Север — природа и человек

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 км² (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);

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/м³ считается 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 (pH) атмосферных осадков обычно примерно равна 6–7[7]. Но возрастание количества кислых веществ, поступающих в атмосферу из антропогенных источников, вызывает выпадение осадков в виде дождя и снега с pH, равной 3–5. Вследствие этого поверхностные воды рек и озер Скандинавии снизили pH 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.

Рис. 4. Вид пригородной зоны, расположенной в 30 км от северного промышленного центра. Изменение теплообмена между атмосферой и почвой, вызванное запылением, привело к тому, что почва оттаяла на большую, чем прежде, глубину. В результате осела и деформировалась ее поверхность, усилились термокарстово-эрозионные процессы и солифлюкционное течение грунтов на склонах

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[8].

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[9]. 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).

Рис. 5. График способности природных территориальных комплексов к самоочищению атмосферы в зависимости от скорости ветра и осадков

0 — почти нулевая способность к самоочищению; 1 — средняя способность к самоочищению; 2 — хорошая способность к самоочищению при скоростях ветра выше 5 м/сек и осадках более 450 мм/год

А — скорость ветра в м/с: 1, 2, 3.. 7; Б — осадки в мм: 100, 200.. 500

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 и направления 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.

Рис: 6. Господствующие ветры относят дым заводских труб за пределы населенного пункта

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.

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 °C 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 °C 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 °C, 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, pH 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, за-папины, 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 вечномерзлых 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. Мар-хи — левого притока Вилюя.

Рис. 7. Протаивание и просадки над ледяными жилами — начальная стадия формирования термокарстового озера под влиянием запыления и нарушения почвенно-растительного покрова

Рис. 8. Развитие термокарстового озера антропогенного происхождения

Площадь озера — 3500 м², объем воды — 4500 м³.

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/км³ только 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.

Рис. 9. Протаивание и образование термокарстовых просадок, заполненных водой, над ледяными жилами — начало формирования одного из оврагов. Коленчатость изгибов обусловлена полигонально-решетчатым расположением подземных льдов

Рис. 10. Зрелый термокарстовый эрозионный овраг с прямоугольным изгибом, свидетельствующим о заложении его по полигональным жильным льдам

Глубина оврага — 12–14 м, ширина по верху — около 30 м, длина — более 500 м; объем понижения 35–40 тыс. м³, возраст — 7–8 лет; слева — солифлюкционное оползание дерново-почвенного слоя по склону оврага

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.

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).

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).

Рис. 11. Поселок, расположенный на суглинистых грунтах, содержащих подземные жильные льды. Их протаивание ведет к образованию просадок, оврагов, термокарстовых озер. Разжиженные грунты сползают по склонам и вниз по оврагу, увеличивая отрицательные формы рельефа.

Рис. 12. Поселок, расположенный на сильно льдистых грунтах. В результате деформации поверхности разрушаются дома, грунтовые дороги

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.

Рис. 13. 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.

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.

Рис. 14. Стоянка оленеводов. Жерди для чума срублены в южной лесотундре, лиственница для нарт — в северной тайге

Рис. 15. Летнее тундровое пастбище северных оленей. На поверхности почвы, почти лишенной растительности (лишайники выбиты из-за превышения оленеемкости и нарушений правил пастбищеоборотов), началось интенсивное образование пятнистых бугорковатых тундр

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 ИЗ тыс. ц в 1974 г. Ежегодный прирост лишайников тоже сократился — с 31 тыс. ц в 1957 г. до 11 тыс. ц в 1974 г.[10]

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[11].

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.

Рис. 16. 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.).

Рис. 17. Схема устойчивости экосистем Севера в зависимости от общей фитомассы (в ц/га) и обилия подземных льдов (в %):

0 — предельно неустойчивые экосистемы с подземными льдами (более 20 % от общего объема грунтов) и фитомассой менее 100 ц/га, т. е. все тундровые и почти все лесотундровые природные комплексы;

I — неустойчивые экосистемы на вечномерзлых грунтах с фитомассой до 150 ц/га, т. е. лесотундровые и значительная часть таежных природных комплексов;

II — слабо устойчивые экосистемы на преимущественно талых грунтах с фитомассой, не превышающей 450 ц/га, т. е. северотаежные природные комплексы

А— фитомасса в ц/га: 50, 100… 450; Б — В — объем подземных льдов в вечномерзлых грунтах, в %; Т — талые грунты; ↑ — кривая устойчивости экосистем

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.

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[12], 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.

Рис. 18. Схема соотношений населенных пунктов, промышленных предприятий, сельскохозяйственных угодий, рекреационных зон, природных заповедников (по Б. Б. Родоману)

1 — административный центр; 2 — транспортные магистрали; 3 — природные заповедники, заказники и другие охраняемые территории; 4 — леса, луга, загородные парки, рекреационные территории; 5 — сельскохозяйственные угодья; 6 — постоянные жилища и промышленные объекты, расположенные на окраинах города и разъединенные между собой в зависимости от конкретных природных условий (скорости и направления ветров, рельефа, наличия водоемов и направления течения воды в реках и т. д.); 7 — рекреационные жилища и туристские дороги

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.