Природно-технические геосистемы – это коренным образом измененные человеком экологические системы. Видоизменения в природе, преобразования природных комплексов под воздействием человека являются очевидным следствием использования природных ресурсов и непременным условием существования и развития человеческого общества. Поскольку воздействия на природу на современном этапе развития реализуются через технические средства и инженерные сооружения, то процессы, возникающие в природе под их воздействием, можно назвать техногенными. Тогда совокупность процессов, возникающих и (или) развивающихся в природной среде под воздействием строительства и эксплуатации инженерных сооружений, комплексов и технических средств можно назвать техногенезом.

Анализируя причины техногенных изменений, происшедших в природе, или прогнозируя их, всегда приходится рассматривать не менее двух взаимосвязанных компонентов, образующих единую систему взаимодействия: природную основу системы и ее техногенное ядро, т.е. технологические, технические и инженерные средства, сооружения и комплексы, эксплуатация которых приводит или может привести к изменениям ландшафта. Таким образом, природно-техническая геосистема (ПТГС) – совокупность взаимодействующих природных и искусственных объектов, образующихся в результате строительства и эксплуатации инженерных и иных сооружений, комплексов и технических средств, взаимодействующих с природной средой.

Структура ПТГС включает: подсистему природных объектов (геологические тела, почвы, растительный покров, водные источники, воздух, животные) и подсистему искусственных объектов (наземные и подземные сооружения, плотины, водохранилища, технические средства). Природно-технические геосистемы являются сложными иерархическими образованиями, содержащими в себе взаимосвязанные компоненты различного уровня воздействия на природные объекты и различно воспринимающие эти воздействия. Очевидно, что совокупность воздействий всех компонентов системы будет определяться ее назначением и функцией.

В строительной практике постоянно анализируется система, образованная грунтами основания и зданием, которое на нем возводится. В зависимости от нагрузки на эти грунты, определяющейся массой и конструкцией здания, составом и свойствами грунтов, рассчитывается и проектируется фундамент. В результате строительства возникает ПТГС «здание – грунты основания». Однако в городских условиях взаимодействие этим не ограничивается, поскольку возводятся многие здания, образующие кварталы, расчлененные дорогами и связанные инженерными коммуникациями. Возникают второй уровень взаимодействия «квартал – геологические тела основания квартала», и третий уровень «город – геологические тела основания города».

Совокупный уровень воздействия инженерных сооружений города определяется не только их массой и динамикой эксплуатации, но также и температурным воздействием, измененным режимом питания и разгрузки подземных вод, наведенными электромагнитными колебаниями. Одним из результатов такого взаимодействия является понижение поверхности всей территории (Таллинн, Лондон, Осака, Токио, Мехико). Под воздействием города коренным образом меняются и мерзлотные условия.

В сходных по назначению системах и близких по параметрам природных условиях можно ожидать одинаковых воздействий ядра на природную среду и соответственно сопоставимой реакции природных объектов на это воздействие или совокупность воздействий, предопределенных назначением техногенного ядра. В связи с этим можно определить следующие категории ПТГС, охватывающие системы, которые обладают рядом аналогичных свойств:

1) добывающие природные ресурсы. Можно выделить системы, предназначенные для добычи минерально-сырьевых ресурсов, в том числе для добычи твердых полезных ископаемых, подземных вод, нефти и газа, а среди ПТГС для добычи твердых полезных ископаемых – на подземные и открытые разработки, затем – по видам и свойствам добываемых полезных ископаемых: руды, угля и т.п.;

2) перерабатывающие добытые ресурсы и выпускающие промежуточную или окончательную продукцию.

3) обеспечивающие функционирование систем 1 и 2 категорий.

Оценивая воздействие техногенного ядра на природную основу ПТГС, необходимо учитывать многообразные последствия. Направленность воздействия техногенного ядра на природную основу можно разделить на 4 группы:

1) изъятие вещества из природы (добывающие ПТГС);

2) привнесение вещества в систему (строительство, водохранилища, всякого рода свалки);

3) перемещение (перераспределение) вещества. Перемещение массы вещества реализуется в некоторых добывающих системах, в которых масса полезного компонента бесконечно мала в сопоставлении с массой перемещенного вещества. Например, при добыче алмазов или золота масса полезного продукта измеряется каратами или тоннами, а переработанные породы – тысячами и миллионами тонн;

4) рассеивание вещества (например, аэрозолей, гербицидов, минеральных удобрений). Рассеивание вещества в системе можно рассматривать как частный случай привнесения вещества. Разница состоит в том, что в последнем случае привносится масса вещества, сопоставимая с массой системы, тогда как рассеивается масса вещества бесконечно малая в сравнении с массой системы, но обладающая высокой химической активностью и воздействующая на природные объекты системы не массой, а химически.

Выделяют четыре основных уровня регулирования состояния ландшафтов и экосистем:

1) локально-тактический;

2) регионально- стратегический;

3) межрегиональный, территориально-перспективный государственный (федеральный);

4) планетарно-перспективный, международный.

При локально-тактическом регулировании состояния ландшафтов и экосистем решаются  следующие задачи:

· контроль за выполнением природоохраняющего законодательства, соблюдением экологических нормативов, квот;

· совершенствование технологии производства в части снижения его аварийности, степени технологического риска, энерго- и материалоемкости, количества и токсичности выбросов;

· организация работы конкретных производственных (технических, энергетических, транспортных, аграрных и агропромышленных) объектов в границах района, поселка, города;

· экологизация производства за счет использования отходов одних предприятий в качестве ресурсов для других;

· организация районных планировок с целью снижения вредного воздействия производств на население и его реабилитацию от этих воздействий, транспортной и производственной усталости;

· создание антропогенных или направленной смены природных экосистем более устойчивыми к техногенным воздействиям;

· введение ограничений на размещение и функционирование производств, оказывающих отрицательное воздействие на природу и здоровье населения;

· организация системы оперативной информации;

· организация всеобщего непрерывного экологического образования в рамках ныне действующих дошкольных учреждений, школ, колледжей, лицеев, вузов и специально создаваемых курсов повышения экологической грамотности.

При регионально-стратегическом регулировании состояния ландшафтов и экосистем к задачам локально-тактического регулирования добавляются следующие задачи:

· научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки с целью организации системы мониторинга природной среды и воздействующих на нее техногенных факторов;

· разработка экологических прогнозов;

· разработка и реализация механизма управления процессами взаимодействия между обществом и природой в границах региона с учетом трансрегионального переноса загрязнений в воздушной и водных средах;

· разработка и внедрение региональных экологических нормативов и требований, определяющихся местными природными и социальными условиями и традициями природопользования;

· оптимизация размещения, работы и взаимодействия предприятий, эксплуатирующих природные ресурсы;

· оптимизация инфраструктуры, включая дорожно-транспортную схему, расположение объектов энергетики, продуктопроводов, мест и условий эксплуатации свалок;

· организация и эксплуатация сети особо охраняемых территорий, обеспечивающих в совокупности сохранность редких и типичных ландшафтов и их компонентов, генофонда растительных сообществ и популяции животных;

· а также возможность проведения научных исследований, научного и познавательного туризма, экологического воспитания граждан;

· организация рекреационных зон, курортов и санаториев, необходимых для отдыха населения.

При межрегиональном, территориально-перспективном государственном (федеральном) регулировании состояния ландшафтов и экосистем к задачам регионально-стратегического регулирования добавляются следующие задачи:

· разработка федеральных законодательств и уточняющих их нормативов ведомственных актов по охране природы и использованию ее ресурсов;

· распределение бюджетных ассигнований и материальных ресурсов, выделяемых на природоохранные цели, между субъектами федерации;

· организация высшего уровня мониторинговых исследований и их координация в рамках международной системы мониторинга природной среды и воздействующих на нее факторов;

· разработка, финансовое обеспечение и осуществление, совместно с субъектами федерации, природоохранных и экологических программ на двусторонней и многосторонней основе (например, программа «Северный форум», охватывающая территории стран, расположенных по периферии Северного Ледовитого океана);

· формирование налоговой и инвестиционной политики, стимулирующей соблюдение природоохранного законодательства и выпуска экологически чистой продукции.

При планетарно-перспективном, международном регулировании состояния ландшафтов и экосистем на базе ООН и входящих в ее состав структур разрабатываются наиболее общие вопросы геомониторинга и рекомендации, ориентированные на улучшение социально-экологической обстановки во всем мире.