винесення забруднень з поверхневим стоком (значний нахил поверхні, високе ерозійне розчленування території, часта повторюваність інтенсивних опадів, незадернованість грунту, мала водопроникність грунту);

-самоочищення геосистем завдяки фільтраційними водами: (різкопромивний водний режим ґрунту, висока водопроникність ґрунтів і підґрунтя, відсутність випаровувального та механічного ландшафтно-геохімічних бар'єрів, мале кореневе живлення рослин);

-самоочищення вітропотоком (часта повторюваності дефляційно небезпечних вітрів, наявність ландшафтно-геохімічних бар'єрів на поверхні ґрунту (механічного, випаровувального), сприятливий рельєф (навітряні схили, вузькі вододільні рівнини), мала протиерозійна стійкість ґрунту;

-винесення забруднюючих речовин з рослинною продукцією, зокрема щорічним збором врожаю, а також внаслідок зв'язування їх у важкодоступні форми і розкладу токсичних сполук [12,с.60-61].

На сучасному етапі активно розробляються критерії та підходи до оцінювання стійкості окремих компонентів навколишнього природного середовища.

При аналізі інженерно-геоморфологічних умов території важливе значення має оцінка стійкості рельєфу до антропогенного навантаження. Ймовірність виникнення зон геоекологічного ризику пов'язана із розвитком впливу негативних природно-техногенних та техногенних факторів на рельєф і релєфоутворюючих процесів з нераціональним природокористуванням та помилками при проектуванні й експлуатації інженерних споруд. По суті ці явища є наслідками втрати природними геосистемами їх стійкості в умовах техногенного навантаження. Стійкість природних геоморфосистем характеризується як здатність нормального функціонування рельєфоутворюючих процесів; як потенціал збереження морфологічних, морфометричних, динамічних показників рельєфу; як здатність зберігати структуру та властивості.

В роботах О.В.Кашменської, З.О.Сваричевської, І.І.Спаської пропонується при визначенні оптимальних техногенних навантажень на рельєф виходити із позиції гомеостатичності геоморфосистем (гомеостатизм — це властивість геоморфосистем погасити ефекти, пов'язані із зовнішніми впливами).

При визначенні стійкості урбанізованих природно-техногенних геоморфосистем м. Києва, Островерх Г.Б. головним її показником вважає такий стан цих систем, коли всі елементи виконують соціально-економічну функцію не нижче заданого рівня. При цьому вивчалися елементи природної геоморфосистеми, внутрішні зв'язки і залежності між ними, механізми взаємодії, що забезпечують стійкість геоморфосистем [13,с.25-27].

Велика увага приділяється дослідженням стійкості русел річок та руслових процесів. На Україні цією проблемою займаються Ободовський О.Г., Цайц Є.С., Лисагор С.М., Ковальчук І.П. та ін.

Стійкість річкових русел найчастіше оцінюється числом В.М.Лохтіна як співвідношення середнього діаметру руслових наносів (в мм) і кілометричного падіння річки (м/км), а також за коефіцієнтом стабільності М.І.Маккавеєва (співвідношення середнього руслових наносів та добутку ширини та нахилу русла) [14,с.39].

Оцінюванню стійкості грунтів присвячували свої праці Глазовська М.А., Кочуров Б.І., Ющенко Я.І., Кіптач Ф.Я., Кукурудза С.І., Наливайко Л.Т.

Зокрема, Кіптач Ф.Я. та Кукурудза С.І. пропонують визначати коефіцієнт стійкості земельних угідь як співвідношення загальної площі екологічно стабільних земельних угідь (багаторічні насадження, пасовища, сіножаті, чагарники, лісосмуги, ліси, болота) та площі екологічно дестабілізуючих земельних угідь (рілля) у межах дослідних ділянок із врахування орографічних умов та ландшафтної структури території [15,с.98].

Ющенко Я.Л. головним показником здатності ландшафтів до очищення на локальному рівні вважає самоочисний потенціал грунтів. Головними факторами самоочищення вчений називає положення ландшафтів по елементах рельєфу, тип водного режиму, що значною мірою визначають інтенсивність виносу речовин за межі даного ландшафту; окислювально-відновлювальні умови, кислотність ґрунту, вміст гумусу, ємність катіонного обміну, вміст мулистої фракції, що визначають процеси розкладу, детоксикації та утилізації забруднюючих речовин в самому ландшафті [16,с.32-34].

Наливайко Л. вперше запропонувала поняття «грунтово-екологічна стійкість природних систем", що характеризує роль ґрунту у здатності природних систем в цілому протистояти негативним змінам. Стійкими, в результаті, виявляються такі системи, в яких ґрунти здатні перешкодити змінам інших природних компонентів, вбираючи та закріплюючи шкідливі речовини, при цьому максимально зберігаючи свої природні властивості завдяки внутрішньому потенціалу, зумовленому певними генетичними властивостями. Ґрунтова екологічна стійкість природних систем прямо пропорційна сорбції та обернено пропорційна фільтрації. На цій основі запропонований спосіб розрахунку стійкості як співвідношення показника сорбційної ємності та коефіцієнта фільтрації. За дослідженням Наливайко із збільшенням вмісту мулистої фракції у складі модельної суміші підвищується ємність її вбирання, а отже зростає коефіцієнт стійкості. До основних показників грунтово-екологічної стійкості ландшафтів автор відносить потужність гумусового горизонту (см), вміст гумусу (%), кислотність, гранулометричний склад (за вмістом фізичної глини, %), ступінь насиченості обмінними основами (%) [17,с.6-7].

Отже, питання стійкості геосистем вивчене недостатньо. Особливо важливою є проблема критеріїв та методів оцінки стійкості природних систем.