Особенности эколого-геологических систем железнодорожных транспортно-коммуникационных комплексов Белоруссии

ВВЕДЕНИЕ

Транспортно-коммуникационные комплексы занимают особое место среди разнообразных искусственно созданных (антропогенных) эколого-геологических систем (ЭГС). Их стабильная работа критически важна не только для удовлетворения потребностей населения в перевозках и услугах, но и для бесперебойного функционирования всех секторов экономики. С экологической точки зрения, это является фундаментальным условием для поддержания жизнеспособности экосистем. Более того, надежность и безопасность транспортной инфраструктуры напрямую влияют на национальную безопасность государства, что также имеет экологическое значение.

Под эколого-геологической системой транспортно-коммуникационного комплекса следует понимать определенный объем литосферы, в котором происходит взаимодействие геологической среды и биоты, включая человека (социум), и обеспечение его транспортно-информационными потоками вещества, энергии и информации. Она представляет собой часть экосистемы и рассматривается как объект исследования экологической геологии, определяющий, прежде всего, ресурсную экологическую функцию литосферы [1, 2]. Данная ЭГС включает в себя природные компоненты: горные породы (литотоп), подземные воды (гидротоп), почвы (эдафотоп), геохимические и геофизические поля, приземный воздух (атмотоп), а также современные инженерно-геологические процессы, влияющие на существование и развитие живых организмов, но одновременно техногенно измененные в той или иной степени. Наряду с ними важную роль играют и техногенные компоненты – инженерные сооружения разных типов, многие из которых являются источниками техногенной трансформации природных компонентов этих ЭГС.

Транспортно-коммуникационная система, как техногенный компонент ЭГС на территории любой страны, – это совокупность экономических субъектов (отраслей, предприятий, организаций) и видов деятельности, которые обеспечивают или создают условия для функционирования производственных отраслей и жизнедеятельности общества, снабжая их транспортно-информационными потоками вещества, энергии и информации. По сути, это единая сеть, объединяющая все виды транспорта (автомобильный, железнодорожный, водный, воздушный, космический, трубопроводный), а также системы передачи электроэнергии и связи. Все эти элементы тесно связаны и дополняют друг друга. Центральное место в этой системе занимает транспорт, который характеризуется скоординированным развитием, эффективным использованием каждого вида транспорта, наличием материально-технической базы, технических средств, мощностей, пропускной способности, а также совместимостью и взаимодополняемостью используемых технологий. Основная задача транспортной системы – удовлетворять потребности всех хозяйствующих субъектов страны и населения в перевозках и международных связях. Кроме того, транспорт вносит существенный вклад в экспортный потенциал многих стран, предлагая транспортные услуги на международном уровне, что делает его одной из ключевых отраслей [3].

Эколого-геологические системы (ЭГС) транспортно-коммуникационных комплексов, как показано на рисунке 1, имеют схожую с другими техногенными ЭГС структуру. Они включают в себя как абиотические (литотоп, гидротоп, атмотоп, технические сооружения) и биокосные (эдафотоп), так и биотические (микробоценоз, фитоценоз, зооценоз) компоненты, но техногенно измененные или антропогенные за счет социума и создаваемых им технических транспортно-коммуникационных сооружений.

Кроме того, как и в других техногенных эколого-геологических системах, в ЭГС транспортно-коммуникационных комплексов основное значение, как было уже отмечено, имеют различные технические подсистемы ЭГС, такие как авто- и железные дороги, взлетно-посадочные полосы аэродромов, космодромы, линии электропередачи и связи, продукто- или трубопроводы, а также ряд других объектов их инфраструктуры (различная техника, вокзалы, депо, ангары, парки, АЗС и др.). Именно эти объекты оказывают наибольшее влияние на живые организмы в этих системах и формируют внешний вид ЭГС.

Рис. 1. Структура ЭГС транспортно-коммуникационных комплексов [3]

Технические сооружения в сочетании с литогенной основой – литотопом – образуют различные литотехнические системы (ЛТС). В связи с этим в рассматриваемом классе ЭГС нами выделено восемь типов: ЭГС автотранспортных, железнодорожных, транспортных терминалов, воднотранспортных, авиационных, транспортно-космических, коммуникационно-энергетических и промышленно-продуктопроводных комплексов [4].

Белоруссия занимает стратегически важное положение, являясь ключевым транспортным узлом между Западной Европой, Россией и Азией. Через ее территорию проходят важнейшие железнодорожные, автомобильные и водные пути, а также сети нефте- и газопроводов, линии электропередачи и связи. Кроме того, воздушное пространство страны насыщено авиационными коридорами, используемыми для различных типов воздушных судов.

Согласно общей структуре и систематике ЭГС транспортно-коммуникационных комплексов на территории Белоруссии функционируют практически все типы рассматриваемых ЭГС, за исключением транспортно-космических комплексов [3]. Особое место среди них занимают ЭГС железнодорожных комплексов.

Это объясняется тем, что железнодорожный транспорт играет ключевую роль в транспортной системе республики, особенно для перевозок грузов и пассажиров на средние и дальние расстояния, а также в пригородном сообщении. Его преимущества – массовость перевозок и высокая провозная способность железных дорог (до 80–90 млн т по двухпутной или 20–30 млн т по однопутной линии в год; регулярность перевозок независимо от времени года, времени суток и погодных условий; универсальность с точки зрения его использования для перевозок различных грузов и возможность массовых перевозок грузов с большой скоростью; возможность создания прямой связи между крупными промышленными предприятиями по железнодорожным подъездным путям; сравнительно невысокая себестоимость перевозок по сравнению с автомобильным транспортом (если принять среднюю себестоимость на транспорте за 100%, то себестоимость железнодорожных перевозок составит 80%, автомобильных – 1600%, авиа – 5000%) [5].

Белорусская железная дорога (БЖД) является важной составляющей евроазиатской железнодорожной сети, обеспечивая внешнеторговые связи. Имея давнюю историю, она интегрирована в железнодорожные системы Западной Европы, стран Балтии и СНГ. Основные транспортные потоки проходят в направлениях транспортных коридоров. Так, IX транспортный коридор пересекает территорию республики с севера на юг и проходит в обход крупных промышленных центров Белоруссии – Витебска, Могилева, Гомеля. Протяженность железнодорожных линий составляет: по направлению Терюха – Гомель – Витебск – Езерище – 489 км; направлению Гудогай – Молодечно – Минск – Жлобин – 372 км [6].

Особое значение имеет общеевропейский транспортный коридор II (Берлин – Варшава – Минск – Москва – Нижний Новгород), соединяющий Германию, Польшу, Беларусь и Россию, поскольку он обеспечивает основные торговые потоки между Западом и Востоком. На территории республики железнодорожная линия этого коридора проходит по маршруту Брест – Минск – Орша – Осиновка. Важным преимуществом для грузоперевозок по данному маршруту является двухпутная электрическая линия, позволяющая грузовым поездам развивать скорость до 100 км/ч, а пассажирским – до 160 км/ч.

На западных границах страны функционирует развитая инфраструктура, учитывающая различия в ширине железнодорожной колеи. На пограничных переходах созданы условия для обработки различных видов грузов, при этом основные мощности по перегрузке сконцентрированы в железнодорожных узлах Бреста и Гродно.

Особое внимание уделяется перевозкам контейнеров – как транзитных, так и экспортно-импортных и внутренних. На железнодорожных станциях работают контейнерные терминалы, обслуживающие крупно- и среднетоннажные контейнеры. Кроме технического оснащения, развивается сервис для грузовладельцев, который направлен на организацию доставки грузов по принципу «от двери до двери» либо «железнодорожная станция – склад получателя» [7].

С функциональной точки зрения эколого-геологические системы железнодорожных комплексов представляют собой системы, включающие в себя совокупность взаимосвязанных природных и техногенных компонентов, функционирование которых направлено на обеспечение бесперебойного и безопасного движения подвижных составов, а также на поддержание устойчивости геологической среды в зоне их воздействия.

Их эколого-геологические характеристики, структура и специфические черты обладают особенностями, значительно отличающимся от других эколого-геологических систем и до сих пор остаются недостаточно исследованными. В связи с этим, основываясь на ранее разработанной нами классификации эколого-геологических систем территории Белоруссии [4, 9], в данной статье предпринята попытка предоставить общее описание рассматриваемых эколого-геологических систем, а также выявить и охарактеризовать особенности их абиотических (техническая составляющая, литотоп, гидротоп, атмотоп), биокосных (эдафотоп) и биотических (микробоценоз, фитоценоз, зооценоз, социум) компонентов. Это и стало основной целью и задачами настоящего исследования.

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА КОМПОНЕНТЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ПРИ ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ЭГС ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Эффективная работа и развитие железнодорожного транспорта зависят от состояния природных комплексов и доступности природных ресурсов, уровня развития инфраструктуры искусственной или техногенной среды, а также социально-экономических условий общества. Влияние железнодорожного транспорта на окружающую природную среду обусловлено состоянием инфраструктуры, связанной со строительством железных дорог, производством подвижного состава и оборудования, а также интенсивностью эксплуатации железнодорожных объектов. Все составляющие этой системы взаимосвязаны и оказывают взаимное влияние как в прямом, так и в обратном направлениях.

В свою очередь, состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры по строительству железных дорог, производству, ремонту и эксплуатации подвижного состава, производственного оборудования, интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах. Так, по данным пресс-службы БЖД потребление электрической энергии организациями белорусской магистрали составляет 1,5% от общего объема электроэнергии Беларуси и более 85% от того, что расходует весь транспортный сектор. При этом более 76% электропотребления приходится на тягу поездов. В части тепла магистраль задействует более 51% тепловой энергии транспортной отрасли, и свыше 80% этого тепла производится собственными теплоисточниками БЖД [10]. В связи с этим уровень воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду является достаточно существенным.

Воздействие железных дорог на окружающую среду – это сложный процесс, зависящий от множества технических факторов, их интенсивности и значимости для различных природных компонентов. Важно рассматривать это влияние не только от самого транспорта, но и от всей сопутствующей инфраструктуры, а также от деятельности предприятий, обеспечивающих ее функционирование [11].

Техногенное воздействие может проявляться как локально (от одного источника), так и комплексно (от совокупности факторов), и его принято оценивать с помощью коэффициентов экологической опасности, зависящих от типа, характера и объекта воздействия.

В целом факторы воздействия железнодорожного транспорта и инфраструктуры на окружающую среду классифицируют по следующим признакам [11, 12]:

– механическое воздействие (твердые отходы, воздействие дорожной техники на массивы грунтов);

– физическое (тепловое излучение, электромагнитные поля, ультра- и инфразвук, вибрация, радиация);

– химическое (кислоты, щелочи, соли металлов, углеводороды, краски и растворители, пестициды);

– биологическое (макро и микроорганизмы, бактерии, вирусы);

– эстетическое (нарушение ландшафтов, осушение, заболачивание).

При этом степень воздействия перечисленных признаков на компоненты окружающей среды может быть различной: от кратковременной и мгновенной до сравнительно недолгой и долговременной. Железнодорожный транспорт является постоянным источником воздействия на природные компоненты. Это воздействие, а также влияние его инфраструктуры, принято разделять на три уровня: допустимый, равновесный и кризисный. Характер такого влияния оценивается исходя из типа техногенных факторов, их интенсивности и экологической значимости.

Как было отмечено выше, техногенное воздействие может быть как локальным (вызванным одним фактором), так и комплексным (обусловленным группой факторов). Для количественного анализа важности данных факторов используют коэффициенты экологической значимости, также именуемые коэффициентами весомости. Значения этих коэффициентов зависят от объекта, вида и характера воздействия.

Для определения общего уровня воздействия объектов железнодорожного транспорта на экологическое состояние природной среды используются следующие интегральные характеристики [11, 13]:

– абсолютные потери окружающей среды, выражаемые в конкретных единицах измерения состояния биоценозов (флоры, фауны, людей);

– компенсационные возможности экосистем, характеризующие их восстанавливаемость в естественном или искусственном режиме, создаваемом принудительно;

– опасность нарушения природного баланса, возникновение неожиданных потерь и локальных экологических сдвигов, которые могут вызвать экологический риск и кризисные ситуации в окружающей природной среде;

– уровень экологических потерь, вызываемых воздействием объектов транспорта на окружающую среду.

Эти характеристики позволяют оценить экологическую безопасность в зонах, где расположены транспортные объекты. Воздействие железнодорожного транспорта на экологическую ситуацию является значительным и, в первую очередь, связано с загрязнением воздуха, водных объектов и земельных площадей в процессе строительства и эксплуатации железных дорог. Состояние окружающей среды при взаимодействии с объектами железнодорожного транспорта зависит от инфраструктуры строительства железных дорог, производства подвижного состава, технического оборудования и других устройств, от интенсивности использования подвижного состава и других объектов на железных дорогах [13].

Влияние железнодорожного транспорта и его инфраструктуры на экологическую обстановку оценивают по величине расходования природных ресурсов и уровню загрязняющих веществ, поступающих в окружающую среду. Такие источники загрязнения элементов окружающей среды по характеру функционирования, как правило, разделяют на стационарные и передвижные.

Стационарными источниками являются локомотивные и вагонные депо, заводы по ремонту подвижного состава, пункты подготовки подвижного состава, котельные, пропарочно-пропиточные заводы, дезинфекционно-промывочные станции и др. К передвижным источникам относятся магистральные и маневровые тепловозы, путевые и ремонтные машины, автотранспорт, промышленный транспорт, рефрижераторный состав, пассажирские вагоны и т.п. В свою очередь, стационарные источники по сложности и числу технологических процессов неравнозначны и могут создавать загрязнения не одного, а нескольких видов. Интегральные характеристики позволяют определить экологическую безопасность в районах расположения транспортных объектов.

Влияние объектов железнодорожного транспорта на окружающую среду связано как со строительством железнодорожной сети и транспортной инфраструктуры, так и с эксплуатацией железных дорог и подвижного состава, что включает сжигание большого количества топлива, использование пестицидов на полосах отчуждения и другие факторы. Строительство и эксплуатация железных дорог сопровождаются загрязнением природных комплексов, выбросами в атмосферу, попаданием сточных вод в водоемы и образованием отходов. Кроме того, прокладка железнодорожных путей может проходить по традиционным маршрутам миграции животных, нарушая их и приводя к угрозе гибели отдельных экосистем и видов.

Чтобы минимизировать вредоносное воздействие железнодорожного транспорта и его инфраструктуры на окружающую среду, применяют системный подход при изучении взаимодействия транспорта с окружающей средой, учитывая уровни и нормы воздействия на природную среду. При этом особое внимание уделяется анализу характеристик наиболее распространенных загрязнителей, связанных с деятельностью железнодорожного транспорта. Эти загрязнители можно условно разделить на следующие категории [11, 13]:

– неорганические соединения (оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота);

– органические вещества (сажу, нефтепродукты);

– биологические загрязнители;

– синтетические поверхностно-активные вещества;

– тяжелые металлы (ртуть, свинец);

– шум и вибрацию;

– радиоактивное и электромагнитное излучения;

– тепловое загрязнение.

Помимо этих факторов важно отметить, что железнодорожный транспорт является значительным потребителем пресной воды. Вода используется практически во всех производственных процессах – при обмывке подвижного состава, отдельных узлов и деталей, охлаждении компрессоров и прочего оборудования, получении пара, заправке вагонов, реостатных испытаниях тепловозов и др. Частично вода расходуется безвозвратно (потребляется в пассажирских вагонах, переходит в пар). Большая часть может быть собрана и повторно использована, однако в настоящее время доля повторного и оборотного водоснабжения на предприятиях железнодорожного транспорта составляет лишь 30% (в промышленности – 70%), а остальная вода после однократного использования сбрасывается в поверхностные водоемы.

Также железнодорожный транспорт оказывает негативное влияние на развитие эрозионных процессов, которые возникают при неправильном возведении и эксплуатации водоотводящих систем с полотна железной дороги, что приводит к возникновению и росту овражно-балочных систем. Нельзя не учитывать и фактор изменения рельефа местности при строительстве железных дорог и инфраструктуры, что влияет на изменение целого комплекса физико-географических факторов, таких как микро- и мезоклимат, ландшафт, орография [14].

Основное загрязнение компонентов окружающей среды происходит на участках, где в качестве локомотивов используют тепловозы с дизельными силовыми установками. Их отработанные газы содержат большое количество диоксида углерода, оксидов азота, сажи и других вредных веществ.

Помимо продуктов сгорания топлива, ежегодно при транспортировке и перегрузке грузов в окружающую среду попадают значительные объемы рудных веществ, солей и минеральных удобрений. Значительная часть железнодорожных путей загрязнена пылящими грузами. Нефтепродукты теряются из вагонов-цистерн из-за негерметичности клапанов, сливных приборов и люков. Эти утечки проникают в почву и загрязняют грунтовые воды. Пассажирские вагоны также способствуют загрязнению железнодорожного полотна сухим мусором и сточными водами.

Особую обеспокоенность с точки зрения экологической безопасности вызывает перевозка опасных грузов. Железные дороги транспортируют различные виды опасных веществ. В процессе перевозки происходят утечки нефтепродуктов, ядовитых и других вредных веществ. Кроме того, в холодильных установках рефрижераторных вагонов используются озоноразрушающие вещества (фреон) [13]. Каждая холодильная машина содержит около 35 кг фреона, и утечки этих веществ ускоряют разрушение озонового слоя.

Резюмируя вышесказанное, следует отметить, что железнодорожный транспорт, будучи критически важным элементом глобальной логистики, оказывает двойственное воздействие на окружающую среду. С одной стороны, его электрифицированные системы обеспечивают низкие выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и высокую энергоэффективность, что выгодно отличает его от других видов транспорта. С другой стороны, функционирование железнодорожных дорог и их инфраструктуры создает значительный риск загрязнения почв и водных объектов тяжелыми металлами, нефтепродуктами и другими неорганическими и органическими веществами, что неизбежно ведет к дестабилизации и ухудшению состояния местных экосистем.

ОСОБЕННОСТИ АБИОТИЧЕСКИХ И БИОКОСНЫХ КОМПОНЕНТОВ ЭГС ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОМПЛЕКСОВ БЕЛОРУССИИ

Особенности технической составляющей ЭГС. В структуре ЭГС железнодорожных комплексов выделяются те же основные структурные компоненты (подсистемы), как и в других техногенных ЭГС (рис. 1). Для них характерны как абиотические (технические сооружения, литотоп, гидротоп, атмотоп), так и биокосные (эдафотоп ) и биотические (микробоценоз, фитоценоз, зооценоз) компоненты, но подвергнутые техногенному преобразованию или созданные искусственно под влиянием социума и возводимых им технических сооружений.

Техническая составляющая рассматриваемых ЭГС на территории Белоруссии, как и на территории других промышленно развитых стран, объединяет железнодорожный путь с искусственными сооружениями; станции и другие раздельные пункты с пассажирскими, грузовыми и экипировочными устройствами; подвижной состав; вагонные и локомотивные депо; устройства энергоснабжения, включая тяговые подстанции и контактную сеть на электрифицированных линиях; устройства водоснабжения; специальные технические устройства для регулирования движением поездов и управления эксплуатационной работой, средства связи [15]. Функционирование всех этих систем или объектов осуществляется специализированными службами или подразделениями, которые входят в состав государственного объединения «Белорусская железная дорога», подчиненного Министерству транспорта и коммуникаций Республики Беларусь.

В настоящее время в состав БЖД входят аппарат управления из 30 отраслевых служб, отделов и других структурных подразделений; обособленные структурные подразделения и региональные отделения (рис. 2). Последние представлены шестью отделениями дороги с идентичной структурой: Витебское, Минское, Барановичское, Брестское, Гомельское, Могилевское (рис. 3).

Рис. 2. Структура Белорусской железной дороги [8]

Рис. 3. Структура отделений Белорусской железной дороги [16]

В целом, региональные отделения Белорусской железной дороги – это 16 локомотивных депо, моторвагонное депо (рис. 4, 5), 12 вагонных депо, 2 промывочно-пропарочные станции, 34 пункта технического обслуживания грузовых и пассажирских вагонов, 20 дистанций пути, 13 дистанций сигнализации и связи, 7 дистанций электроснабжения, а также 228 грузовых и 368 пассажирских станций. Грузовой парк насчитывает более 30 тыс. вагонов, перевозки осуществляются поездами массой до 9 тыс. тонн и длиной до 1500 м [16, 17, 18].

Рис. 4. Локомотивные и вагонные депо Белорусской железной дороги [19]

Рис. 5. Локомотивное депо ТЧ-1 Минск-Сортировочный (а) и моторвагонное депо Минск (б) [17]

В состав Белорусской железной дороги входят также ресурсообеспечивающие, проектно-изыскательские, строительно-монтажные, транспортно-логистические и другие предприятия и организации. В их числе Минский и Гомельский вагоноремонтные, Гомельский электромеханический, Брестский электротехнический заводы, Барановичский завод автоматических линий, Борисовский шпалопропиточный завод, опытный завод путевых машин станции Пинск; институт «Белжелдорпроект» и унитарное предприятие (УП) «Дорстроймонтажтрест», осуществляющие проектирование и строительство на железной дороге объектов различного назначения. Транспортно-экспедиторскую и логистическую деятельность на дороге осуществляет республиканское унитарное предприятие (РУП) «Белинтертранс» – транспортно-логистический центр Белоруской железной дороги. Всю коммерческую работу на дороге выполняет РУП «Главный расчетный информационный центр», через которое производятся провозные платежи за выполненные перевозки грузов. На железной дороге имеется вычислительный центр в Бресте, который решает большой комплекс задач. В их числе – автоматизация оперативного управления внутренними и экспортно-импортными перевозками, коммерческой и грузовой работой на станциях, сбор и обработка статистических данных о работе дороги: выдача данных о формировании, дислокации вагонов и локомотивов и др. Большое развитие на дороге получили комплексные автоматизированные системы управления, которые охватывают планирование поездной и грузовой работы, технологические процессы, экономику и контроль исполнения документов и другое [18, 19, 20].

Одним из важнейших хозяйств, от которого зависит работоспособность всей железной дороги, является путевое хозяйство. От его состояния, мощности обустройств в значительной степени зависят пропускная способность дороги, безопасность и допускаемые скорости движения поездов.

Путевое хозяйство Белорусской железной дороги – это около 12 тыс. км железнодорожных путей, из которых 7,2 тыс. км – главные железнодорожные пути, в том числе 5,5 тыс. км путей общего пользования (на 2023 г.), из них 1,37 тыс. км электрифицированных, 12,7 тыс. – стрелочных переводов, 1856 мостов и путепроводов, 1824 железнодорожных переездов. Главные пути уложены на железобетонные шпалы на 89% от их общей протяженности, а рельсовые плети длиной 800 м и более уложены на 60% от протяженности главных путей. При этом ежегодно на БЖД производится восстановительный ремонт железнодорожных путей на новых материалах в объеме 130–140 км, восстановительный ремонт железнодорожных путей на старогодных материалах в объеме 100–130 км, средний ремонт в объеме 80–90 км, а также замена 150–200 стрелочных переводов новыми [18].

Содержание путевого хозяйства и его ремонт обеспечивают 20 дистанций пути, 6 дистанций защитных лесонасаждений, РУП «Ремпуть Белорусской железной дороги», эксплуатационные РУП «Рельсосварочный поезд № 10 станции Орша» и «Центр механизации путевых работ БЖД».

Важной составляющей путевого хозяйства является его электрификация и электроснабжение. Этим направлением занимаются 7 специализированных дистанций: Минская, Барановичская, Брестская, Гомельская, Могилевская, Оршанская и Витебская. Причем последняя обслуживает неэлектрифицированные участки железной дороги [18, 19, 20].

Электрифицированные участки дороги работают с использованием переменного тока (27,5 кВ, 2Ч25 кВ) и постоянного тока (3,3 кВ). Развернутая длина контактной сети составляет 3449,5 км. Сеть электроснабжения представлена воздушными линиями 6–10 кВ протяженностью 7968,7 км и кабельными линиями 6–10 кВ протяженностью 1343 км.

Для обеспечения надежности работы службы электрификации и электроснабжения имеются дорожная электротехническая лаборатория и 20 тяговых подстанций. Контактную сеть обслуживают 26 районов контактной сети, энергетику – 18 районов электроснабжения.

Белорусская железная дорога была и остается одной из наиболее технически оснащенных среди железных дорог стран СНГ. Ее оснащенность современными средствами автоматики, телемеханики, связи и вычислительной техники является одним из решающих факторов в обеспечении безопасности движения поездов. В настоящее время на БЖД в электрическую централизацию включено 99 % стрелок и сигналов на станциях. Устройствами интервального регулирования движения поездов на перегонах оборудовано более 70% от общей протяженности дороги. Все линии дороги оборудованы устройствами поездной радиосвязи. Всю эту сложную многообразную технику обслуживают и содержат в исправном состоянии 13 дистанций сигнализации и связи [18, 20].

Особенности технолитотопа. Технолитотоп ЭГС железнодорожных комплексов Белоруссии представлен массивами грунтов различного состава и генезиса (магматических и метаморфических скальных, осадочных глинистых, песчаных, песчано-глинистых, искусственных и др.), служащих либо вмещающей средой (основанием), либо техногенными грунтами, под которыми понимают измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека естественные грунты (скальные, дисперсные), и антропогенные образования, которые представляют собой твердые отходы жизнедеятельности населения, характеризующиеся коренными изменениями состава, структуры и текстуры природного минерального и органического сырья [21].

Строительство железных дорог и других объектов железнодорожной инфраструктуры неизбежно приводит к изменениям природного рельефа, так как требует частой отсыпки насыпей и создания выемок, что существенно влияет на геологическую составляющую этих эколого-геологических систем. Как уже ранее отмечалось, важнейшим сооружением инфраструктуры железнодорожного транспорта является железнодорожный путь, основу которого составляет земляное полотно, представляющее собой инженерное сооружение из грунта, на котором размещается верхнее строение пути. Оно воспринимает нагрузки от верхнего строения пути и передает их на основание, а также выравнивает земную поверхность в пределах железнодорожной трассы для придания пути необходимого плана и профиля [10, 22]. От надежности земляного полотна зависят скорости движения, максимальная масса поездов, пропускная и провозная способность линий.

Земляное полотно работает в сложных условиях, поскольку подвергается значительной нагрузке от проходящих поездов и влиянию природных факторов. От целостности и состояния земляного полотна зависит исправность всего железнодорожного пути.

Земляное полотно, будучи грунтовым сооружением, обладает рядом важных характеристик, таких как прочность, устойчивость, ремонтопригодность, надежность и экономичность, которые напрямую зависят от свойств использованных грунтов. Для сооружения земляного полотна обычно используются местные или привозные грунты, обладающие различными физическими и физико-механическими характеристиками [10, 22].

Наиболее благоприятными грунтами являются щебеночные, галечные, гравийные, крупно- и среднезернистые песчаные, которые обладают высокой несущей способностью, хорошо пропускают воду (дренирующие грунты) и не изменяют своих свойств при замерзании. От свойств грунта зависят стабильность и долговечность сооружений земляного полотна. Для обеспечения надежности земляного полотна, сооруженного из местного грунта с низкими эксплуатационными характеристиками, обычно применяют уплотнение грунта (особенно в насыпях), устройство защитного слоя из дренирующих грунтов между земляным полотном и верхним строением пути, используют геотекстиль и теплоизоляционные материалы для предотвращения возможности образования деформаций при оттаивании, промерзании и пучении [10, 22].

Одним из главных «врагов» земляного полотна является вода (гидротоп), поскольку поверхностные воды, стекающие на полотно, могут вызывать его размывы, деформации и повреждения (рис. 6). Кроме того, при низких температурах вода, содержащаяся в порах грунта, может привести к образованию пучинистых деформаций, часто вызывающих вертикальные неровности рельсошпальной решетки.

Для защиты земляного полотна от поверхностных вод и устранения риска его размыва все поверхности полотна и прилегающей полосы отвода, как правило, планируют с учетом поперечных и продольных уклонов, что обеспечивает эффективный и оперативный отток поверхностных вод. Для перехвата, сбора и отвода воды применяют различные конструкции: водоотводные канавы, лотки, дренажные системы, ливневая канализация и другие устройства. Самыми распространенными среди них являются канавы (водоотводные, нагорные, кюветы, резервы). Обычно они имеют трапецеидальную форму, а их размеры рассчитываются исходя из гидравлических параметров. Минимальный продольный уклон канав составляет 0,003. В районах с низким естественным уклоном, например на болотах и в речных поймах, он снижается до 0,002, а в исключительных случаях – до 0,001. Если расчетный максимально допустимый уклон канавы меньше уклона местности, на таком участке проектируют быстроток или перепад [23].

Рис. 6. Размыв железнодорожного полотна под Оршей 28 июля 2023 г. (источник фото: https://www.instagram.com/p/CvPCP1WO1h6/)

В условиях ограниченного пространства, например на станциях, а также при слабых грунтах вместо открытых канав используют водоотводные лотки, расположенные между шпалами или путями. Они могут иметь трапецеидальную или прямоугольную форму и оборудованы дренажными отверстиями по бокам для сбора грунтовых вод. Глубина междушпальных лотков обычно составляет 0,35, 0,5 или 0,7 м, а междупутных – 0,75, 1,25 и 1,5 м. Лотки изготавливаются из железобетона или полимерных материалов.

Для защиты земляного полотна от негативного воздействия грунтовых вод используют дренажные системы, предназначенные для снижения уровня грунтовых вод, их перехвата и отвода. Для понижения уровня грунтовых вод под основной площадкой в выемках часто устраивают подкюветные дренажи. Для этого под кюветом создается траншея, верхняя часть которой заполняется глиной, а ниже – фильтрующим слоем из мелкого гравия или крупнозернистого песка. Снизу укладывается дренажная труба с отверстиями, через которые под действием силы тяжести происходит фильтрация и отвод грунтовых вод. Для контроля работы дренажей и их очистки предусматривают устройство смотровых колодцев [23].

Наряду с реализацией экологических геохимической и геофизической функций литотопа рассматриваемых ЭГС, о факторах формирования которых говорилось выше при рассмотрении особенностей техногенных воздействий на компоненты природной среды, строительство и эксплуатация ЭГС железнодорожных комплексов нередко являются причиной проявления и развития различных экзогенных геологических и инженерно-геологических процессов на территории Белоруссии, влияющих на экологическую геодинамическую функцию этих ЭГС. Среди таких процессов следует отметить выветривание, эрозионные процессы, суффозию, осадки и деформации зданий и др.

Так, например, изменение рельефа и нарушение естественного стока воды при строительстве железных дорог может значительно усилить эрозию земель. Особенно подвержены этому откосы железнодорожных выемок и насыпей из-за их крутизны и одновременного разрушения под воздействием выветривания. Водоотводные канавы, спроектированные с ошибками (слишком крутой уклон или недостаточный размер), также могут стать очагами эрозии и даже привести к образованию оврагов, особенно в районах с лёссовидными грунтами. Строительство мостов может изменить гидрологический режим рек, вызывая усиление эрозии дна и берегов, что угрожает устойчивости опор мостов. Уничтожение растительности вдоль железных дорог (вырубка леса, снятие дерна) также способствует активизации эрозионных процессов [24].

При строительстве дорог в сильнопересеченной местности глубокие выемки обнажают грунты, которые ранее были защищены от воздействия окружающей среды. Эти грунты начинают интенсивно выветриваться, и продукты разрушения, из-за крутизны откосов, осыпаются вниз, загрязняя канавы и другие дренажные устройства. Если не принять защитные меры, процесс выветривания будет прогрессировать, захватывая прилегающие территории. Кроме того, вскрытие водоносных горизонтов может способствовать провальным явлениям, вызванным суффозией.

Динамические нагрузки от движущегося железнодорожного транспорта, особенно в условиях техногенно-нарушенного гидродинамического режима, часто способствуют деформации фундаментов и стеновых конструкций вблизи расположенных зданий и сооружений. Ярким примером является ситуация, произошедшая в начале 2000-х годов в Могилеве по ул. Вокзальная, дом №5 б, когда из-за вибрационных нагрузок от железнодорожного транспорта и увлажнения грунтов основания произошло неравномерное оседание здания поста электрической централизации станции Могилев-1, о чем свидетельствовали многочисленные трещины на его фасаде (рис. 7).

Рис. 7. Трещины на фасадах здания ПЭЦ Могилев-1 [25]

При строительстве железнодорожных насыпей грунт под ними подвергается изменениям в распределении напряжений. Возрастание вертикальных напряжений может привести к уплотнению грунтовой толщи. Обычно эти дополнительные напряжения невелики, поэтому уплотнение не всегда существенно. Однако, если в грунтовой толще есть слабые слои (торф, заторфованные грунты, илы), уплотнение становится заметным. В таких случаях под насыпью происходит значительное сжатие грунта в активной зоне. Это может вызвать осадку поверхности, что, в свою очередь, может повредить близлежащие сооружения. Важно отметить, что процесс уплотнения не происходит мгновенно и может занимать месяцы или даже годы [24].

Резюмируя вышесказанное, следует отметить, что технолитотоп эколого-геологических систем железнодорожных комплексов уникален тем, что в нем, как и в ЭГС промышленных комплексов, в полной мере проявляются все четыре экологические функции литосферы – ресурсная, геохимическая, геофизическая и геодинамическая.

Особенности техноатмотопа. Атмотоп в приземной части воздуха рассматриваемой ЭГС в целом почти не отличается по составу от приземного атмосферного воздуха прилегающих территорий. В большинстве своем железнодорожные организации Белорусской железной дороги характеризуются как объекты с незначительным вредным воздействием на атмосферный воздух. Выбрасываемые ими вещества либо относятся к третьему-четвертому классам опасности, либо имеют малую интенсивность и продолжительность поступления в атмосферу [17].

Вместе с тем в ряде случаев имеют место быть источники выделения с существенными значениями как по мощности выброса, так и по валовым выбросам. Особого внимания требуют склады насыпных материалов и площадки перегрузки сыпучих грузов дистанций погрузочно-разгрузочных работ (логистических центров переработки грузов). В процессе своей деятельности такие организации с высокой производительностью осуществляют переработку широкой номенклатуры различных сыпучих грузов, в результате чего происходят существенные выделения в атмосферный воздух пылящих продуктов переработки. Особенностью таких предприятий на БЖД является частое их расположение в непосредственной близости от жилых массивов [17].

Особенности техноэдафотопа. Почвы, находящиеся в сфере влияния эколого-геологических систем железнодорожных комплексов классифицируются как техногенные и представляют собой измененные человеческой деятельностью земельные ресурсы, сочетающие в себе признаки почв горнодобывающих и промышленных территорий.

Как и в промышленных ЭГС, в зависимости от характера дневной поверхности, территории, занятые ЭГС железнодорожных комплексов, подразделяются на два основных типа [26]: 1) открытые (с частичным озеленением) и 2) закрытые (застроенные и заасфальтированные).

На открытых территориях выделяют четыре группы поверхностных почвенно-грунтовых образований: естественно-антропогенные поверхностно-преобразованные, антропогенные глубоко преобразованные почвы, молодые почвы, образовавшиеся на обнажившихся и насыпных субстратах, искусственно созданные почвоподобные образования – техноземы, образованные в процессе рекультивации земель, пострадавших от различного рода аварий на транспорте (разливы химически опасных жидкостей, нефтепродуктов и др.). На заасфальтированных территориях второго типа под асфальтобетоном или другим дорожным покрытием формируется особая группа тел – «экраноземы» и «запечатанные грунты».

Естественно-антропогенные поверхностно-преобразованные почвы характеризуются тем, что их верхний слой до 50 см глубины поврежден, изменен или обогащен за счет внесенного материала, при этом средний и нижний слои почвенного профиля сохраняют природную структуру. Их классификация основывается на исходном типе почвы, к которому добавляется приставка «техно» (например, технодерновая, технодерново-подзолистая и проч.). Подобные почвы получили распространение преимущественно в придорожных зонах железнодорожных магистралей.

Антропогенные глубоко преобразованные почвы образуют группу, состоящую из механически (или физически) преобразованных, химически-преобразованных почв и почвоподобных тел – «техноземов». Первые из этой группы представляют собой почвы, которые не просто изменены человеком, а кардинально перекопаны, перемешаны и перестроены на значительную глубину (например, при создании котлованов под фундаменты зданий и сооружений, траншей для коммуникаций, планировке территорий и т.д.). Их профиль характеризуется отсутствием природных генетических почвенных горизонтов.

Химически преобразованные почвы выявляются по морфологическим изменениям, вызванным воздействием различных химических веществ, что ведет к вредному химическому загрязнению и стратификации техногенного субстрата (например, почвы на участках разлива нефти и нефтепродуктов при авариях подвижного состава – нефтеземы). При этом существенно преобразуются генетические горизонты, могут появляться новые горизонты, не свойственные данному типу почвообразования (рис. 8). Вновь сформированный профиль может быть отчасти подобен естественному профилю, но чаще всего представляет собой почвенно-техногенное образование, не имеющее полных природных аналогов. Трансформация профиля сопровождается существенным изменением характера миграции веществ, гумусообразования и других почвенных процессов.

Молодые почвы на техногенных грунтах – это почвы начальных этапов развития на техногенных или природных рыхлых и плотных субстратах (эмбриоземы). Эти почвы имеют органогенный слаборазвитый верхний горизонт мощностью менее 5 см, а нижние слои-горизонты представлены в них различными обнажившимися естественными или насыпными грунтами (например, на откосах дорожных выемок и насыпей). По существу, они являются литогенными почвами [26].

Рис. 8. Схемы строения профилей химически преобразованных почв, входящих в состав техноэдафотопа ЭГС железнодорожных комплексов [26]

Техноземы – это искусственные почвоподобные образования, возникающие в результате рекультивационных мероприятий на землях, подвергшихся антропогенному воздействию. Они характеризуются наличием одного или нескольких насыпных горизонтов, сформированных из природных или техногенных грунтов, общей мощностью более 50 см, и поверхностного плодородного слоя. Несмотря на выполнение почвенных функций, техноземы отличаются от естественных почв отсутствием генетической связи между составляющими их слоями и, как следствие, неразвитостью системы генетических горизонтов.

Строительство дорог и другой транспортной инфраструктуры приводит к неизбежному запечатыванию почвы и других грунтов. Почвы, погребенные под асфальтом и другими дорожными покрытиями (экраноземы), подвергаются значительным изменениям: они становятся сильно уплотненными, нарушаются их водный, тепловой и газовый балансы, а микроорганизмы вынуждены адаптироваться к отсутствию кислорода. Такие почвы лишены доступа к внешним источникам питательных веществ, а процесс укладки дорожного покрытия часто повреждает верхние слои почвы. Если при строительстве дорог снимается верхний слой почвы и после этого участок покрывается непосредственно грунтом, образуется так называемый «запечатанный грунт» [26].

ОСОБЕННОСТИ БИОТИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ЭГС ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОМПЛЕКСОВ БЕЛОРУССИИ

Особенности техномикробоценоза. В состав микробоценоза ЭГС железнодорожных комплексов Белоруссии, как и в других эколого-геологических системах, входят различные группы микроорганизмов, включая простейших, низших водорослей, низших грибов, актиномицетов и бактерий, основная масса которых находится в почве. Однако из-за своей специфичности, эта микробиота практически не изучена на территории страны. Тем не менее, исследования, проведенные Ж.А. Аликиной, Н.И. Зубревым, И.Ю. Крошечкиной, О.В. Чемкаревой, Т.Н. Холодилиной и другими [27, 28 и др.], предоставляют ценную информацию для характеристики микробных сообществ в контексте функционирования ЭГС железнодорожных комплексов на территории Белоруссии. Так, например, Ж.А. Аликиной и др. [27] на одном из участков железной дороги Европейской части России был изучен показатель общего микробного числа (ОМЧ) почв, находящихся в зоне влияния железнодорожного транспорта. Отбор проб проводился в сентябре 2021 года, при положительной температуре воздуха и в отсутствие атмосферных осадков, методом «конверта» на глубине 0–5 см. Для исследования были выбраны четыре участка, отличающиеся по своим характеристикам и удаленности от железнодорожного полотна: 1) маневровый район за локомотивным депо, непосредственно прилегающий к железнодорожным путям; 2) участок, расположенный параллельно железнодорожной линии и отделенный от нее защитным экраном; 3) участок вблизи станции «10 км», вдоль железнодорожного полотна, характеризующийся наличием лесополосы.; 4) участок, удаленный на 400 м от железнодорожного переезда и не имеющий каких-либо препятствий для распространения загрязняющих веществ.

Во всех исследованных образцах почвы, независимо от места взятия, были обнаружены сапрофитные микроорганизмы в форме палочек и кокков. Общее количество микроорганизмов в каждой пробе указано в таблице.

Анализ данных показал, что в пробе 1.1, взятой в 3 м от железнодорожных путей, общее микробное число значительно выше, чем в других образцах. Вероятно, это связано с загрязнением почвы нефтепродуктами и другими углеводородами, которые стимулируют рост определенных видов микроорганизмов [29].

На участке 1 наблюдается снижение ОМЧ по мере удаления от железной дороги. Например, в пробе 1.2, взятой в 5 м от путей, общее количество микроорганизмов более чем в 7 раз меньше, чем в пробе 1.1. На участках 2 и 4, напротив, отмечается заметное увеличение численности микроорганизмов. Эти различия в ОМЧ, скорее всего, обусловлены разной доступностью органических и минеральных веществ, необходимых для развития микробоценоза [30]. На участке 3 наблюдается постепенное увеличение ОМЧ по мере удаления от источника загрязнения. Небольшое снижение численности микроорганизмов в пробе 2.4, взятой в 50 м от железной дороги в зоне лесных насаждений, по сравнению с пробой 2.3, взятой на таком же расстоянии, но на открытом участке, может быть связано с расположением точек отбора проб относительно деревьев. В почве под периферией кроны дерева создаются более благоприятные условия для развития микробного сообщества, чем у основания дерева. Однако, содержание загрязняющих веществ под кронами деревьев может быть несколько выше, если происходило их вымывание из крон под действием кислых дождей [31].

Не менее интересны результаты исследований И.Ю. Крошечкиной и Н.И. Зубрева [28], проводивших оценку видового состава микроорганизмов в почвах полосы железнодорожного отвода одного из участков обслуживания пассажирских вагонов Горьковской железной дороги с целью выявления уровня их бактериального загрязнения.

Таблица. Общая численность микроорганизмов (ОМЧ) в исследуемых почвах в зоне влияния железнодорожного транспорта [27]

Для оценки бактериальной нагрузки на почвенный покров авторами исследований были выделены репрезентативные участки и разработана методика отбора проб. Выбор участков основывался на особенностях эксплуатации прилегающих железнодорожных путей. В частности, были исследованы почвы рядом с путями, обслуживающими поезда с современными экологичными туалетами (путь №1), поезда без таких систем (путь №7), а также в зоне стоянки пассажирских поездов и вагонов с отоплением (путь №12). Образцы почв отбирались летом вдоль железнодорожных путей на глубине от 0 до 5 см. Для каждого объединенного образца использовался метод «конверта», при котором смешивались 12 точечных проб. Отбор проводился в сухую погоду при температуре 26°C. Проведенный санитарно-микробиологический анализ включал определение общего микробного числа (ОМЧ), титра возбудителя газовой гангрены и количества бактерий группы кишечной палочки (БГКП). Также были выделены и подсчитаны основные группы почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы и актинобактерии) с использованием соответствующих питательных сред.

Исследование почвенных образцов показало существенные различия в составе микрофлоры в зависимости от места отбора. На 7-м пути наблюдалась высокая концентрация бактерий и грибов, особенно спорообразующих бактерий рода Bacillus, а также грибов Penicillium и Trichoderma, с небольшим количеством фитопатогенного Fusarium. На 12-м пути, напротив, доминировали актиномицеты. Вероятно, на эти различия повлияли особенности эксплуатации путей, включая обслуживание подвижного состава, интенсивность использования и уровень химического загрязнения. Наблюдалась обратная корреляция между количеством грибов и актиномицетов. Во всех образцах обнаружены бактерии группы кишечной палочки, включая Escherichia coli, что свидетельствует о фекальном загрязнении, наиболее выраженном на 7-м пути [28].

Особенности технофитоценоза. Фитоценозы ЭГС железнодорожных комплексов Белоруссии отличаются довольно широким разнообразием видов. Это объясняется тем, что железнодорожные пути, насыпи и полосы отвода создают уникальные местообитания, на которых обитают представители синантропной флоры. Данные местообитания имеют свои экосистемные условия, резко отличающиеся от естественных. Постоянно осуществляемое техническое обслуживание и ремонт полотна, применение различных химических препаратов и палов для борьбы с рудеральными растениями, засоряющими балластный слой, рубка подроста древесно-кустарниковых пород и выкашивание травостоя в полосе отвода также являются особенностями железной дороги как места обитания растений.

Динамика флоры на железных дорогах наиболее заметна с появлением видов, нехарактерных для местной флоры. Исследования показывают, что вдоль железных дорог в центральной части Белоруссии начинают распространяться более южные полесские виды, такие как василек рейнский (Centaurea rhenana) и молочай кипарисовый (Euphоrbia cyparissias). Здесь также наблюдаются редкие адвентивные виды, такие как василек раскидистый (Centaurea diffusa), резеда желтая (Reseda lutea), щирица белая (Amaranthus albus) и другие. Многие растения лучше развиваются на железнодорожных насыпях, чем в естественных условиях, включая гулявник изменчивый (Sisymbrium polymorphum), качим метельчатый (Gypsophilla elegans), коровяк фиолетовый (Verbascum phoeniceum), кострец безостый (Bromopsis inermis), чина лесная (Lathyrus sylvestris) и других.

В целом, видовой состав растительности железных дорог довольно богат. Так, исследования, проводимые в 2019 г. Н.М. Дайнеко и Т.С. Сазанович [32], показали, что только на одном из участков железнодорожного пути в направлении Жлобин–Могилев, протяженностью 550 м, произрастает 62 вида высших сосудистых растений. Анализ таксономического состава показал, что собранные виды относятся к 18 порядкам, 27 семействам и 53 родам. К ведущим 6 семействам относятся Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Polygonaceae, Brassicaceae, Plantaginaceae, на долю которых приходится 56,5 % от общего количества семейств. Особенно заметным оказалось видовое разнообразие семейства Asteraceae (19,4 %), что связано с его высокой эволюционной развитостью, адаптационными свойствами и экологической пластичностью. Также был зафиксирован один вид сосудистых споровых растений из семейства Equisetaceae, указывающий на неблагоприятные условия произрастания, связанные с дефицитом влаги и загрязнением почв. В целом, для исследуемой флоры характерно преобладание семейств с небольшим количеством видов, причем большинство семейств (66,6%) представлены всего одним или двумя видами.

Анализ жизненных форм растений показал, что наиболее распространены гемикриптофиты (43,5%), что может указывать на проникновение видов из естественных растительных сообществ на территорию железнодорожной насыпи. Терофиты (27,4%) и геофиты (11,3%) также играют заметную роль. Преобладание терофитов, известных своей способностью быстро осваивать новые территории, говорит о постоянных нарушениях и экстремальных условиях вдоль железной дороги. Остальные жизненные формы, такие как хамефиты, переходные формы (терофиты-гемикриптофиты, гемикриптофиты-хамефиты, гемикриптофиты-геофиты), гидрофиты и нанофанерофиты, встречаются значительно реже.

Интересные результаты по изучению растительности на выемках и насыпях железных дорог в северной части страны представлены Н.А. Носковой [33]. Исследования проводились в июле 2018 г. на одном из участков дороги Витебск–Полоцк, в районе н.п. Малые Лётцы (рис. 9, а), протяженностью около 1000 м. На 100 установленных площадках по 1 м2 (по 25 с каждой стороны насыпей и выемок) автором было зафиксировано 77 видов цветковых растений, принадлежащих к 66 родам и 30 семействам. Видовой состав местообитаний оказался довольно различным, о чем свидетельствует низкий индекс Жаккара (от 0,14 до 0,34).

Наибольшее сходство наблюдалось между растительностью насыпей южной и северной сторон, а наименьшее – между выемкой на северной стороне и насыпью на южной. Общая плотность травянистых растений убывала в следующем порядке: выемки северной экспозиции (45,2 экз./м2), выемки южной (38,24 экз./м2), насыпи северной (37,6 экз./м2) и насыпи южной экспозиции (26,36 экз./м2). На выемках северной экспозиции преобладал клевер средний (19,44 экз./м2), а на выемках южной – девясил иволистный (7,84 экз./м2) (рис. 9, б, в). На насыпях обеих экспозиций доминировала осока заячья (5,28 и 5,36 экз./м2 соответственно) (рис. 9, г). Анализ видового богатства и биологического разнообразия показал, что индекс Менхинника (видовое богатство) выше на насыпях (3,86–7,40), чем на выемках. При этом среднее обилие растений (особей/м2) было выше на выемках. Концентрация видов была слабой (0,08–0,22), а выравненность, напротив, высокой (0,66–0,82). Индекс Шеннона (биологическое разнообразие) имел средние значения (2,16–2,98).

Рис. 9. Фитоценозы окрестностей остановочного пункта Летцы – одного из участков железной дороги Витебск–Полоцк: а – общий вид остановочного пункта; б – клевер средний (Trifolium medium); в – девясил иволистный (Inula salicina); г – осока заячья (Carex leporina) [34]

Особенности технозооценоза. Состав технозооценоза изучаемых эколого-геологических систем включает как беспозвоночных, так и позвоночных животных. Это разнообразие во многом определяется особенностями функционирования технических подсистем ЭГС, а также характеристиками литотопа, эдафотопа и фитоценоза, рассмотренными выше. Как и в большинстве природных, природно-техногенных и техногенных ЭГС, в этих экогеосистемах наибольшее представительство имеют беспозвоночные. К ним относятся насекомые, черви, пауки, клещи и брюхоногие моллюски. Среди насекомых, которые играют ключевую роль в функционировании этих ЭГС, выделяются жуки, такие как жужелицы и божьи коровки, а также чешуекрылые, стрекозы и перепончатокрылые, включая муравьев и шмелей. Эти группы хорошо адаптировались к условиям, созданным в результате человеческой деятельности, и занимают важные экологические ниши в ЭГС железнодорожных комплексов.

Значимость беспозвоночных в экосистемах объектов железнодорожной инфраструктуры достаточно велика, поскольку они выполняют множество функций, способствующих поддержанию экологического баланса. Например, насекомые, такие как жуки и муравьи, активно участвуют в разложении органических остатков, что способствует улучшению качества почвы и поддержанию ее плодородия. Кроме того, они служат пищей для многих позвоночных животных, таких как птицы, тем самым обеспечивая связь между различными уровнями пищевой цепи.

Черви, в свою очередь, играют ключевую роль в аэрации почвы и переработке органических веществ, что также способствует улучшению условий для роста растений. Их деятельность способствует созданию более устойчивой экосистемы, способной адаптироваться к изменениям, вызванным человеческой деятельностью. Пауки и клещи, являясь хищниками, контролируют численность других беспозвоночных, тем самым предотвращая их чрезмерное размножение и поддерживая баланс в экосистеме.

Брюхоногие моллюски, обитающие во влажных местах, также вносят свой вклад в экосистему, участвуя в процессе поддержании ее чистоты. Их присутствие может служить индикатором здоровья экосистемы, так как изменения в их численности могут сигнализировать о нарушениях в ней.

Среди позвоночных территории Белоруссии, экологически связанных с ЭГС железнодорожных комплексов, выделяют многих представителей основных групп животных. Здесь находят себе место земноводные и рептилии, птицы и млекопитающие. Например, из земноводных здесь вблизи железнодорожных насыпей возле воды можно встретить серую жабу (Bufo bufo), из рептилий – прыткую ящерицу (Lacerta agilis).

Многочисленно видовое разнообразие птиц. Так, например, исследования С.А. Дорофеева и др. [35] в Белорусском Поозерье показали, что придорожные лесополосы служат местом обитания для значительного числа птиц – 89 видов, что составляет более трети (36,6%) от общего числа видов, встречающихся в регионе. Большинство из них (78 видов) гнездятся здесь, причем 54 вида делают это регулярно. Сообщества птиц в этих лесополосах отличаются высоким разнообразием: представлены 15 отрядами, 36 семействами и 62 родами, при этом преобладают воробьинообразные (62,7%). Большинство птиц, обитающих в придорожных насаждениях, являются перелетными (70%), а низкое количество зимующих и оседло-кочующих видов, вероятно, связано с антропогенгенным воздействием и мозаичностью растительности. В основном встречаются обычные и малочисленные виды, но присутствуют и редкие. Экологическая структура характеризуется преобладанием лесных видов (более 60% вместе с кустарниковыми и опушечными), а также значительным количеством луго-полевых птиц. Основу сообществ составляют виды европейского происхождения, характерные для широколиственных и смешанных лесов (семейства Соколиные (Falconidae), Фазановые (Phasianidae), Голубиные (Columbidae), Стрижиные (Apodidae), Трясогузковые (Motacillidae), Крапивниковые (Troglodytidae), Завирушковые (Prunellidae), Дроздовые (Turdidae), Славковые (Sylviidae), Мухоловковые (Muscicapidae), Синицевые (Paridae), Поползневые (Sittidae), Пищуховые (Certhiidae), Врановые (Corvidae), Скворцовые (Sturnidae), Вьюрковые (Fringillidae) и др.). Плотность гнездования птиц в придорожных лесонасаждениях составляет в среднем 4,3 пары на гектар, что соответствует общей биомассе 926,7 грамм на гектар. Наибольший вклад в плотность гнездования вносят зяблики (Fringilla coelebs), грачи (Corvus frugilegus), пеночки-теньковки (Phylloscopus collybita) и рябинники (Turdus pilaris), а в общую биомассу – грачи и рябинники. Многолетние наблюдения выявили, что численность около 10% видов птиц (10,3%) в придорожных лесонасаждениях сокращается, в то время как только у 1,2% видов наблюдается рост. Большинство видов (68,9%) демонстрируют стабильную численность, а у 17,2% видов наблюдаются значительные колебания численности по годам. Низкий индекс устойчивости орнитофауны указывает на ее уязвимость и нестабильность, вызванную воздействием различных негативных факторов. Несмотря на это, придорожные лесонасаждения остаются важным местом обитания для более чем трети видового состава птиц региона, включая 22 редких вида и 5 видов (хохлатый жаворонок – Galerida cristata, коростель – Crex crex, обыкновенная пустельга – Falco tinnunculus, кобчик – Falco vespertinus, чеглок – Falco subbuteo), занесенных в Красную книгу Белоруссии [35].

Что касается млекопитающих, то в полосе отвода железных дорог можно встретить как мелких грызунов, таких как полевки и мыши, так и более крупных животных (лисы, косули, лоси, кабаны и др.). Важно отметить, что животный мир в зонах влияния рассматриваемых ЭГС представляет собой сложную и многогранную экосистему, которая сталкивается с множеством вызовов (рис. 10). Железнодорожные магистрали оказывают значительное влияние на жизнь диких животных, изменяя их привычные маршруты миграции, места обитания и даже поведение. Одним из основных последствий строительства железных дорог является фрагментация среды обитания. Многие виды животных, такие как олени, лисы и мелкие млекопитающие, могут оказаться изолированными в небольших участках леса или поля, что затрудняет их поиск пищи и партнеров для размножения. Это может привести к снижению численности популяций и даже к вымиранию некоторых видов.

Рис. 10. На железнодорожном вокзале в Гомеле бегал лось (источник фото: https://people.onliner.by/2021/05/22/)

Социум. Начиная с середины XIX века железные дороги оказывают существенное влияние на экономику Белоруссии. Их можно сравнить с локомотивом, который и в прямом, и в переносном смысле повлек за собой развитие белорусского хозяйства. Именно с середины XIX века железнодорожное строительство стало ключевым фактором интеграции экономики страны сначала в общероссийские, а затем и европейские рыночные системы. Однако железные дороги – это не только экономический успех, достигнутый с их помощью. Это так же один из ярких исторических примеров воздействия на социум техногенного фактора: строительство и эксплуатация железных дорог привели к появлению наиболее квалифицированной и организованной трудовой среды рабочих.

Кроме того, железные дороги дали начало первым в Белоруссии учебным заведениям для подготовки технических специалистов: до 1917 года железнодорожные училища были открыты в Минске, Гомеле и Барановичах. Также сформировалась особая профессиональная группа инженеров, чьи навыки и инновационные способности нашли применение и в других сферах народного хозяйства. Железные дороги сыграли исключительную роль и в процессе урбанизации Белоруссии. Благодаря им появились новые города, такие как Барановичи, Молодечно, Осиповичи, Жабинка, Жлобин, Лунинец, Калинковичи и Кричев. Старые городские поселения, такие как Орша и Лида, получили развитие и «ожили» благодаря железнодорожному сообщению. В то же время их ровесники по средневековью – Мстиславль, Несвиж, Новогрудок – не имеющие связи с железными дорогами, утратили важный стимул к росту.

Благодаря железным дорогам значительно повысилась мобильность общества и динамика социальных перемен. Для Белоруссии начало железнодорожного строительства является наиболее выразительным признаком прихода новой эпохи – эпохи индустриального общества.

В настоящее время белорусская магистраль – это мощный транспортный комплекс с большим техническим и интеллектуальным потенциалом, в полном объеме обеспечивающим потребности предприятий страны и населения в перевозках грузов и пассажиров. За этим впечатляющим результатом стоит труд огромной команды – более 80 тыс. сотрудников самых разных профессий.

В постковидный период, начиная с 2020 года, Белорусской железной дорогой ежегодно перевозится в среднем порядка 100 млн т грузов и около 60 млн пассажиров. Существующая маршрутная сеть БЖД обеспечивает пассажирские перевозки в международном, межрегиональном и региональном сообщениях, а также между Минском и городами-спутниками. В настоящее время железнодорожное сообщение охватывает более 2100 населенных пунктов республики. Для этих целей создана и содержится инфраструктура для осуществления посадки и высадки пассажиров, а также функционирует 19 вокзальных комплексов [20].

Международные пассажирские перевозки в сообщении Беларусь – Россия организованы по основным пассажирообразующим направлениям в прямом и беспересадочном сообщении. Курсирует 20 пар поездов международных линий, из которых 11 пар поездов формирования Белорусской железной дороги и 9 пар поездов – ОАО «РЖД». Пассажирам предоставлена возможность проезда в сообщении Минск – Москва, Брест – Москва, Полоцк – Москва (беспересадочные вагоны), Гродно – Москва (беспересадочные вагоны), Брест – Минск – С. Петербург, Гомель – Москва, Гомель – Санкт-Петербург, Гродно – С. Петербург (беспересадочные вагоны), Минск – Мурманск, Минск – Адлер, Калининград – Москва, Калининград – С. Петербург, Калининград – Адлер, Минск – Анапа.

Для удовлетворения потребности населения в пассажирских перевозках в пределах республики осуществляется курсирование 25 пар поездов межрегиональных линий бизнес-класса, 9 – региональных линий бизнес-класса, 36 – межрегиональных линий экономкласса, 250 – региональных линий экономкласса и 36 пар поездов городских линий [20]. Также для перевозок пассажиров в межрегиональном сообщении и региональном сообщении бизнес-класса используются современные электропоезда и дизель-поезда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все компоненты ЭГС железнодорожных комплексов как абиотические, так и биотические, обладают совокупностью специфических характеристик, обусловленных влиянием антропогенеза, что необходимо учитывать при их систематике, описании и анализе экологических функций литосферы. Выявленные особенности ЭГС железнодорожных комплексов Белоруссии можно рассматривать как общие для аналогичных ЭГС в России, которые необходимо учитывать при инженерно-экологических исследованиях и изысканиях.

Работа выполнена в рамках: 1) госбюджетной тематики Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова «Эколого-геологические системы: структура, многообразие, систематика и их анализ» (раздел 0110, для тем по госзаданию, номер 5-4-2021, номер ЦИТИС 121042200089-3); 2) научного направления «Изучение закономерностей функционирования природно-технических систем Беларуси, мониторинг и управление их состоянием», утвержденного приказом ректора Витебского государственного университета имени П.М. Машерова № 7-н от 20.02.2025 г.

Список литературы

1. Трофимов В.Т. Эколого-геологическая система, её типы и положение в структуре экосистемы // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2009. № 2. С. 48–52.
2. Трофимов В.Т. Экологическая геология: учебник. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2024. 415 с.
3. Королев В.А., Галкин А.Н. Структура и систематика эколого-геологических систем транспортно-коммуникационных комплексов // ГеоИнфо. – 2025. – Т. 7, № 3. – С. 6–17. DOI:10.58339/2949-0677-2025-7-3-6-17.
4. Галкин А.Н., Королев В.А. Классификация эколого-геологических систем Беларуси на основе учета особенностей литотопов и инженерно-хозяйственных объектов // Літасфера. 2023. №1 (58). С. 98–109.
5. Ивуть Р.Б., Косовскии А.А., Стефанович Н.В. Единая транспортная система и география транспорта: учеб. пособие. Минск: БНТУ, 2009. Дата последнего обращения: 16.05.2025. URL: https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/236.
6. Леонович И.И., Пупейко О.В. Сеть дорог Республики Беларусь как составляющая транспортно-логистической системы системы // Вестник Белорусского национального технического университета. 2009. № 6. С. 71–81.
7. Сухонос Н.И. Транспортный комплекс Республики Беларусь и транзитный потенциал: состояние, развитие и перспективы // Веснік Брэсцкага ўніверсітэта. 2012. № 1. С. 96–102.
8. Рахманько В.Г. Этапы становления и развития Белорусской железной дороги // Вестник Белорусского государственного университета транспорта. Наука и транспорт. 2001. № 2 (3). С. 4–13.
9. Королев, В.А., Галкин А.Н. К разработке систематики эколого-геологических систем Белоруссии // Инженерная геология. 2023. Том ХVIII. № 2. С. 12–28. DOI: https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-2-12-28.
10. Грудницкий С. Оптимизация затрат и внедрение современных технологий: БЖД утвердила стратегию повышения энергоэффективности // Сайт SB.BY – Беларусь сегодня. Дата последнего обращения: 22.01.2026. URL: https://www.sb.by/articles/optimizatsiya-zatrat-i-vnedrenie-sovremennykh-tekhnologiy-bzhd-utverdila-strategiyu-povysheniya-ener.html?ysclid=mkcemfl3nt380762483.
11. Ларин А.Н., Ларина И.В. Воздействие железнодорожного транспорта и обеспечивающей его функционирование инфраструктуры на окружающую природную среду // Инновационная экономика и общество. 2019. № 3(25). С. 47–53.
12. Озерова Е.С. Экология ВСНТ для гуманитарных специальностей: учебное пособие. М.: МИИТ, 2009. 103 с.
13. Павлова Е.И. Экология транспорта: учебник. М.: Транспорт, 2000. 248 с.
14. Казанцев И.В. Влияние железнодорожного транспорта на загрязнение и состояние почв // Международный научный журнал «Символ науки». 2016. № 4 (11). С. 26–28.
15. Пильгун Т.В., Осипова Ю. А. Транспортные системы: учебно-методическое пособие: в 2 ч. Минск: БНТУ, 2023. Ч. 1: Инфраструктура грузовых перевозок. 87 с.
16. Шалягина О.Н. Организация перевозок грузов, пассажиров и багажа: учебное пособие. Минск: РИПО, 2015. 272 с.
17. Андрейчиков М.В., Горбачева О.В. Характеристика источников загрязнения атмосферного воздуха и компонентного состава выбросов в атмосферный воздух в организациях Белорусской железной дороги // Проблемы безопасности на транспорте: матер. ХI Междунар. науч.-практ. конф., Гомель, 25–26 ноября 2021 г.: в 2 ч., Ч. 1 / Белорус. гос. ун-т трансп.; под общ. ред. Ю. И. Кулаженко. – Гомель, 2021. – С. 211–213.
18. Якубук Ю.П., Луговская И.С. Транспорт и логистика // Сайт Белорусская энциклопедия. Дата последнего обращения: 22.01.2026. URL: https://belarusenc.by/belarus/detail-article.php?ID=9223#railway
19. Белорусская железная дорога // Сайт Википедия. Свободная энциклопедия. Дата последнего обращения: 22.01.2026. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Белорусская_железная_дорога?utm_medium=organic&utm_source=yandexsmartcamera.
20. Сайт Белорусской железной дороги. Дата последнего обращения: 22.01.2026. URL: https://www.rw.by/
21. Галкин А.Н., Акулевич А.Ф., Павловский А.И., Галезник О.И. Техногенные грунты: учеб. пособие. Минск: Вышэйшая школа, 2020. 192 с.
22. ТКП 45-3.03-163-2009 (02250). Железные дороги. Земляное полотно. Правила проектирования. Минск: Минстройархитектуры, 2010. 99 с.
23. Железнодорожный путь // Под ред. Е.С. Ашпиза. М.: ФГБОУ «Учебно-метод. центр по образованию на железнодор. транспорте», 2013. 544 с.
24. Ипатов П.П., Строкова Л.А. Общая инженерная геология: учебник. Томск: Томский политех. ун-т, 2012. 365 c.
25. Семенюк С.Д. Железобетонные пространственные фундаменты жилых и гражданских зданий на неравномерно деформируемом основании. Могилев: Белорус.-Рос. ун-т, 2003. 269 с.
26. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация: учебное пособие / Под ред. акад. РАН Г.В. Добровольского. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.
27. Аликина Ж.А., Чемкарева О.В., Холодилина Т.Н. Микробиологическое исследование почв в зоне влияния железнодорожного транспорта // Региональные проблемы геологии, географии, техносферной и экологической безопасности: материалы III Всероссийской научно-практической конференции, Оренбург, 25–26 ноября 2021 г. / Оренбург. гос. ун-т. Оренбург, 2021. С. 9–13.
28. Крошечкина И.Ю., Зубрев Н.И. Загрязнение поверхностных горизонтов почвы при эксплуатации железнодорожного транспорта // Вестник ЧГПУ им. И. Я. Яковлева. 2016. № 3 (91). С. 11–17.
29. Заборская О.Ю., Заборская А.Ю., Крамм Э.А. Почвенная микрофлора в качестве агента биодеградации нефтяных загрязнений // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 12–4 (66). С. 15–17.
30. Симонова Е.В., Максимова Е.Н. Микробиологический мониторинг антропогенно преобразованных почв // Самарский научный вестник. 2016. № 1 (14). С. 62–66.
31. Благодатская Е.В., Семенов М.В., Якушев А.В. Активность и биомасса почвенных микроорганизмов в изменяющихся условиях окружающей среды. М: ООО «Товарищество научных изданий КМК», 2016. С. 160–161.
32. Дайнеко Н.М., Сазанович Т.С. Характеристика флоры участка железнодорожной насыпи пригорода Жлобина // Эпоха науки. 2019. №20. С. 594–599.
33. Носкова Н.А. Динамика видового состава, обилия и биологического разнообразия травянистой растительности в зависимости от ориентации насыпей и выемок железной дороги // Молодость. Интеллект. Инициатива: материалы VII Междунар. науч.-практ. конф. студентов и магистрантов, Витебск, 18 апреля 2019 г. / Витебск. гос. ун-т. Витебск, 2019. С. 66–68.
34. Растения Евразии // Сайт ECOportal.info. Дата последнего обращения: 22.01.2026. URL: https://ecoportal.info/rasteniya-evrazii/
35. Дорофеев С.А., Шаврова Е.В., Кузьменко В.Я. Структура орнитокомплексов придорожных лесонасаждений Белорусского Поозерья // Пространственно-типологическая структура населения птиц естественных и трансформированных экосистем Белорусского Поозерья / Под ред. В.Я. Кузьменко. Витебск: ВГУ имени П.М. Машерова, 2021. С. 27–33.