3 года назад
Нету коментариев

В настоящее время деятельность человека на Земле стала соизмеримой с планетарно-геологическими силами. Это значит, воздействие человека на природу достигло до­пустимых нагрузок в целом по планете, а в ряде мест давно уже их превысило, что привело к разрушению и деградации природных комплексов.

Размещение промышленных и сельскохозяйственных объектов целесообразно производить в соответствии с пра­вилом экологической емкости природных территориаль­ных комплексов (ПТК) и учетом экологической чувстви­тельности природы Севера к деятельности человека. Эко­логическая емкость ПТК обусловлена прежде всего осо­бенностями природы, но зависит и от технологии произ­водства. При безотходной технологии производства эколо­гическая емкость выше.

Рассмотрим, как влияет деятельность человека на при­родные компоненты Севера. Изучение допустимых нагру­зок по компонентам — это довольно условный прием, так как в природе все взаимосвязано. Загрязнение атмосферы так же, как и любого другого объекта природы, не огра­ничивается только этой средой. Все загрязнители со вре­менем оказываются на поверхности земли, отравляя растения, животных, почву, воды и обусловливая цепь изменений в природе.

Атмосфера

Из-за малого количества зеленых растений и краткости вегетационного периода на Севере кислорода воспроизво­дится (с единицы площади) меньше, чем в южных зонах, а поэтому и возможность самоочищения воздуха здесь тоже значительно меньше.

Вместе с тем вследствие длительной холодной зимы с темными ночами и короткого лета промышленные и адми­нистративные помещения, жилые дома усиленно отапли­ваются если не круглый год, то большую часть года. Поэтому на Крайнем Севере в воздух выбрасывается больше отходов, чем в южных районах.

В настоящее время в мире над большинством городов кислорода поглощается больше, чем воспроизводится. ТЭЦ, которые потребляют за год многие сотни тонн кис­лорода, выбрасывают в воздух большое количество загряз­нений. Как известно, при сжигании 1 т угля поглощается около 2,7 т кислорода и соответственно выделяется 3,7 т углекислого газа, т. е. столько, сколько его выделяют 13—14 тыс. человек в течение дня. В городах много ма­шин с двигателями внутреннего сгорания, которые также загрязняют атмосферу. Установлено, что автомобиль, проехав 900 км, поглотит количество кислорода, необходи­мое для дыхания одного человека в течение года.

Многие страны Западной Европы, США, Япония рас­ходуют кислорода больше, чем его воспроизводится. Даже над маленькой Швейцарией, в которой промышлен­ность развита слабее, а лесов значительно больше, чем во многих других капиталистических странах, баланс кис­лорода отрицательный. С 1937 по 1969 г. поглощение кислорода здесь возросло с 12,4 млн. до 39,3 млн. т, а вос­производится его лишь около 9,5 млн. т. Недостающее количество кислорода (около 30 млн. т) ежегодно изыма­ется из атмосферы [40]. Поэтому проблема чистого воз­духа и кислорода становится в наше время актуальной.

Человек за час выдыхает 10 г углекислоты; столько же за то же время способны поглотить растения, зани­мающие территорию площадью около 50 м2. Человек ды­шит постоянно, а растения вырабатывают кислород толь­ко в светлое время суток (на Севере из-за краткости ве­гетационного периода только 2—3 месяца в году). С уче­том этих особенностей площадь под зелеными растения­ми, которые могут обеспечить кислородом на год одного человека, должна равняться 500—600 м2, а для северного города с населением 50 тыс. человек — не менее 30 км(при этом исключается сжигание кислорода промышлен­ностью и транспортом).

Если условно принять, что все двигатели внутреннего сгорания, промышленные объекты, отопительные устройства в северном городе поглощают в 1 тыс. раз больше кислорода, чем его идет непосредственно на дыхание лю­дей (в действительности эта цифра значительнее), то и в этом случае площадь зеленых насаждений вокруг города с населением 50 тыс. человек должна быть не менее 30 тыс. км2, т. е. радиус зеленой зоны составит примерно 100 км. Можно полагать, что над таким биопромышлен­ным комплексом баланс кислорода не будет отрица­тельным.

Интерес представляют данные В. В. Протопопова, опубликованные им в 1975 г. о выработке лесами разных типов кислорода, фитонцидов и поглощении углекислого газа. Ежегодно с 1 га южнотаежных лесов выделяется около 13—14 т кислорода и поглощается 16—17,5 т углекислого газа, а с такой же площади северотаежных лесов соответственно — 2—3 т кислорода, 3—3,5 т угле­кислого газа. Иначе говоря, гектар северного леса дол­жен «работать» целый год, чтобы обеспечить кислородом сжигание 1 т угля, который сгорает в топках за несколько часов. При этом не нужно забывать, что кислород, выде­ленный в процессе прироста органического вещества, поч­ти полностью расходуется в природе на окисление отми­рающей части живого вещества за тот же отрезок времени.

Особенно опасны загрязнения воздуха промышленны­ми отходами. Наблюдения за растительностью и другими компонентами природы вокруг промышленно-индустри­альных центров Севера свидетельствуют о том, что ре­зультаты загрязнения сказываются в десятках и даже сотнях километров от таких промышленных центров.

Установлено, что запыление воздуха, а значит, почвы и растений на Севере ведет:

к изменению теплообмена между воздухом и почвой, а это при наличии многолетнемерзлых грунтов обусловли­вает деформацию поверхности земли: проседание и обра­зование западин, озер, оврагов. Деформация поверхности от запыления проявляется на расстоянии 30—50 км (рис. 4);

Вид пригородной зоны, расположенной в 30 км от северного промышленного центра...

Вид пригородной зоны, расположенной в 30 км от северного промышленного центра…

к гибели лишайников, мхов, хвойных растений. При концентрации сернистого газа 0,3—0,4 мг/м3 такие поро­ды, как сосна, кедр, ель, пихта, можжевельник, начинают отмирать. Концентрация окислов азота выше 0,09 мг/мсчитается гибельной для хвойных лесов. Особенно чувствительны к грязному воздуху лишайники. Окрестности многих городов стали сейчас лишайниковыми пустынями, площадь которых достигает 200 тыс. км2. Если учесть, что тепловые (работающие на угле) электростанции сред­ней мощности за сутки выбрасывают в атмосферу в сред­нем 100—150 т сернистого газа и примерно столько же пыли, можно представить масштабы химического воздей­ствия на растительность и вообще на экосистемы Край­него Севера.

Влияние газов, в том числе сернистого, на природу Крайнего Севера велико и до конца еще не познано. До­казано, что двуокись серы и окислы азота, попадая из атмосферы в водоемы вместе с осадками, обусловливают повышение кислотности природных вод. В результате гиб­нут ценные рыбы, животные, растительность, почвы. Осо­бенно страдают от кислотных дождей северные европей­ские страны: Дания, Норвегия, Швеция, Финляндия. Главным источником загрязнений являются промышлен­ные районы Великобритании, ФРГ. Западными и юго-западными ветрами загрязнения из этих мест переносят­ся на 1500—2500 км, достигая Скандинавии.

Известно, что кислотность вод (рН) атмосферных осадков обычно примерно равна 6—7. Но возрастание ко­личества кислых веществ, поступающих в атмосферу из антропогенных источников, вызывает выпадение осадков в виде дождя и снега с рН, равной 3—5. Вследствие этого поверхностные воды рек и озер Скандинавии снизили рН до 5,5 и даже до 4. В результате начали гибнуть мас­сы рыб, особенно лососевых. В озерах и реках Норвегии и Швеции почти исчез голец, лосось-таймень и др.

Кислотные дожди уничтожают не только рыбу, но и водоросли, беспозвоночных животных. На 2—4% снижа­ется рост деревьев, кустарников, трав. Бескорневые расте­ния (лишайники и мхи) еще более чувствительны к за­грязнениям, чем остальные растения и поэтому поврежда­ются и гибнут чаще.

От сернистого газа и кислот, содержащихся в атмо­сферной влаге, усиливается коррозия металлов и резко возрастают повреждения и поломки различных механизмов. Особенно это опасно в зимних условиях Севера, так как при низких температурах резко уменьшается проч­ность металлов, даже не изъеденных коррозией.

Загрязнения атмосферы опасны из-за глобального рас­пространения индустриальных выбросов. Так, гляциологи пришли к выводу, что нет больше девственно чистых льдов на планете. Даже в Гималаях вдали от промышлен­но-индустриальных центров на высоте 5300 м за послед­ние 15 лет резко возросло содержание свинца, кадмия, урана, ванадия и других элементов.

От загрязненного воздуха страдают не только экоси­стемы. Отрицательно сказывается он и на здоровье людей. На Севере, как известно, преобладают уроженцы южных районов, для которых природные условия Севера экстре­мальны, поэтому любое дополнительное неблагоприятное воздействие (запыление, загазованность и т. п.) тяжело сказывается на их здоровье.

В промышленных центрах северных районов в безвет­ренную погоду происходит застаивание атмосферной массы, и холодный грязный воздух повисает над городом. В такие моменты человеку становится трудно дышать, его мучает кашель, глаза слезятся от пыли и дыма. Уче­ные США обнаружили, что у жителей индустриальных центров, где имеется большое количество автотранспорта, в крови содержится повышенное количество свинца. Подсчитано, что в США ежегодные расходы, связанные с лечением во время частичной или полной потери трудо­способности, оцениваются в 360—400 млн. долларов. Сум­марные же потери в пределах США оцениваются цифрой порядка 1 млрд. долларов, но нередко возрастают до не­скольких миллиардов. В пересчете на душу населения это превышает 60 долларов в год.

Радикальным механизмом природы, очищающим атмо­сферу, является ветер, сменяющий воздушные массы, а также дожди, особенно ливневые, с грозами. Но осадков на Севере мало — 250—400 мм в год. Большая часть их выпадает в виде снега и моросящих дождей, порой неот­личимых от тумана. При загрязнении воздуха промышлен­ными отходами туман может ускорить возникновение удушливого смога. Ливневые с грозами дожди бывают очень редко — это зональная особенность Севера с низки­ми температурами воздуха, при которых обычно не обра­зуются мощные кучево-дождевые облака.

Над большей частью территории Севера зимой наблю­дается инверсионное выхолаживание и застаивание воз­духа, опасность заболеваний возрастает. Отсюда следует, что в условиях антициклонального климата промышлен­ные объекты, выделяющие большое количество газов и пыли, сооружать нецелесообразно. Нельзя строить подоб­ные объекты и в замкнутых непродуваемых горных кот­ловинах.

Таким образом, опасность загрязнения воздуха на Севере, особенно в течение длительной зимы, очень велика. Но она существует не только зимой, но и при безветрен­ной погоде, т. е. в любое время года. Все это свидетель­ствует о том, что экологическая емкость ПТК на Севере значительно меньше, чем в южных зонах. И она особенно мала в районах с антициклональным климатом.

Способность природных территориальных комплексов (ПТК) к обновлению и самоочищению воздуха в зависи­мости от скорости ветра и обилия осадков можно изо­бразить графически (рис. 5).

График способности природных территориальных комплексов к самоочищению атмосферы в зависимости от скорости ветра и осадков

График способности природных территориальных комплексов к самоочищению атмосферы в зависимости от скорости ветра и осадков

Нулевая способность к обновлению и самоочищению. При среднегодовой скорости ветра менее 3 м/с, повторяе­мости штилей 75—50% и сумме осадков менее 300 мм самоочищение, в том числе и разбавление воздуха, прак­тически отсутствует. Осадки редки и выпадают чаще все­го в виде моросящих дождей. Загрязняющие вещества, долго оставаясь в воздухе, в конце концов почти пол­ностью оседают над очагом загрязнения и в его окрест­ностях, подкисляя воду в реках и озерах, отравляя поч­вы, растения, животных, т. е. разрушая природную эко­систему и создавая нездоровую для человека среду.

В таких условиях возможно строительство предприя­тий только с безотходной технологией. В противном слу­чае необходимо отдалить промышленный объект от насе­ленного пункта. Расстояние между ними должно быть установлено в зависимости от местных особенностей: силы инаправления ветров, характера рельефа и т. д.

В условиях антициклонального климата даже при от­сутствии крупных промышленных объектов создается за­грязнение воздушной среды. Особенно сильно оно прояв­ляется зимой, когда работают котельные, а воздух в те­чение многих недель и даже месяцев остается неподвижным. В таких условиях необходим переход с твердого топлива на газ, дающий наименьшее загрязнение.

Средняя способность к обновлению и самоочище­нию. При среднегодовых скоростях ветра 5—3 м/с, пов­торяемости штилей 50—30% и осадках 450—300 мм тоже нередко складывается опасная ситуация, особенно при антициклональной погоде. Известно, что в Лондоне, где среднегодовая скорость ветра около 4 м/с, а годовая сум­ма осадков более 600 мм, неоднократно возникали удуш­ливые смоги, вызывающие массовые заболевания людей и даже их гибель.

Ветер со скоростью 3—5 м/с способен за несколько часов в зависимости от степени загрязнения воздуха очистить атмосферу (рис. 6). Ливневый дождь, во время которого выпадает не менее 50 мм осадков, тоже хорошо освежает воздух, но в данном случае загрязняющие ве­щества не выносятся за город, а оседают в его пределах и окрестностях.

Господствующие ветры относят дым заводских труб за пределы населенного пункта

Господствующие ветры относят дым заводских труб за пределы населенного пункта

Хорошая способность к обновлению и самоочищению. При скоростях ветра более 5 м/с, повторяемости штилей до 30% и годовой сумме осадков выше 450 мм сущест­вует хорошая возможность к обновлению воздушных масс; однако не исключены периоды с длительным инверсион­ным выхолаживанием воздуха, его застоем и загрязнением.

Только в тундре и некоторой части лесотундры господ­ствуют ветры, превышающие 4—5 м/с. Таежные и зна­чительная часть лесотундровых экосистем, особенно в Восточной и Центральной Сибири, обладают очень плохой способностью к самоочищению атмосферы.

Самым эффективным способом борьбы с загрязнением воздуха на Крайнем Севере является введение безотход­ной технологии с замкнутым циклом воздухоснабжения, повышающим экологическую емкость ПТК. Безотходное производство введено в некоторых северных промышлен­ных центрах нашей страны. Выигрыш от этого огромный. Пыль, собранная воздухоочистительными установками, представляет собой высококачественное сырье (в резуль­тате сберегаются ежегодно миллионы рублей). Вышед­шая из установки воздушная река содержит механиче­ских примесей в 5 раз меньше, чем в деревенском воз­духе. Этот поток снова направляется в производственный корпус. Окупаются такие установки в течение не­скольких лет. И самое главное — атмосфера остается чистой.

Поверхностные воды

Известно, что летом большинство незагрязненных рек и озер в лесах и степях обладает богатой кислородом, нор­мально минерализованной чистой водой. На Севере вода в реках и озерах обычно слабо минерализована, в ней меньше кислорода, не всегда приятна на вкус, часто об­ладает болотным запахом и буроватым цветом. Это обус­ловлено тем, что вода поступает из заболоченных прост­ранств, покрытых торфяно-глеевыми почвами и торфяни­ками, и содержит в себе большое количество окрашенных органических веществ. Слабая минерализация объясня­ется низкой температурой воды и почвы, почти полным отсутствием грунтового питания. Воды Севера — это сне­говые и дождевые воды.

При образовании льда на реках и озерах увеличивается концентрация органического вещества гуминового характера. Чем дольше длится ледостав, тем хуже качест­во воды. В летние солнечные дни содержание кислорода в воде больше, чем в пасмурные. Зоны Крайнего Севера по количеству пасмурных дней и дней без солнца занима­ют первое место среди других зон.

Вода природных водоемов обладает очень ценным свойством — способностью самоочищаться. Это происхо­дит потому, что микроорганизмы в процессе жизнедея­тельности используют органические вещества, окисляю­щиеся с помощью кислорода. Если количество кисло­рода в воде уменьшается, микроорганизмы снижают свою жизнедеятельность и, возможно, переходят в состояние анабиоза. Самоочищение водоема прекращается.

Содержание в воде кислорода служит важным призна­ком санитарного состояния водоема. Но растворимость кислорода в воде мала. При температуре около 0° С в

1 л воды может раствориться всего 14 мг кислорода, в летнее время в чистой речной воде содержится 7—8 мг кислорода на 1 л. Воздух содержит 250 мг/л кислорода. Как только количество кислорода в воде понижается до 4 мг/л и ниже, условия жизни организмов в водоеме резко ухудшаются. Для того чтобы вода обогащалась кис­лородом, необходимо ее соприкосновение с воздухом, но водоемы Севера бывают подо льдом 7—8 месяцев.

Известно также, что самоочистительная способность речных вод выше, чем озерных и вообще застойных водо­емов, так как текучие воды насыщаются кислородом луч­ше и быстрее, чем стоячие. Водная масса в неглубоких озерах полностью перемешивается только весной и осенью. Летом глубинные воды не контактируют с атмо­сферой и практически не обогащаются кислородом. Объ­ясняется это четко выраженной устойчивостью темпера­турной стратификации. Верхний слой воды толщиной 1—2 м прогревается от 8 до 15° С и выше. Придонные слои воды имеют более низкую температуру, а значит, они яв­ляются и более тяжелыми, поэтому подъем вод к поверх­ности исключается. Именно поэтому особенно опасная ситуация складывается тогда, когда температура придон­ной воды достигает 4° С, в этом случае плотность воды наибольшая.

В безледный период благоприятным фактором бывают ветры, перемешивающие водную массу.

Находясь длительное время подо льдом, качество вод само по себе снижается за счет расходования кислорода; воды рек и озер приообретают кислую реакцию, рН ста­новится ниже 6,0. Это ведет к гибели рыбы. Если же в реку сливаются промышленные и бытовые отходы, неф­тепродукты, то положение становится катастрофическим, особенно в зимнее время. В средней полосе вода реки мо­жет самоочиститься на участке в -200—300 км; в услови­ях Севера с длительным ледоставом для самоочищения недостаточно и 1500—2000 км [14].

Нефть, как известно, самый интенсивный загрязни­тель вод: 100 г нефтепродуктов загрязняют 8000 л воды настолько сильно, что она становится непригодной для жизни животных и хозяйственного потребления. Нефтя­ная пленка на поверхности воды затрудняет и даже пре­кращает обогащение воды кислородом воздуха.

Освоение нефтегазовых месторождений Севера требу­ет тщательной разработки мероприятий с тем, чтобы не загрязнять воды рек и их притоков. Это необходимо еще и потому, что пути превращения нефтепродуктов в во­доемах изучены слабо. Известно, что их растворимость невелика, распад нефти происходит медленно, особенно при низких температурах. Для этого процесса нужен кис­лород: полное окисление нефти заканчивается в аэроб­ных условиях (т. е. при наличии кислорода) не ранее чем через 100—150 дней; распад нефти в анаэробных услови­ях происходит еще дольше.

Особенной опасности подвергаются небольшие реки Севера, так как. в результате даже одного выброса в них нефтепродуктов или других загрязняющих веществ мож­но сразу погубить все живое. Малые речки встречаются на всех островах и полуостровах Севера, в районах с горным рельефом — Магаданской области, значительной части Якутии и т. д.

Тепловое загрязнение рек и вообще экосистем на Се­вере более опасно, чем в средней полосе, так как дает очень широкий спектр неблагоприятных изменений в при­роде. В реках гибнет рыба и другие животные, поверх­ность земли начинает деформироваться из-за развития термокарста. Именно поэтому в ряде районов Крайнего Севера СССР и в г. Фэрбенкс в США (штат Аляска) для отопления домов используется теплая вода, сбрасываемая электростанциями. После охлаждения вода возвращается на станцию. Такая отопительная система и экономиче­ски, и экологически выгоднее и удобнее котельных и других видов отопительных систем.

Самым радикальным способом борьбы с загрязнением воды так же, как и воздуха, является введение безотход­ной технологии с замкнутым циклом водоснабжения. Опыт показывает, что это дает большой народнохозяйст­венный эффект: промышленность получает дополнитель­ное сырье; в водоемах сохраняется рыба, поверхностные воды рек и озер становятся доступными для использова­ния в бытовых и хозяйственных целях. При сбросе ис­пользованных вод в естественные водоемы требуются повышенные затраты на их очистку из-за слабой естест­венной самоочищаемости водоемов.Так, на Аляске, учи­тывая эти особенности вод Севера, при создании комму­нально-бытовых систем в ряде поселков предусматрива­ется максимальная экономия воды. Водяное отопление заменяется электрическим; расширяется применение эко­номящих воду паровых бань; водопроводы рассчитывают­ся на многократное использование воды. Расход воды на одного человека сокращается до очень малых величин — 50—60 л в сутки [2].

В тех местах, где в воду сбрасывают недостаточно очищенные стоки, целесообразно устанавливать аэраторы, которые нагнетают в воду воздух, а следовательно, и кис­лород. Такие аэраторы имеются на многих водоемах, в которые сбрасываются неочищенные или слабо очищен­ные стоки. Наблюдения показали, что количество орга­нических веществ, оседающих на дно рек и озер, умень­шается после установки аэраторов в 10—12 раз. Осталь­ная масса органических веществ разлагается в процессе окисления вследствие непрерывного поступления кисло­рода.

Некоторые исследователи рекомендуют использовать городские сточные воды для орошения земледельческих полей. Во-первых, это улучшает экономику орошаемого земледелия. Во-вторых, почва является наиболее эффек­тивным средством обезвреживания сточных вод. Эти ре­комендации верны, но только для южных зон. Почвы Крайнего Севера маломощные и очень холодные, на глу­бине 20 см температура их даже в июле редко превышает 5—10°. Обычная температура почвы на этой глубине ле­том равна 2—4°, Напомню, что под Москвой в это время температура почвы равна 18—20°. Скорость химических реакций, как известно, зависит от температуры (правило Вант-Гоффа). Да и к тому же вечномерзлые слои, рас­полагаясь летом на глубине 50—100 см, служат водо­упорным горизонтом. Для поселков средней полосы про­блема утилизации отходов никогда не была серьезной: отходы сгнивали и разлагались на полях, в оврагах. Таким образом, вопрос о том, куда девать бытовые отходы, пока не решен. Но бесспорно, что их нельзя сбрасывать ни в реки, ни возле населенных пунктов, потому что это неиз­бежно приведет к распространению многих инфекционных заболеваний.

А. И. Львович в 1973 г. опубликовал материалы по оросительным нормам на сточные воды на земледельче­ских полях орошения, которые зависят от климатических и почвенных условий. В жарком аридном климате при прочих равных условиях возможны наибольшие объемы сточных вод на полях орошения — до 9000 м3/га. По мере возрастания увлажнения эти объемы убывают. По А. И. Львовичу, в условиях избыточного увлажнения даже на легко- и среднепесчаных почвах сточные воды на зем­ледельческих полях орошения не должны превышать 2000 м3/га. Глинистые и тяжелосуглинистые почвы в ус­ловиях избыточного увлажнения уже нельзя использо­вать для очистки сточных вод, так как на них практиче­ски отсутствует фильтрация.

На Севере осадков выпадает немного, но вследствие короткого холодного лета и длительной зимы влага ис­паряется еще меньше, в результате почвы здесь обычно увлажнены избыточно. Этому же способствуют многолет­ние мерзлые породы, которые являются водоупорным го­ризонтом, препятствующим фильтрации. В результате способность мерзлотных почв Севера к самоочищению крайне ограниченна. Они аккумулируют загрязняющие вещества и отравляют маломощный сезонно-талый слой.

В зимнее время на Севере, как уже говорилось, пре­обладает застаивание воздуха, вследствие чего загрязняю­щие вещества не рассеиваются, а выпадают в окрестно­стях городов. Поэтому с весенним таянием снегов, закон­сервировавших в себе огромное количество отходов промышленности, отмечаются наиболее концентрированные дозы загрязнения поверхностных вод, почв и других ком­понентов природы. О масштабах этого загрязнения может свидетельствовать следующий пример. В Канаде, в райо­не Садбери, расположен крупный промышленный центр по добыче и выплавке меди, никеля, кобальта, платины, железа. Подсчитано, что только за декабрь 1971 г. через дымовые трубы двух плавильных заводов и одной фабри­ки по обогащению железной руды было выброшено (в тоннах): железа — 1124, никеля — 192, меди — 146, ко­бальта — 5,5, свинца — 19, цинка — 12. Это вызывает за­грязнение поверхностных вод и почв в радиусе около 50 км. Металлы в почве отравляют и убивают почвенную флору и фауну, а также наземные растения [41].

Нужно отметить, что способность почв к самоочище­нию (или загрязнению) во многом зависит от рельефа. Почвы на повышенных элементах рельефа, склонах луч­ше самоочищаются и соответственно меньше загрязня­ются, чем почвы понижений (озера, долины, болота, за­падины, особенно бессточные, на многолетнемерзлых породах), куда стекаются загрязненные снеговые и дож­девые воды.

Текучие грунты

В условиях интенсивного освоения Севера вечномерзлые грунты тоже становятся усиленно эксплуатируемым ре­сурсом.

Как известно, мерзлые породы по длительности своего существования подразделяются: на кратковременно мер­злые (часы, сутки), сезонномерзлые (месяцы), вечномер­злые (многие годы, тысячи лет). Последний термин имеет несколько синонимов: всегда мерзлые, постоянно мерзлые, беспрестанно мерзлые, многолетнемерзлые и т. д.

Над вечной мерзлотой формируется слой ежегодного сезонного промерзания — протаивания. Основной отличи­тельной особенностью вечномерзлой зоны литосферы яв­ляется вода в твердой фазе — лед. Многие мерзлотоведы отождествляют понятия «вечная мерзлота» и «подземное оледенение».

По данным Б. Н. Достовалова и. В. А. Кудрявцева, вечномерзлые грунты занимают до 25% всей суши земно­го шара и около 47% площади СССР. П. Ф. Швецов [37] считает, что площадь с вечномерзлыми грунтами близка к 9 млн. км2, что составляет приблизительно 40% территории СССР. Эта площадь, по его мнению, не может быть определена с точностью больше 15—20% из-за очень большой переходной полосы. Мощность вечно-мерзлых пород изменяется от нескольких метров в южной части зоны распространения вечномерзлых грунтов (Ка­нин и север Кольского п-ова) до нескольких сотен метров на севере Сибири и даже до 1500 м в верховьях р. Мар­хи — левого притока Вилюя.

На вечномерзлых грунтах в отличие от талых проис­ходят непрерывные изменения поверхности: оседания, провалы, пучение грунтов, течение на склонах (соли­флюкция). Эта подвижность и динамичность грунтов за­трудняет хозяйственное освоение районов, где распрост­ранена вечная мерзлота.

Возникновение просадочных или провальных форм рельефа объясняется термокарстом — процессом вытаи­вания ледяных включений в рыхлых горных породах. Главной причиной развития термокарста является уве­личение мощности сезонноталого слоя, которое происхо­дит в результате изменения теплового режима поверх­ностного слоя грунтов. Это изменение может вызываться двумя группами факторов. К первой группе относятся ес­тественные: потепление климата, увеличение его конти­нентальности и повышение летних температур, возраста­ние мощности снега. Ко второй (антропогенные факто­ры) — обнажение минерального грунта при уничтожении растительности (вытаптывание, пожары, распашка зем­ли, возведение сооружений, проведение дорог, уничтоже­ние растительности тяжелым гусеничным транспортом), изменение альбедо поверхности вследствие загрязнения нефтью, запыленности территории. Выбросы теплых промышленно-бытовых вод также ведут к разрушению мерз­лотных экосистем.

По данным Б. И. Втюрина [7], подземные льды в вер­хнем 50—100-метровом слое занимают до 50—70% обще­го объема грунтов, что составляет около 20 тыс/кмтолько эвидентных (видимых) льдов. Протаивание льдов под действием естественных и антропогенных факторов ведет к образованию термокарстовых озер. В зоне вечно­мерзлых грунтов насчитывается более 2 млн. озер с общей площадью водной поверхности около 300 тыс. км2. Боль­шая часть из них — термокарстового происхождения. В некоторых тундровых и лесотундровых районах, особенно богатых подземными льдами (север Западной Сибири, равнинная территория от Омолоя до Колымы и др.)) озе­ра занимают 30—50% поверхности. К югу их площадь убывает.

Термокарстовые озера — чрезвычайно динамичные об­разования. Они непрерывно перемещаются по равнинной территории с подземными льдами со скоростью от 1— 3 м до 6—10 м и более. Озерные воды, разрушая льди­стые берега, неизбежно встречают на своем пути долины речек и ручьев, другие озерные котловины или просто по­нижения. В результате происходит или переливание вод озера в понижение или, напротив,— пополнение озера водами вышерасположенного водоема.

Деятельность человека становится все более мощным фактором, влияющим на многолетнемерзлые грунты. В про­мышленных центрах и их окрестностях она превосходит даже силы природы (климатические колебания, потепле­ния и т. д.), которые обусловливают образование термо­карстовых озер, просадок, пучений (рис. 7, 8). Именно поэтому П. Ф. Швецов отмечал [38], что человек в промышленно освоенных районах Субарктики изменил при­роду не за тысячи, а за 30 лет.

Протаивание и просадки над ледяными жилами - начальная стадия для формирования термокарстового озера...

Протаивание и просадки над ледяными жилами — начальная стадия для формирования термокарстового озера…

Развитие термокарстового озера антропогенного происхождения

Развитие термокарстового озера антропогенного происхождения

В допромышленный период освоения на Севере были очень редки овраги, что дало основание А. А. Григорьеву [8] и А. А. Соколову [27], как уже отмечалось, утвер­ждать, что вечная мерзлота препятствует образованию оврагов. На самом деле оказалось, что вечномерзлые грунты более оврагоопасны, чем талые породы. Овраги возникают на запыленных территориях, где активнее идет просадка грунтов, так как пыль способствует их большему оттаиванию, причем контуры оврагов часто повторяют полигональность жильных льдов, сохраняя ко­ленчатые, почти под прямым углом, повороты (рис. 9, 10). Уничтожение почвенно-растительного покрова также вызывает образование оврагов. В окрестностях населен­ного пункта скорость их роста составляет 15—30 м/год, глубина может превышать 10—15 м, ширина — более 30 м, протяженность 800—1000 м и больше (рис. 10).

Протаивание и образование термокарстовых просадок...

Протаивание и образование термокарстовых просадок…

Зрелый термокарстовый эрозионный овраг...

Зрелый термокарстовый эрозионный овраг…

Нарушив условия теплообмена, человек резко активи­зировал и солифлюкционные процессы. В местах наруше­ний скорость течения грунтов может доходить до 5— 7 м/сутки. На одном из строительных участков площадью 0,4 км2 за три года его эксплуатации солифлюкционным течением было вынесено около 1 млн, м3 грунта, в результате чего поверхность склона понизилась на 2—4 м и на нем образовались байджарахи, т. е. бугристые всхолмления от неравномерного вытаивания подземных льдов. Но подобные нарушения пока локальны: промыш­ленное освоение Севера охватило лишь незначительную площадь — не более 1%.

Известно, что более половины территории с вечномер­злыми грунтами занято нефтегазовыми, угольными и дру­гими месторождениями полезных ископаемых.

В связи с созданием инфраструктуры в хозяйственный оборот будут вовлекаться огромные территории, как в пределах месторождений полезных ископаемых (уголь­ных, нефтегазовых, железорудных, медноникелевых, зо­лотоносных и др.), так и в пределах полос транспорта (железные и шоссейные дороги, трубопроводы). Доста­точно 1—2 раза проехать вездеходу или трактору по одно­му и тому же месту, чтобы был нарушен почвенно-растительный покров и соответственно теплообмен между почвой и атмосферой.

Поэтому можно предполагать, что со временем на зна­чительной части территории, занятой вечномерзлыми грунтами, будет нарушен теплообмен между почвой и ат­мосферой (транспорт, запыление, вырубка лесов, пожары и т. п.), что приведет к термокарстовым процессам. На месте вытаявших льдов образуются отрицательные формы рельефа, которые обычно намного превышают объем под­земных эвидентных льдов (рис. 11, 12).

Поселок, расположенный на суглинистых грунтах, содержащих подземные жильные льды...

Поселок, расположенный на суглинистых грунтах, содержащих подземные жильные льды…

Поселок, расположенный на сильно льдистых грунтах...

Поселок, расположенный на сильно льдистых грунтах…

В настоящее время разработаны принципы строитель­ства на вечномерзлых грунтах с сохранением вечномерзлых грунтов и с их предварительным (до постройки) оттаиванием. На рис. 13 показан дом, возведенный на железобетонных сваях, которые заглублены в грунт на 15 м. Строительство ведется по принципу сохранения мерзлой толщи: устраивается проветриваемое подполье; зимой в него пропускается холодный воздух, летом оно закрывается, чтобы ограничить, доступ теплого воздуха. Под домами, построенными по такому принципу, темпе­ратура мерзлой толщи понижается, а значит, увеличива­ется несущая способность грунтов.

Дом на железобетонных сваях в г. Норильске

Дом на железобетонных сваях в г. Норильске

Почвенно-растительный покров

В процессе хозяйственного освоения Севера почвенно-растительный покров подвергается особенно сильному воздействию. Он изменяется как вследствие непосредст­венного уничтожения (пожары, вырубки, перевыпас жи­вотных, вытаптывание и т. д.), так и в результате за­грязнения среды. В отличие от воздуха и воды, которые могут смениться другой массой (воздушной, водной), од­нажды уничтоженный почвенно-растительный покров вос­станавливается через многие десятки и даже сотни лет, а в большинстве случаев и вовсе не восстанавливается в первоначальном виде. В экстремальных условиях Севера лесные биогеоценозы сменяются тундровыми или болот­ными; на месте тундр со сплошным растительным покро­вом формируются пятнистые тундры, где лишенные расти­тельности пятна занимают от 20—30 до 70—90%.

Непосредственное воздействие на растительность Се­вера началось несколько тысячелетий тому назад — в пос­леледниковый термический максимум, когда неолитиче­ские племена охотников продвигались на север Ойкумены.

Наиболее хозяйственно ценными для человека на Севере были и есть деревья и кустарники, которые употреб­ляются на топливо, для строительства пастей (ловушек для песцов), изготовления нарт, жердей для чумов, мел­ких хозяйственных поделок и т. д., а также лишайники — основной, хотя и не единственный, корм оленей в течение длительной зимы.

Рассмотрим воздействие человека на почвенно-расти­тельный покров Севера (деревья, кустарники, лишайни­ки). А. Л. Биркенгоф, который в начале 30-х годов XX в. проводил экспедиционные исследования в бассейне р. Ин­дигирки, зафиксировал факты гибели деревьев, типич­ные для всего Крайнего Севера тех лет [6].

А. Л. Биркенгоф пишет о большом количестве лесных гарей и порубок и, в частности, отмечает, что «на рав­нинно-низменных пространствах — повсюду множество лесных гарей, а низкие речные поймы покрыты заросля­ми ивы и тополя или представляют собой голые галечни­ки, песчаные острова, отмели» [6, с. 13]. При этом имело место сознательное сведение леса для получения луговых угодий с хорошим травостоем. Проанализировав эти фак­ты, Биркенгоф пришел к выводу, что северная граница леса на Индигирке еще в недалеком прошлом несомненно простиралась севернее, чем сейчас.

Необходимость в древесине, а значит, и ее расходы не уменьшились и в настоящее время. Наоборот, увеличи­лись в связи с ростом населения. Для каждого небольшо­го поселка с населением от нескольких сотен до несколь­ких тысяч человек на топливо заготавливается ежегодно от 50 000 до 300 000 м3 дров. Учитывая редкостойность де­ревьев на Севере и их малую высоту, обезлесиваются при этом большие площади.

Как известно, средняя высота деревьев на Севере 5— 10 м, средний диаметр 8—15 см, количество деревьев на 1 га — 100—350, запас древесины в лесотундре 5— 20 м3, в северной тайге 20—50 м3. Если исходить из еже­годного объема заготовок 50 000 м3 на один небольшой поселок в лесотундровых редколесьях, то ежегодно для такого поселка будет обезлесиваться территория от 2500 (в северной тайге) до 8300 га (в лесотундре).

На Севере около 300 поселков городского типа и более 80 городов. Для отопления поселков ежегодно лес выруба­ется на территории от 1 млн. до 2,5 млн. га. Но в горо­дах многие дома тоже отапливаются дровами. Возьмем заведомо заниженную цифру и допустим, что на отопле­ние городских домов идет столько же дров, сколько и в мелких поселках. В этом случае площадь территорий, на которых ежегодно вырубается лес, будет составлять от 2 до 5 млн. га.

Все это говорит о том, что на Севере нужно шире внедрять газ.

В еще больших масштабах, чем вырубки, уничтожают древесную растительность пожары, учащающиеся в свя­зи с ростом числа экспедиций на Севере, а также насе­ленных пунктов.

Еще А. Ф. Миддендорф, совершивший в 1842— 1845 гг. путешествие по северу Сибири, писал: «Возоб­новление лесной растительности становится тем сомни­тельнее, чем безжалостнее истребляется первобытная за­щита леса. Размножение населения на дальнем севере легко может опередить размножение лесов» [19, с. 559]. Сейчас в некоторых местах это уже не предположение, а реальность — многие населенные пункты, расположен­ные в лесотундре и тайге, окружены вторичными антро­погенными тундрами.

Таким образом, идет процесс формирования лесотунд­ры на месте тайги, а на месте лесотундры — тундровых ландшафтов. На территории настоящей тундры, как уста­новлено многолетними наблюдениями, могут расти и раз­виваться деревья, образующие северную границу лесов: береза извилистая, ели финская и сибирская, лиственни­цы сибирская и даурская. Здесь встречаются лесные ост­ровки и отдельные деревья.

Исследования показывают, что подобные лесные ост­ровки занимали в прошлом значительно большую площадь, чем сейчас.

Часто на территории, занятой мохово-пушицевыми тундрами, обнаруживаются погребенные под дерниной стволы обгорелых деревьев. Эта часть южной тундры со следами бывших здесь в прошлом редколесий и лесных островов, где тепловые условия позволяют расти деревь­ям, названа автором полосой относительного безлесия тундры. Ширина ее от 50 до 250 км, площадь около 500 тыс. км2. Создание лесопосадок на этой территории существенно бы изменило природу Субарктики: древес­ная растительность умеряет силу ветров, способствует равномерному накоплению снега, а значит, меньшему промерзанию грунтов, лучшему перезимовыванию расте­ний и некоторых животных.

Большие изменения под влиянием человека претерпе­вает не только растительность тайги и лесотундры, но и тундры, особенно кустарники.

В течение тысячелетий в тундре карликовая береза, кустарниковая ольха, ива, можжевельник, кедровый стла­ник являются основным топливом для оленеводов и охот­ников (рис. 14). Ежегодно для этих целей используется 2—4 ц/га кустарников. Прирост их в южных кустарни­ковых тундрах колеблется от 2 до 5 ц/га. Изымание фитомассы кустарников и деревьев на бытовые нужды прак­тически соизмеримо с ее приростом. Естественно, что в месте, где сведены кустарники, а их порой просто выры­вают с корнями, особенно карликовую березу, формиру­ются пятнистые тундры.

Стоянка оленеводов...

Стоянка оленеводов…

Кроме деревьев и кустарников, лишайники тоже яв­ляются той группой растений, которые подвергаются сильному воздействию со стороны человека и особенно оленей.

На Севере сейчас имеется около 2 млн. 200 тыс. голов оленей. В зимнее время одному оленю в сутки требуется около 5 кг лишайников. Зима на Севере длится 8— 9 месяцев (240—270 дней). Один олень за зиму съедает 1200—1350 кг ягеля. 2 200 000 оленей потребляют соот­ветственно 2 880 000—3 240 000 т лишайников. Это боль­шая масса, но она на огромных просторах северных паст­бищ восстанавливалась бы, если бы там соблюдались пра­вила выпаса оленей.

К сожалению, отсутствие строгих пастбищеоборотов ведет к выбиванию кормов на оленьих пастбищах и преж­де всего лишайников (рис. 15). Нередко допускаются пе­регрузки пастбищ, при которых стравливается до 30— 50% лишайников. Нормальное же восстановление ли­шайников происходит лишь в том случае, когда ежегодно изымается не более 10% их запаса.

Летнее тундровое пастбище северных оленей...

Летнее тундровое пастбище северных оленей…

Приведем несколько примеров. По исследованиям со­трудников Магаданского филиала института «Росгипрозем» на зимних пастбищах Магаданского совхоза-техни­кума с пригодной площадью в 34 тыс. га вместо допусти­мой нагрузки в 1700 голов выпасалось стадо в 2100— 2300 оленей. Это поголовье ежегодно выедало не менее 42 тыс. ц ягеля, в то время как ежегодный прирост составлял не более 32 тыс. ц, т. е. каждый год сверх допу­стимого изымалось 10 тыс. ц ягеля. В результате вало­вые запасы лишайников на этой площади снизились с 322 тыс. ц в 1957 г. до 113 тыс. ц в 1974 г. Ежегодный прирост лишайников тоже сократился — с 31 тыс. ц в 1957 г. до 11 тыс. ц в 1974 г.

Сильно выбиты лишайники на пастбищах Ямало-Не­нецкого автономного округа Тюменской области. Почти во всех хозяйствах реальное поголовье оленей намного превышает оленеемкость закрепленных пастбищ, в ре­зультате чего запасы лишайниковых кормов резко сокра­щаются.

Поэтому в округе стали сейчас проводить мероприя­тия по стабилизации поголовья оленей. Подобная ситуа­ция с лишайниковыми пастбищами в тундровой и лесо­тундровой зонах сложилась во многих районах Севера.

В тундре и тайге сейчас работает огромное количест­во экспедиций, здесь сосредоточено много техники, кото­рая нередко отрицательно воздействует на почвенно-растительный покров. Установлено, что один вездеход, пройдя летом по оттаявшей тундре всего 3 км, уничтожа­ет до 1 га пастбищ (рис. 16). Но на Севере работают тысячи вездеходов, тракторов и другой транспорт, размо­лачивая оттаявшую тундру на тысячи километров. Вслед­ствие этого площадь пастбищ неуклонно сокращается.

Колея от вездехода быстро (за несколько часов) превращается в ручей, который спустя 2-3 года станет термокарстово-эрозионным оврагом

Колея от вездехода быстро (за несколько часов) превращается в ручей, который спустя 2-3 года станет термокарстово-эрозионным оврагом

Олени сосредоточиваются на оставшихся пастбищах, где скапливается значительно больше животных, чем до­пускает их естественная оленеемкость. В результате идет уменьшение фитомассы на пространствах северных пастбищ.

На оголенных от растительности участках интенси­фицируются геокриологические процессы: термокарст с об­разованием посадок, оврагов, пучение грунтов с форми­рованием бугорков, каменных многоугольников, пятни­стых тундр. Особенно быстро появляются пятнистые тундры, занимая все большие площади и продвигаясь все дальше на юг, где их раньше не было.

На участках, лишенных мохово-лишайникового по­крова в ряде мест, небольшими куртинами, полосами или отдельными экземплярами вырастают травы — обычно злаки, осоки, пушицы.

Иногда этот процесс называют естественным «отравя­ниванием тундры». Это неправильное объяснение. Массо­вое стихийное залуживание тундры невозможно. На бедных холодных почвах Крайнего Севера довольно тре­бовательные к почвенным условиям травянистые растения не выдерживают конкурентной борьбы с бескорневыми, особенно мхами, а также с кустарниками и кустарничка­ми, имеющими микоризу. На старых чумовищах, возле охотничье-промысловых избушек, где почва удобряется отходами пищи и фекалиями, начинают расти буйные за­росли трав. Но как только человек покидает эти места и прекращается удобрение, через некоторое время травы сменяются мхами и кустарничками. Таким образом, мас­совое и на длительный срок залуживание выбитых участ­ков пастбищ возможно только при активном содействии человека (подбор трав, посевы, удобрения и т. д.).

Интересно, что олени, приспособившись, могут питать­ся травами даже в зимнее время. Известно, что на востоке Якутской АССР, на Чукотке полустихийно сформирова­лась порода оленей харгин, которые могут обходиться без лишайников.

Наблюдения показывают, что устойчивость экосистем прямо пропорциональна фитомассе (ее общему весу на единицу площади и ежегодному приросту) и обратно про­порциональна наличию подземных льдов (рис. 17). Так, в арктической тундре общая фитомасса колеблется от 5 ц/га на повышенных участках рельефа с господством пятнистых тундр до 20 ц/га в понижениях (прирост от 0,5 до 7 ц/га). По мере движения к югу фитомасса увели­чивается (см. табл.), одновременно увеличивается и устойчивость экосистем. Экосистемы с малым количеством фитомассы неустойчивы, особенно на вечномерзлых грунтах с подземными льдами.

Схема устойчивости экосистем Севера...

Схема устойчивости экосистем Севера…

При уменьшении массы растений и ее прироста вслед­ствие природно-климатических причин или антропогенной деятельности идет прямо пропорциональный процесс сни­жения устойчивости экосистем, особенно на Крайнем Севере.

Животный мир

Животный мир тоже подвергается интенсивному измене­нию вследствие освоения Севера. Формы этого воздейст­вия порою неожиданны, они требуют обобщения и осмыс­ления.

Например, интенсивные вырубки и особенно лесные пожары приводят к тому, -что на огромных площадях вме­сто хвойных лесов появляются густые заросли листвен­ных пород, прежде всего осины и березы, которые явля­ются хорошим кормом для лосей. Поэтому увеличение численности лося в последние годы — результат не толь­ко его тщательной охраны, но и улучшения кормовой базы таежных лесов. Так, в Якутии по данным авиаучета летом 1976 г. насчитывалось более 80 тыс. лосей — почти вдвое больше, чем шесть лет назад.

Примерно такая же ситуация складывается и в других таежных районах Севера, где нет интенсивного освоения.

Разрастание площади малинников на вырубках и по­жарищах и одновременный рост поголовья лосей улучша­ет кормовую базу медведей. В ряде таежных районов их поголовье увеличилось, особенно там, где произошло укрупнение поселков за счет сокращения мелких. Рост числа различных экспедиций, в том числе занимающихся взрывами зимой, привело к тому, что медведи в некоторых местах выходят из берлог, прерывая зимнюю спячку.

Особенно сильна реакция на испуг у соболя, глухаря, тетерева. Беспокойство для животных, идущее от экспеди­ций, усиливается охотниками-любителями, которые на снегоходах «Буран» могут достигать любых районов.

Повторяющиеся нарушения покоя животных отрица­тельно сказываются на их физиологических функциях. В нормальных условиях потеря животными энергии зимой минимальна. При беспокойстве у них возрастает количе­ство движений, а значит, увеличивается и расход их энер­гопотенциала. Так, глухарь, тетерев, куропатка, потрево­женные шумом, вылетают из-под снега и ночуют на деревьях, вследствие чего снижаются запасы энергии, не­обходимой для гнездового периода. Больше того, многие животные гибнут или с трудом образуют пары, а нередко вообще покидают участки обитания.

Еще один пример непредсказуемого влияния на живот­ных при освоении Севера. Газопровод Мессояха — Но­рильск, проложенный из Гыданского полуострова на Тай­мыр, пересек пути миграции диких северных оленей — самого крупного в мире стада, насчитывающего более 450 тыс. животных. Лето олени проводят в Центральном Таймыре, на зиму уходят в тайгу, концентрируясь в ос­новном на восточном берегу Енисея. Во время миграций олени подходят к газопроводу и идут вдоль него на запад, пересекают Енисей и сосредоточиваются в северо-восточ­ных таежных районах Западной Сибири, где их раньше не было. На конец 1976 г., по данным Госохотоинспекции Ямало-Ненецкого автономного округа, здесь насчитыва­лось более 17 тыс. диких северных оленей.

В целях сохранения домашних оленей на Севере ведет­ся систематическое уничтожение волков. В последнее вре­мя благодаря принятым мерам (отстрел с самолетов и вер­толетов и со снегоходов «Буран») численность волков на Севере сокращается. Но место волка стали занимать оди­чавшие собаки. Оленеводы многих регионов Севера неод­нократно наблюдали случаи нападения стай одичавших собак на домашних оленей, особенно отколовшихся от стада. Потери домашних оленей от одичавших собак пока невелики — это десятки, в редком случае сотни оленей, но где гарантия, что они не будут расти?

Зафиксированы многие случаи нападения стай оди­чавших собак на диких северных оленей и даже на лося.

На севере европейской части СССР сейчас ведется боль­шая работа по осушению лесов, где прокладываются мели­оративные каналы. Этим воспользовались бобры. В неко­торых местах они стали «осваивать» лесоосушительную сеть. По магистральным каналам, впадающим в лесные речки и ручьи, бобры проникают в осушительные каналы, где затем строят плотины. В результате уровень воды в некоторых каналах и речках поднимается, и мелиоратив­ная сеть выходит из строя. Работникам лесного и охотничь­его хозяйств приходится задумываться над «поставленной» бобрами проблемой. Очевидно, в решении ее надо будет учитывать и интересы бобров.

Как уже отмечалось, в результате хозяйственной дея­тельности человека меняется северный рельеф. С каждым годом возрастает число его отрицательных форм — колдо­бины, транспортные колеи, шурфы и др. Заполняясь во­дой, они увеличивают площадь территории для выплода комаров. С комарами и вообще с гнусом долгое время бо­рются ядохимикатами. В результате некоторые группы насекомых, в том числе и комары, выработали к ним иммунитет. А вот гидробионты северных водоемов стали сильнее страдать от потравы.

Известно, что основание любой экологической пирами­ды составляют растения, следующий ярус — травоядные животные, которые по своей массе намного меньше расте­ний, еще выше идут хищники. На Севере, природа которо­го также устроена по принципу экологически взаимосвя­занных пирамид, процветает огромное количество гнуса (комары, оводы, мошка) — 5—10 кг на 1 га. Гнус в эко­логической пирамиде занимает средний ярус, являясь пищей некоторых птиц и рыб. Правда, комары и другие насекомые составляют незначительную часть их пищевого рациона. А главное — количество животных, поедающих гнус, невелико.

В этой связи можно говорить о незамкнутости эко­логической пирамиды, т. е. об отсутствии необходимого количества животных, питающихся гнусом. Не исключено, что эта «незавершенность» экологической структуры объ­ясняется «молодостью» экосистем Севера. По-видимому, будут найдены новые группы хищников, употребляющих в пищу комаров, оводов, мошек. Достаточно вспомнить маленькую рыбку гамбузию, поедающую личинок маля­рийного комара. Завезенная в Закавказье, она способство­вала ликвидации здесь малярии.

Экологическая емкость природных комплексов Севера

Одной из главных и неотложных проблем разработки кон­цепции рационального природопользования должно стать изучение вопроса об экологической емкости природных территориальных комплексов. Понятие «экологическая ем­кость» появилось совсем недавно.

Одним из первых это понятие применил в своих ис­следованиях Г. А. Агранат в 1974 г. Огромное количест­во фактов — отравленные, погибшие озера и реки, удуш­ливый смог над городами, запыленные и загазованные районы, над которыми кислорода воспроизводится меньше, чем его поглощается,— все это свидетельства недопусти­мой промышленной нагрузки на природные комплексы, т. е. превышение их экологической емкости.

На Севере, как показано выше, экологическая емкость природных комплексов намного меньше, чем в южных районах.

Природа ограничивает любой вид деятельности челове­ка. Так, при подсечно-огневом способе земледелия обраба­тываемый участок быстро истощается и людям приходит­ся возделывать новый; неправильное использование оро­шаемых земель ведет к засолению почв и их гибели; перепромысел животных обусловливает их постепенное исчезновение.

Соблюдение правил экологической емкости необходи­мо — лишь только в этом случае окружающая среда оста­нется здоровой. По справедливому мнению Б. Б. Родома­на, два «полюса» современной жизни (большой город и естественный природный ландшафт) в равной мере нуж­ны человеку. Чтобы они не мешали друг другу развивать­ся, надо их размежевать так, чтобы плотность населения, степень хозяйственного использования и частота посещения разных мест людьми плавно убывали от городского центра к природному заповеднику, окруженному лесами, рекреационными парками, пастбищами, лугами, сельско­хозяйственными угодьями (рис. 18). Это и есть поляриза­ция биосферы. В условиях растущей урбанизации жела­тельно, чтобы города росли не вширь, захватывая земли, а по вертикали — за счет увеличения количества этажей и подземных сооружений.

Схема соотношений населенных пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных угодий, рекреационных зон, природных заповедников

Схема соотношений населенных пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных угодий, рекреационных зон, природных заповедников

Поляризация биосферы — объективный процесс, по­рождаемый урбанизацией. Сохранение биосферы возмож­но в условиях островного расположения промышленного и культурного ландшафтов среди природного. Территори­альная структура поляризованной биосферы должна за­висеть от рельефа, гидросети, климата (антициклональ­ного, муссонного) и других природных факторов.

В каждой природной зоне в соответствии с правилом экологической емкости соотношение индустриальных и культурных ландшафтов, с одной стороны, и природных — с другой, будет неодинаковым. Так, на Крайнем Севере с его легко ранимой природой промышленно-индустриальные центры должны находиться друг от друга на расстоя­нии значительно большем, чем в лесной и степной зонах. Природа Севера может выдержать значительно меньшую нагрузку, чем природа средней полосы.

Таким образом, идея поляризованной биосферы очень хорошо увязывается с концепцией очагово-промышленно­го освоения Севера.

До последнего времени при выборе, допустим, места размещения ТЭЦ учитывалось лишь три главных условия: потребность в электроэнергии, наличие топлива и воды для охлаждения. Теперь же в соответствии с правилом эко­логической емкости и необходимостью сохранения каче­ства среды обитания выдвигаются новые дополнительные требования: недопустимость загрязнения воздуха и воды, в том числе и теплового загрязнения, сохранение лесов, животных (наземных и водных). Это вытекает из новой Конституции СССР, в соответствии с которой охрана при­роды возведена в ранг одного из основных законов страны.