Экологические факторы и оценка их воздействия

Состояние биосистем разного ранга — индикатор экологической оценки ландшафта. Оно определяется условиями их существования и связями, складывающимися в процессе взаимодействия субъектов с экологическими факторами.

Такие факторы, анализу позитивного и негативного влияния которых посвящена обширная литература, различаются по генезису, характеру, силе проявления и вызывают неоднозначные ответные реакции биосистем, попадающих в поле их прямого и косвенного воздействия.

Совокупность экологических связей и их специфика, которые являются важной составной частью организации ландшафтов, формируются при участии как внешних, так и внутренних экологических факторов. Их действие и сопровождающие его физико-географические процессы проявляются в характере вещественно-энергетических и информационных потоков, определяющих особенности метаболизма биосистем.

К числу внешних по отношению к ландшафту факторов относятся: различные микроклиматические переменные (интенсивность, спектральный состав и продолжительность воздействия солнечной радиации, количество атмосферных осадков и др.); свойства литогенной основы; аэральные потоки вещества; некоторые биотические миграции (особенно при функционировании не локализованных по площади парциальных экосистем, выделенных в 1978 г. В. Б. Сочавой).

Полный набор внешних экологических факторов зависит от ранга геосистем и степени их автономности и подчиненности. В частности, он может быть расширен для гетерономных ландшафтов, особенности которых формируются в зависимости от входящих водных и механических миграционных потоков и определяются структурой межландшафтных связей.

Влияние всех входящих потоков преломляется через внутреннюю структуру ландшафтов, причем в ходе этой трансформации усиливается роль эндогенных экологических факторов (микроклиматические, эдафические, биотические) и внутриландшафтных связей. При их изучении используется комплекс методов (в том числе и моделирование), базирующихся на системном анализе.

Такой подход дает возможность учесть не только связи между состоянием биосистем и отдельными экологическими факторами, которые используются при проведении частных экологических оценок, но и последствия их совместного воздействия, что имеет решающее значение для интегральной оценки ландшафтов.

Эффекты совместного воздействия экологических факторов. Хотя в целях анализа исследователь часто сосредоточивает внимание на связях биосистем с конкретными экологическими факторами, нельзя полностью абстрагироваться от того, что в реальности их состояние контролируется комплексом факторов. Эффекты такого комплексирования различны; их систематизация позволила К. А. Куркину выделить основные типы совместного действия экологических факторов: монодоминантность, антагонизм, синергизм, провокационность.

Монодоминантность характеризует такое сочетание экологических факторов в ландшафтах, когда сильное воздействие одного из них подавляет влияние (в том числе и благоприятное) всех остальных факторов и ограничивает возможности нормального существования и функционирования биосистем.

Это положение обосновывается законом минимума Либиха и законом толерантности Шелфэрда и позволяет использовать концепцию лимитирующих факторов при экологической оценке. Учет пределов толерантности отдельных организмов и целых биоценозов — важное основание для ранжирования экологических факторов: выявление наиболее существенных (императивных) и тех, которые выступают как ограничители.

Их число достаточно велико, а сила воздействия меняется в зависимости от геофизических, геохимических и биотических особенностей геосистем. Ландшафты, в которых значение лимитирующего фактора приближается к критическому, получают низшую частную оценку не только по этому показателю, но и их общая экологическая оценка расценивается как низшая.

Рассматривая концепцию лимитирующих факторов, Ю. Одум вводит ограничительный принцип, согласно которому закон минимума более применим для систем, находящихся в стационарном состоянии. При его нарушении этот эффект может не проявляться, так как конечные результаты процессов уже контролируются комплексом меняющихся экологических факторов.

Можно предположить, что монодоминантность, как тип совокупного действия факторов, в большей степени характерна для природных, чем для природно-антропогенных ландшафтов, находящихся в стадии техногенной перестройки. В них, как правило, действует широкий спектр факторов, оказывающих влияние на состояние биосистем.

Антагонизм факторов проявляется в тех случаях, когда их действие на биосистемы взаимно ослабляется; это обусловлено наличием отрицательной обратной связи между результатами воздействия факторов.

В таком сочетании они играют роль гомеостатических механизмов и способствуют стабилизации биосистем в пределах одного инварианта. Антагонистические взаимодействия факторов включаются в процессы саморегуляции ландшафтов и поддерживают динамическое равновесное состояние биосистем в соответствии с обобщенным принципом Ле-Шателье.

Их совместное влияние на изменение состояния живых организмов минимально, что позволяет, очевидно, исключить подобные группы факторов при экологической оценке природных ландшафтов, во всяком случае тех, где проявляется высокая степень адаптации и буферности биосистем. Однако их изучение приобретает интерес в связи с вопросами устойчивости ландшафтов, особенно при их нарушении.

Синергизм возникает при наличии положительной обратной связи между результатами совместного действия экологических факторов. Этот тип их взаимодействия противоположен предыдущему, так как возникающие процессы усиливают друг друга, что способствует дестабилизации. При увеличении прессинга со стороны экологических факторов биосистема удаляется от первоначального и переходит в качественно новое состояние или может быть полностью разрушена.

Таким образом, синергетические взаимодействия вызывают направленные изменения в ландшафтах, часто являются для биосистем одним из факторов риска и обязательно должны учитываться при экологической оценке. Возможные последствия для субъектов разного иерархического уровня проявляются с учетом их эмерджентности. Как частный пример, можно привести увеличение угрозы обморожения человека, когда снижение температуры воздуха сопровождается сильным ветром.

Более сложные цепочки связей можно проследить, изучая эффекты синергизма в природных ландшафтах, где они стимулируют изменение экологических условий и трансформацию биоценозов. Взаимоусиление факторов проявляется, например, в процессе зарастания озер, когда увеличение биомассы ежегодно отмирающих растений сопровождается накоплением сапропеля и уменьшением глубины озера.

Это улучшает экологические условия местообитаний гидрофитов и способствует дальнейшему зарастанию озера, приводя в конечном счете к трансформации аквальных комплексов в супераквальные ландшафты низинных болот и полной смене биоценозов. Другую цепочку направленных изменений, связанных с ухудшением экологической ситуации при взаимоусиливающем действии факторов, можно проследить при засолении почв. Особенно характерны явления синергизма для антропогенно-измененных ландшафтов (при ускоренной эрозии, загрязнении и т.п.).

Провокационность выделяется как особый тип совместного действия экологических факторов, для которого характерно одновременное сочетание стимулирующих и повреждающих, летальных воздействий на биосистемы, причем первые не только не ослабляют, а наоборот, усиливают действие вторых.

Развитие таких разнонаправленных тенденций часто наблюдается при нарушении эволюционно сложившегося равновесия в природных ландшафтах и сопровождается неустойчивостью экологических ситуаций. Весьма противоречивое положение складывается, например, при формировании различных категорий геотехнических систем, когда состояние биоты определяется ее способностью адекватно адаптироваться- к изменяющимся условиям среды.

В целом провоцирующее воздействие экологических факторов может усиливать потенциальную опасность негативных трансформаций в ландшафтах, что снижает степень их благоприятности.

Разнообразие эффектов, возникающих при совместном влиянии различных экологических факторов на состояние и ответные реакции биосистем) затрудняет изучение экологических связей в ландшафтах. Кроме того сложность заключается в изменчивости самих факторов, что должно учитываться при их оценке.