К вопросу проектирования локальной геоэкосистемы как способа достижения устойчивого развития территории

С.В. Кривицкий
ООО «Инновационная компания «Экология и природа»,
г. Москва

---

Глубокий и затяжной экономический кризис в России в конце ХХ и начале ХХI века усугубился огромным количеством накопившихся экологических проблем, требующих скорейшего разрешения. Борьба с промышленным загрязнением природной среды ведется пока преимущественно путем строительства дорогостоящих инженерных сооружений, а не путем экологизации производства.

Именно в это же время возникла новая наука «геоэкология», которая имеет дело с относительно тонкой поверхностной оболочкой Земли, где взаимодействуют такие геосферы, как литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера, называемые экосферой [1]. Геоэкологические проблемы носят, как правило, системный характер. Они – результат взаимодействия сложных систем:

- геосфер между собой;

- между геосферами и социосферой (обществом).

Отсюда следует, что «геоэкология» – это междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с социосферой.

В результате деятельности человека за всю историю его существования на Земле (и особенно за последние 100 лет) в процессе взаимодействия экосферы с социосферой возникла так называемая «техносфера» [2]. Основными объектами техносферы служат природно-техногенные системы (ПТС), в которых определяющую роль играют не только природные, но и техногенные процессы. К ПТС можно отнести разнообразные промышленные предприятия и индустриальные зоны, агропромышленные системы, транспортная инфраструктура, энергетические системы, рекреационные системы и многое другое.

Именно во взаимодействии «экосфера-социосфера-техносфера» происходят сложные геоэкологические процессы, приводящие к нежелательным сбоям важных для человека природных механизмов, а именно:

- нарушение механизмов естественного самоочищения природных систем от загрязнения;

- деградация биологических систем как основного источника возобновляемых ресурсов, резервуара биологического разнообразия, механизма поддержания качества воды и воздуха.

Для снижения антропогенной нагрузки на природные комплексы предложен ряд природозащитных мероприятий и технологий [3], которые можно выделить в рамках науки «геоэкология» в новый прикладной раздел, называемый «биоинженерная геоэкология». Любой объект окружающей природной среды, испытывая на себе влияние техногенных воздействий, вырабатывает защитные механизмы, чтобы противостоять негативным воздействиям. Научившись использоватьприродные свойства самоочищения окружающей природной среды, можно предложить технические и технологические биоинженерные решения, способные восстанавливать нарушенные природные ландшафты с наименьшим ущербом для окружающей среды и финансово менее затратные. Таким образом, в рамках прикладного направления «биоинженерная геоэкология» формируется класс дружественных природе биоинженерных технологий, способных обеспечить экологическую реабилитацию природных комплексов и тем самым обеспечить комфортное проживание людей.

Биоинженерные технологии более всего соответствуют законам биосферы и поэтому не причиняют такого большого вреда, как традиционная инженерия. Основные цели и задачи биоинженерной геоэкологии можно сформулировать следующим образом:

- комплексное изучение закономерностей процессов и механизмов самоочищения и восстановления природных экосистем;

- разработка природоохранных биоинженерных методов и технологий (биоинженерных систем), основанных на использовании защитных процессов самоочищения, происходящих в природе;

- восстановление и поддержание устойчивости природных экосистем и природно-техногенных систем посредством запуска механизма самоочищения природных объектов.

Геоэкологическая система

Для выражения сути геоэкосистемы можно воспользоваться определением Голубева Г.Н. [1], а именно: геоэкосистема – это «…ограниченный во времени и пространстве единый природный комплекс, образованный живыми организмами и средой их обитания, в котором живые и косные компоненты связаны между собой обменом веществ и распределением потока энергии».

Геоэкосистему следует рассматривать как сложный объект, изучение которого необходимо проводить на основе систематизации полученных данных с помощью полевых комплексных геоэкологических инженерных исследований [4], математического моделирования и системного анализа.

С точки зрения пространственного масштаба можно выделить следующие геоэкологические системы:

- локальные, к которым можно отнести, к примеру, водоём, лесную рощу, участок реки и т.п.;

- региональные, имеющие отношение к региону или отдельно взятой стране;

- макрогеосистема, имеющая отношение к континенту, океану, горной стране и др.;

- глобальная экосистема – система, в которой рассматриваются глобальные процессы, происходящие в экосфере Земли: круговорот веществ в природе, изменения климата в связи с эмиссией газов и глобальным потеплением, движение материков, трансграничные переносы загрязняющих веществ вследствие глобальных техногенных катастроф (типа Чернобыля и Фукусимы).

Проектирование локальной геоэкосистемы

Геоэкологическое проектирование представляет собой комплексный анализ взаимодействующих между собой геосфер: литосферы, педосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы, в соответствии с конкретным рассматриваемым масштабом.

Например, для случая выполнения работ по реабилитации нарушенных природных объектов или их реконструкции можно говорить о геоэкологическом проектировании на локальном уровне. Геоэкологическое проектирование позволяет создавать окружающую природную среду типа эколэнда, оптимальную для жизни человека. Такой подход позволяет проектировать геоэкосистемы, используя биоинженерные технологии [3], которые позволяют не нарушать существующих взаимо­связей и процессов, протекающих в природе.

Рассмотрим вариант геоэкологического проектирования на примере реконструкции водоёма. В качестве такого примера использования геоэкологических подходов рассмотрен проект экологической реабилитации водоёма «Богоденовский», разработанный в 2008 г. при участии автора [5].

Рассматриваемый водоём расположен в Подольском районе Московской области, примерно в 50 км от МКАД по Старо-Калужскому шоссе в сельхозпоселении Вороново, в урочище Богоденово. Пруд русловой, через него протекает ручей Безымка. Пруд образовался в результате перегораживания русла ручья Безымка земляной плотиной в 50-е годы прошлого столетия. Площадь зеркала образовавшегося пруда составляет примерно 1,8 га. Наибольшая глубина пруда составляет 1,5 м. За время существования пруда произошло его заиление, толщина иловых отложений доходит до 1 м. Через тело грунтовой плотины происходит фильтрация воды.

Процесс проведения реконструкции водоёма и создание локальной геоэкологической системы водного объекта для целей рекреации был разбит на четыре этапа.

Этап 1. Проведение комплексных геоэкологических изысканий:

- изучение литосферы (инженерно-геологические изыскания),

- исследование гидросферы (гидрологические изыскания),

- исследование биосферы прибрежной зоны (дендрологические исследования).

Этап 2. Проведение системного анализа полученных материалов, составление программы работ по реконструкции водоёма, разработка предложений по реконструкции водоёма с использованием биоинженерных технологий.

Этап 3. Проведение работ по технической реконструкции водоёма, включающей формирование нового ложа водоёма, создание берегозащитных сооружений, строительство новой грунтовой плотины.

Этап 4. Проведение биологического этапа реабилитации, включающего:

- создание биофильтра типа гидроботанической площадки (ГБП) для очистки воды впадающего в пруд ручья;

- формирование гидроэкосистемы водоёма (зарыбление, высадка водных растений);

- озеленение прибрежной зоны с использованием принципов ландшафтного дизайна;

- формирование рекреационных участков вокруг водоёма для отдыха.

Основные перечисленные мероприятия формирования рекреационной геоэкосистемы представлены на схеме (рисунок).

Геоэкологические исследования

Для формирования локальной геоэкологической рекреационной системы водоёма Богоденовский были проведены комплексные геоэкологические изыскания.

По материалам выполненных геоэкологических исследований различных взаимодействующих геосфер – литосферы, гидросферы и биосферы – был проведен системный анализ водного объекта и прибрежной зоны. Анализ дал возможность принять решения по реконструкции изучаемого объекта:

1. При изучение свойств грунтов было установлено, что местные грунты могут быть использованы при строительстве грунтовой плотины.

Схема формирования геоэкологической системы водоёма

2. Вскрытые при буровых работах песчаные отложения позволили точно определить отметки дна водоёма с целью недопущения фильтрации через его ложе.

3. Выполненные по результатам исследования гидросферы воднобалансовые расчёты позволили уточнить проектные высотные отметки гидротехнических сооружений: гребня плотины и верха берегозащитных конструкций.

4. Предложенные биоинженерные мероприятия позволили рекомендовать оптимальный вариант биогеоценоза исследуемого объекта, характерного для природного водоёма.

5. Принятый вариант биофильтра типа ГБП позволит улучшить качество воды в водоёме.

6. Благоустройство и дополнительное озеленение береговой зоны и водной толщи позволит обеспечить сохранение и увеличить биоразнообразия представленных здесь природных сообществ, растительного и животного мира и обеспечить устойчивое развитие не только геоэкосистемы водного объекта, но и прилегающей рекреационной зоны.

Выводы

Таким образом, основную цель реализации биоинженерных мероприятий по созданию локальной геоэкосистемы можно сформулировать как восстановление и экологическая реабилитация деградированных человеком природных объектов, экосистема которых уже не обладает необходимыми ресурсами для самоочищения.

Использование биоинженерных технологий способствует также решению задачи восстановления биоразнообразия и устойчивого развития территории.

Список литературы

1. Голубев Г.Н. Геоэкология. М.: Изд-во ГЕОС, 1999. 338 с.

2. Кривицкий С.В. Методы биоинженерной геоэкологии как способ достижения устойчивого развития территории/Тула

3. Кривицкий С.В. Методы биоинженерной геоэкологии при проведении экологической реабилитации природных объектов/Вестник МГСУ, 2009. - № 4. - С.285-291.

4. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства. М.: Госстрой, 1997. – 105 с.

5. Рабочий проект «Экологическая реабилитация пруда по адресу: сельское поселение «Вороново» Подольского р-на, М.О.» – М.: «ИК «Экология и природа», Арх.№ 11-08/ПИ, 2008. - 74 с. 

---

Назад к списку