Файл: Бакарасов. Экология ландшафтов. Курс лекций .doc

При исследовании ландшафтов (последовательно или одновременно) применяются две модели: 1) моносистемная, топическая, в которой внимание сосредотачивается прежде всего на взаимодействии между компонентами, на вертикальных связях, 2) полисистемная, хорическая, где основные элементы – системы более низкого таксономического ранга и взаимодействия между ними (горизонтальные связи).

В первой из них (моносистемной) на передний план выступают как бы вертикальное строение ландшафта и связи, в которых преобладает вертикальная составляющая: между литосферой и атмосферой, атмосферой и гидросферой и т.д. В силу этого у ряда авторов, например, Т.П.Куприяновой, эта модель получила название «вертикальной». Принципиально моносистемная группа определений рассматривает свойства ландшафта как однородные по всему занятому ими пространству.

При использовании моносистемной модели сначала, когда она вводилась, казалось, что любой участок земной территории представляет собой полную копию географической оболочки, простой «сколок», кусочек ее, принципиально ничем не отличающийся от других. Позднее, после того как были проведены конкретные исследования в разных масштабах, выяснилось, что среди природных комплексов имеются комплексы не только разных размеров, но и разных рангов.

В результате появилась вторая группа моделей, полисистемная. Модели этой группы анализируют природные комплекс как систему взаимодействующих подсистем (или комплексов более низкого ранга). В полисистемной группе моделей основное внимание уделяется горизонтальной составляющей пространственной организации ландшафтов, т.е. горизонтальным связям.

Чтобы подчеркнуть системный характер предмета ландшафтоведения – ПТК, В.Б.Сочава в 1963 г. ввел термин геосистема, под которым он понимал «особый класс управляемых систем; земное пространство всех размерностей, где отдельные компонентов природы находятся в системной связи друг с другом и как определенная целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом» (Сочава, 1978, с. 292). Понятие «геосистема» охватывает весь иерархический ряд природных географических единств – от географической оболочки до ее элементарных структурных подразделений. Геосистема – это более широкое понятие, чем природный территориальный комплекс, ландшафт. Ландшафт – один из видов географических систем.

В настоящее время под термином «геосистема» понимается любая территориальная система как природного, так и социального происхождения. Геосистемы могут быть различных типов и выделять их можно по разным основаниям (по разным системообразующим отношениям).

Отметим еще следующее. Модели экосистемы, ландшафта, геосистемы, включающие в свой состав одинаковые элементы, существенно отличаются друг от друга в связи с различной группировкой элементов. Вот почему эти модели не могут заменить друг друга. Они лишь взаимодополняют наш методологический арсенал. Каждая из этих моделей помогает нам решать особый класс научных и практических задач.

Интеграция различных наук или научных подходов оправдана и, в конце концов, происходит при наличии трех условий: 1) принципа возможности интеграции; 2) принцип дополнительности интеграции; 3) приблизительно одинаковым уровнем развития.

Принципиальная возможность интеграции ландшафтного и экологического подходов в один ландшафтно-экологический обусловлена сходным объектом анализа (полигеокомплексные природные системы). Близостью базовых концепций (гео- и экосистемной), сходными принципиальными научными задачами (т.е. познание взаимодействия компонентов природы между собой и с человеческим обществом), общностью прикладных задач (т.е. обоснование путей оптимизации взаимодействия общества и природных систем), подобием большинства методов исследования.

Интеграция дополнительна в том смысле, когда каждая из контактирующих наук имеет круг вопросов, разработка которых одной наукой натолкнулось на определенные трудности, тогда как в другой науке для решения этих вопросов разработаны эффективные концептуальные и методические подходы. Таких проблем много и в ландшафтоведении, и в экологии. Так, например, в экологии вопросы пространственного анализа традиционно не рассматривались, а ландшафтоведение в этом вопросе имеет значительные успехи. Например, для ландшафтоведения «кризисными» являются теоретические вопросы динамики геосистем. Для решения этих вопросов необходимо использовать концепции экологии.

У ландшафтоведения и у экологии есть множество взаимодополняющих концепций, положений, методов и т.д., синтез которых и является теоретической базой экологии ландшафтов. Например, такая проблема как географические (ландшафтные) границы. Особенность ландшафтного подхода – это поиск местоположения границ (например, ландшафтное профилирование). Особенность экологического подхода – это концепция континуума, экотона. Перспективным направлением интеграции в экологии ландшафтов будет, например, концепция ландшафта-экотона (ландшафтного экотона).

Одинаковые уровни развития контактирующих наук необходимое условие их интеграции. В противном случае менее развитая наука просто поглотится более развитой. Экология и ландшафтоведение (их концепции) возникли примерно одновременно. Концепцию экосистемы разработал А.Тэнсли в 1935 г., а сформировалась она в 50-х годах прошлого века. Концепцию ландшафта впервые научно сформулировал Л.С.Берг в 30-х годах, а в 50-х она приобрела теоретическое завершение. В разных странах отношения между этими науками были разными. Популярность экологии в обществе значительно выше, чем ландшафтоведения. Однако это не препятствует интеграции этих наук.

Экология ландшафтов есть продукт интеграции ландшафтоведения и экологии. Она использует лишь определенную часть их теоретических положений и подходов, которые при взаимном контакте существенно трансформируются. Это, в свою очередь, способствует формированию оригинального концептуально-теоретического базиса новой самостоятельной науки.

Ландшафтно-экологический подход наряду с сильными в эвристическом отношении особенностями, унаследованными от ландшафтоведения (территориальность, полицентризм модели геосистемы) и экологии (концепции сукцессии, методы ординации, моноцентризм модели экосистемы) имеет и собственные черты. Как и в упомянутых науках, объектом экологии ландшафтов выступают поликомпонентные природные и природно-антропогенные системы. Однако при их исследовании ландшафтно-экологический подход значительно шире пользуется следствиями, вытекающими из общенаучного принципа дополнительности. Согласно этому принципу полноценное познание сложного объекта или явления достижимо при условии исследования его в различных «проекциях» (т.е. с помощью разных моделей), свести которые к одной принципиально невозможно.

Исходя из этого, в современной экологии ландшафтов сформировалось несколько постулатов и ограничений в использовании ландшафтно-экологического подхода. Среди них наиболее значимы следующие.

Исследуя природную реальность, экология ландшафтов не сводит ее к одной какой-либо модели (гео-или экосистемы), а исходит из того, что научная или практическая цель определяет оптимальный способ декомпозиции природных систем (или разделение их на элементы или структурные части), что приводит к множеству типов их структур.

Понимание и исследование ландшафта как системы полиструктурной. Это центральная методологическая установка ландшафтно-экологического подхода. Современное ландшафтоведение и экология также используют преимущества принципа дополнительности. Однако такого значения как в экологии ландшафтов, он в этих науках не получил.

Концепции гео- и экосистемы имеют свои преимущества. Представления о геосистемах более приближены к природной реальности. Концепция экосистемы весьма полезна при решении ряда конкретных задач. Поэтому экология ландшафтов в своих исследованиях использует и поли- (геосистемный), и моно- (экосистемный) подходы. Причем в отличии от экологии, в центр экосистемной модели ставятся (помещаются) не только биотические, но и другие компоненты, в т.ч. антропогенные.

В ландшафтной экологии основное внимание уделяется процессному и функциональному анализу ландшафтов. Причем ландшафты воспринимаются не как территории или объемы со специфическим составом элементов и своим строением, а как арены и объемы, наполненные разными динамическими процессами, которые взаимодействуют между собой и с окружающей средой. Исходя, из специфики этих процессов и выделяются геосистемы.

Для экологии ландшафтов характерно значительное внимание к влиянию на ландшафты внешних факторов, особенно антропогенных. В сравнении с ландшафтоведением эта наука рассматривает ландшафты как значительно больше связанные с внешней средой, «более открытые».

Существенной чертой экологии ландшафтов является ее центрированность на проблему взаимодействия человека с природными системами. При этом ее теоретическая база разрабатывается как научная основа регламентации рациональной с экологической позиции поведения человека в ландшафте.

1.2. Вертикальная структура ландшафта

В ландшафтно-экологических исследованиях большую роль играет изучение структуры ландшафтов. Обычно под структурой понимают определенную взаимосвязь, взаиморасположение составных частей; строение, устройство чего-либо; инвариантный аспект системы. Существует множество структур ландшафтов: пространственная (вертикальная, горизонтальная), временная, функциональная и т.п.

Под вертикальной структурой ландшафта (вертикальным профилем, разрезом) понимается состав, последовательность, свойства и характер взаимодействия природных компонентов в конкретной геосистеме. При анализе вертикальной структуры ландшафта любая из ее слагающих структур рассматривается как территориально однородная, то есть допускается, что ее характеристики на некоторой площади остаются неизменными. При этом внимание акцентируется на том, что смена значений этих параметров определяется взаимодействием между элементами вертикального профиля (разреза) ландшафта.

Можно выделить три основных подхода структуризации ландшафта и соответственно три типа его вертикальной структуры: 1) геокомпонентный (разделение вертикального профиля ландшафта на компоненты природы и дальше на их генетически однородные части); 2) вещественно-фазовый (структурные части выделяются как тела однородные по фазовому состоянию, физико-химическим и другим состояниям вещества); 3) пространственно-объемный (вертикальный профиль ландшафта подразделяется на однородные слои, точнее – объемы).

Геокомпонентный способ разделения вертикальной структуры. Традиционным для ландшафтоведения разделением ландшафтов на составные части является выделение в нем компонентов природы. Каждый из природных компонентов, по словам А.Г. Исаченко (1991) «является представителем определенных геосфер, слагающих географическую оболочку». Это горные породы (представители литосферы), поверхностные и грунтовые воды (гидросфера), воздушные массы (атмосфера), почва (педосфера), растительность, животные (представители биосферы). Все эти компоненты есть материальные тела. Кроме них, А.Г. Исаченко и другие исследователи как компонент природы рассматривают рельеф и климат. Есть предложения компонентами геосистемы считать и совокупность продуктов человеческой деятельности, тесно связанных с природными элементами (такие как мелиоративные каналы, дороги и т.д.).

Все природные компоненты по их происхождению, свойствам и функциям в ландшафтах объединяются в три подсистемы: а) литогенная основа (геологические породы и рельеф); нижняя часть атмосферы (воздух тропосферы); гидросфера (вода) – это геома; б) растительность и животный мир – это биота; в) почва - биокосная подсистема.

Компоненты ландшафта – это сложные тела. В каждом из них есть вещества, которые выполняют функцию основной субстанции других компонентов. Например, под воздушными массами атмосферы следует понимать не просто сумму (совокупность) газов, а сложную субстанцию, которая включает также водяной пар, частички твердых веществ, микроорганизмы. Эта особенность компонентов придает им новые – эмерджентные свойства, которых нет в химически чистых и однородных веществах, которые их образуют. А.Г. Исаченко (1991) отмечает, что в системной организации веществ Земли природные компоненты занимают промежуточное положение между простыми дискретными телами (минералами, газами, почвенными агрегатами, организмами и т.д.) и ландшафтами. Поэтому анализ вертикальной структуры ландшафта, представленной в виде геокомпонентов, будет эффективным при выявлении генетико-эволюционных закономерностей ландшафта.

Выделение элементов в геокомпонентной вертикальной структуре проводится разделением компонентов на их более генетически однородные части. Например, для почв – это генетические горизонты; грунтовые воды различаются по типам пород, которые их вмещают. Элементами растительного и животного мира ландшафта обычно принимается ценопопуляция.

Природные компоненты обладают множеством самых разнообразных свойств, но они имеют далеко не одинаковое значение для организации и развития территориальных систем географической размерности. Наиболее активные и важные для конкретного уровня организации ПТК, взаимодействующие свойства компонентов называются природными факторами. Среди факторов выделяются ведущие, оказывающие основное влияние на организацию ландшафтов определенного ранга и типа и второстепенные, определяющие специфику ландшафтов других уровней.

Связи между компонентами ландшафта называются вертикальными. Они входят в понятие «вертикальной структура ландшафта» как ее обязательные составные части. Изучение вертикальных связей привело к формированию представлений о моносистемной модели ландшафта.

Как правило, связи в ландшафтах не очень жесткие и носят преимущественно вероятностный характер. Осуществляются они в виде разномасштабных круговоротов, связывающих между собой как отдельные компонентные звенья геосистем, так и сами ландшафты в единый планетарный ландшафтный комплекс.

Вещественно-фазовый (геомассовый) способ разделения вертикальной структуры ландшафта. При анализе потоков веществ, их взаимопереходов и других форм взаимодействия более оправдана структуризация ландшафтов, которая исходит из того, что она представляет собой композицию (состав) веществ, различающихся по фазовому состоянию, физическими особенностями, химическому составу. Взаимодействия между потоками различных веществ отражают различные процессы в ландшафте (например, продукционный, засоление почвы и т.д.). И поэтому, рассматривая разные вещества как элементы ландшафта, можно эффективно исследовать механизмы внутриландшафтных связей. Подобный подход к структуризации элементарной геосистемы разработал Н.Л. Беручашвили (1982). Он связан с выделением в ландшафте геомасс.