Геосистемы (ландшафты) как объекты природообустройства
Одна из фундаментальных проблем природообустройства, как и природопользования, - как встроиться человеку своей деятельностью в единое природное тело. Сразу встает вопрос - а как же выделить это природное тело? Гидрологи делят поверхность суши на речные бассейны; геологи - на платформы, горные страны, синклинали, антиклинали; гидрогеологи - на бассейны подземных вод; почвоведы - на почвенные зоны, страны, области; геоботаники – на биоценозы. Примеров членения территории или ее районирования можно привести много. Их всех отличает субъективность, при этом учитываются не все связи между компонентами природы, хотя для решения частных задач такое районирование полезно.
Наиболее объективно эта проблема может быть разрешена средствами географических наук, которые в отличие от других изучают природу в целом, а не отдельные ее составляющие (почвоведение, геология, гидрология, климатология и др.).
Второй проблемой является изучение новых, отсутствовавших в природе, техно-природных систем, познание законов их создания, функциониро-
вания, развития и управления ими.
Географам удалось в последние десятилетия построить довольно стройную теорию членения Земли на генетически однородные объекты разной крупности. С этой целью они ввели понятие геосистема - как пространственно-временной комплекс (полная система!) всех компонентов природы, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое. Геосистема – это природное тело, имеющее конкретные размеры по площади и по высоте. Географическое положение конкретной местности, ее рельеф не являются компонентами природы, но во многом определяют свойства геосистем. Климат и погода также не являются компонентами природы, это характеристики воздушных масс атмосферы, существенно влияющие на функционирование геосистем. Климат характеризует среднемноголетние установившиеся характеристики воздушных масс, а погода отражает их мгновенные значения.
Планета Земля представляется как уникальная геосистема - эпигеосфера, или глобальная геосистема, т.е. сфера взаимопроникновения и взаимодействия всех компонентов природы в масштабах планеты. В местах благоприятных сочетаний указанных компонентов в нее входит и специфическое природное тело - почва, как продукт эволюции наружных слоев литосферы под действием живых и мертвых организмов. Геосистемный подход к природообустройству более полный, чем экосистемный.
Под экосистемой понимают единство отдельного организма или популяции (сообщества организмов) и среды обитания. При экосистемном подходе детально изучаются взаимосвязи живого и неживого, но выпадают из
- 9 -
рассмотрения связи между косными компонентами природы. Экосистемы могут быть совершенно разных размеров, начиная от стакана воды с поселившимися в нем микробами, до лесного массива громадной площади.
Разработана иерархия геосистем. Так, на региональном уровне выделяют: ландшафтные зоны; страны; области; провинции; округа; ландшафты. На локальном уровне ландшафт делится на: местности; урочища; фации.
Ландшафтные зоны расположены в широтном направлении и отличаются количеством приходящей к ним солнечной энергии или различной теплообеспеченностью. Ландшафтные зоны делятся на страны в зависимости от удаленности от океанов, следовательно, от влагообеспеченности.
Вся суша представляется в виде совокупности ландшафтов. Под ландшафтом понимают генетически единую крупную геосистему, однородную по зональным и азональным признакам и включающую специфический набор локальных геосистем: местностей, урочищ, фаций.
Ландшафт - это наименьшая территориальная единица, сохраняющая все типичные для данной зоны черты строения географической оболочки, в нем сочетаются и региональные и локальные особенности природы, полно представлен характерный местный комплекс природных факторов, условий жизни и деятельности людей.
Ландшафт имеет однородный геологический фундамент, определенный состав горных пород, один генетический тип рельефа, единый местный климат и, как следствие, один зональный тип и подтип почв. В то же время части ландшафта располагаются на разных формах и элементах рельефа, отличаются друг от друга микроклиматическими условиями, водным режимом, растительным покровом, что приводит к образованию разновидностей почв, появлению азональных почв (пойменных, болотных, засоленных). Таким образом, каждому ландшафту свойственен такой набор компонентов и такое внутреннее строение, что делает каждый ландшафт в целом уникальным, имеющим много индивидуальных черт.
При природообустройстве очень важно четко обозначить объект деятельности. Это имеет не только методологическое, но и большое практическое значение. Воздействие на отдельные компоненты природы - это, в сущности,
абстракция, ибо эти компоненты не автономны. Это только кажется плохому специалисту, что он может лишь что-то поменять, оставив все остальное неизменным. Построив плотину на реке, чтобы сделать ее судоходной, он не только изменил уровень воды на отдельном участке реки, но и повлиял на прилегающие земли, подтопив их, на температурный режим воды в реке и т.д. При природообустройстве, равно как и при природопользовании, надо рассматри- вать целостные геосистемы. Конечно, в каждом конкретном случае можно выделить главный объект природообустройства - определенный компонент геосистемы, не забывая, что он тесно связан с другими. Например, при мелиорации сельскохозяйственных земель главным объектом деятельности является почва, как среда и средство для жизни растений. В других случаях это могут
- 10 -
быть поверхностные или подземные воды, грунты, как основания для сооружений.
Ландшафты, в зависимости от их местонахождения, сочетания свойств компонентов природы объединяются в типы, подтипы, классы, подклассы, виды. Тип ландшафта - наиболее крупная таксономическая единица, определяется соотношением естественной обеспеченности теплом и влагой. Именно это соотношение предопределяет многие показатели функционирования ландшафта, его продуктивность, т.е. продуцирование биомассы.
Перечислим основные свойства геосистем, в том числе и ландшафтов:
1) целостность: геосистема любого ранга - это определенный набор взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов;
2) открытость: геосистемы обмениваются энергией и веществом с другими геосистемами, что объясняет взаимозависимость геосистем, распространение антропогенных воздействий часто негативного характера на соседние территории;
3) функционирование: внутри геосистемы идут непрерывные процессы преобразования и обмена веществом, энергией и информацией (круговорот); функционирование геосистемы - это интегральный природный процесс, только человек совершенно условно подразделяет его на отдельные составляющие: физические, химические, биологические и т.д., природа об этом и не "знает";
4) продуцирование биомассы: важнейшее свойство геосистем, заключающееся в синтезе органического вещества первичными продуцентами - зелеными растениями, которые, используя солнечную энергию, извлекают двуокись углерода из атмосферы, зольные элементы и азот - с водными растворами из почвы;
5) способность почвообразования - отличительное свойство земных ландшафтов, заключающееся в образовании особого природного тела - почвы в результате взаимодействия живых организмов и их остатков с наружными слоями литосферы, предварительно подвергшимися измельчению под действием воды, солнца, ветра; почвы обладают неоценимым свойством - плодородием, т.е. способностью создавать условия для жизни растений и других организмов; являясь продуктом функционирования, почвы стали и важным компонентом природы;
6) структурность: геосистемы обладают пространственно-временной упорядоченностью (организованностью), определенным расположением ее частей и
характером их соединения; различают вертикальную или ярусную структуру, как взаиморасположение компонентов (слоистость), и горизонтальную или латеральную структуру, как упорядоченное расположение геосистем низшего ранга, поэтому нужно рассматривать как вертикальные или межкомпонентные связи так и горизонтальные или межсистемные связи;
7) динамичность: способность обратимо изменяться под действием периодически меняющихся внешних факторов без перестройки структуры; это обеспечивает гибкость геосистемы, ее "живучесть"; проявляется она при суточных,
- 11 -
сезонных, годовых и многолетних циклах изменения солнечной радиации, свойств воздушных масс;
8) устойчивость: способность восстанавливать или сохранять структуру и другие свойства при изменении внешних воздействий; устойчивость, в частности, объясняет и динамичность геосистемы; природную устойчивость геосистем следует отличать от устойчивости техно-природных систем, которая заключается в способности выполнять заданные социально-экономические функции;
9) способность развиваться: геосистемы эволюционно изменяются, т.е. происходит направленное необратимое изменение, приводящее к коренной перестройке структуры, т.е. к появлению новых геосистем; скорость изменения зависит от ранга геосистемы: быстрей изменяются фации, затем - урочища, местности, время изменения ландшафтов и их групп измеряется геологическими масштабами;
10) изменчивость свойств компонентов геосистем в пространстве: она может быть детерминированной или упорядоченной и недетерминированной или случайной, т.е. когда какое-то свойство (плотность, пористость, коэффициенты фильтрации и теплопроводности и др.) меняется из точки в точку, не подчиняясь какой-либо закономерности; изменчивость повышает устойчивость геосистемы, но затрудняет принятие технических решений, так как регулярное воздействие приходится накладывать на среду со случайными параметрами и отклик на это воздействие получается случайным; например, поле поливают одной нормой, а влажность в разных его частях может после полива отличаться на 10…20%, случайная неоднородность усложняет текущие наблюдения (мониторинг), для репрезентативности их надо проводить в нескольких точках;
11) нелинейность природных процессов: трансформация и обмен энергией и веществом идут всегда с замедляющейся скоростью: уменьшается скорость впитывания воды в почву, замедляется остывание почвы при похолодании, затухает скорость понижения уровня грунтовых вод при дренировании и т.д. Это свойство также повышает устойчивость геосистемы, она не идет "враскачку". Некоторые процессы идут с увеличивающейся скоростью, например, рост популяции отдельного организма в благоприятных условиях, но это наблюдается недолго, затем наступает замедление из-за недостатка пищи или роста популяции хищников.
У ландшафта имеются природные, естественные границы, что позволяет составлять ландшафтные карты. Так, например ученые географического факультета МГУ составили в 1987 г. ландшафтную карту Московской области в масштабе 1:600 000. Здесь на площади 46000 км2 (без города Москвы) выделено 103 ландшафта. В среднем площадь одного ландшафта составляет около 450 км2, заметим, что средняя площадь одного колхоза или совхоза в Московской области была около 40 км2, т.е. на территории одного ландшафта могут разместиться более десяти хозяйств. На менее расчлененных территориях
- 12 -
площадь одного ландшафта может достигать 1,5...2 тыс. км2.
Следовательно, ландшафт - это крупный выдел территории, который обладает индивидуальностью, единым происхождением, имеет сложную структуру, состоит из нескольких местностей, урочищ, фаций, всегда выполняет несколько социально-экономических функций, иными словами, на нем расположены земли разного назначения. Это обстоятельство значительно осложняет взаимоотношения человека и ландшафта, делает их многозначными и порой противоречивыми.