Соотношение целей, задач и методов исследования

Классы задач, решаемых в процессе комплексных физико-географических исследований

Все многообразие задач комплексных физико-географических исследований может быть сгруппировано в четыре основных клас­са в зависимости от того, какой аспект ландшафтной структуры в каждом конкретном случае важен (табл. 1).

Первые три класса задач направлены на изучение внутренних связей ПТК - вещественных, энергетических, информационных, т.е. на изучение его ландшафтной структуры и ее изменение во времени под действием внутренних и внешних факторов. Они рас­крывают свойства и особенности ПТК как целостных образова­ний, вопросы их происхождения, специфику функционирования и динамики, тенденцию будущих изменений. Все это - общенаучные исследования пространственно-временной организации ПТК, цель которых - все более глубокое познание сущности ПТК безотно­сительно каких-либо требований.

Четвертый класс задач - исследования для прикладных целей. Здесь изучаются внешние связи ПТК с обществом в рамках слож­ной суперсистемы «природа-общество». ПТК любого ранга вы­ступают уже как элемент в системе более высокого уровня организации, для изучения связей которого с другим элементом (струк­турным подразделением общества) нужно кроме знания свойств самого ПТК, получаемых в процессе общенаучного исследования, учитывать также требования общества к этим свойствам и способ­ность ПТК их удовлетворять. Это уже аспект не чисто физико-географический. Все большую роль в прикладных исследованиях начинает играть экологическое обоснование хозяйственной дея­тельности, т.е. оценка воздействия проектируемых объектов на окружающую среду (ОВОС) и экологическая экспертиза.

Таблица 1

Класс решаемых задач	Аспект изучения ландшафтной структуры	Цель	Основной метод
Сбора фактического материала	Решения задачи
1. Изучение свойств и прост­ранственного размещения ПТК	Простран­ственный	Описание	Маршрут­ный	Ландшафт­ное карто­графирова­ние
2. Изучение ста­новления ПТК	Генетиче­ский	Объясне­ние	Ключевой	Ретроспек­тивный анализ
3. Изучение функционирова­ния ПТК	Функцио­нальный	Предсказа­ние	Стационар­ный	Метод комп­лексной ор-динации (со­пряженный анализ)
4. Исследование для прикладных целей	Прикладной	Использование	Камеральный	Оценочные методы

Последовательность в перечне основных классов задач не слу­чайна, она определяется их логической и исторической связью. Задачи каждого последующего из общенаучных классов могут быть решены достаточно полно и глубоко лишь на основе использова­ния результатов предыдущих исследований. Поэтому перечислен­ные классы задач могут рассматриваться как определенные этапы все более глубокого проникновения в сущность ландшафтной струк­туры ПТК.

Что касается прикладных исследований, то они могут «надстра­иваться» над любым из этих этапов в зависимости от того, какого рода знания о ПТК окажутся достаточными для решения стоящей перед исследователем практической задачи.

Первый класс задач. Исторически раньше других начал изучать­ся пространственный аспект ПТК, т.е. первый класс задач. Само представление о ПТК возникло на основании визуального анали­за сходства и различия отдельных участков земной поверхности, на выявлении их качества. Первоначально изучались те свойства ПТК, которые буквально лежат на поверхности, видны невоору­женным глазом и придают участкам территории своеобразный внешний облик (физиономические черты): сходство или различие в строении, в морфологии (при этом внимание в основном обра­щалось на вертикальное, покомпонентное строение).

В связи с тем, что визуально легче всего улавливаются различия в рельефе и растительности, выделение и обособление ПТК ос­новывалось на качественной однородности именно этих компо­нентов. Конечно, при посещении обширной, контрастной в при­родном отношении территории наиболее резко бросаются в глаза именно контрасты, а слабоконтрастные участки кажутся прост­ранственно однородными. Однако при более детальном ознаком­лении казавшаяся ранее однородной территория также обнару­живает качественную неоднородность, но чтобы уловить ее, нуж­но охватить разнокачественные участки единым взором. Именно поэтому в процессе полевых исследований прежде всего стали вы­деляться мелкие, просто устроенные ПТК ранга фаций и урочищ, которые можно визуально выделить по признаку однородности строения. Различия между комплексами фиксировались по пути следования — по маршруту.

При кратковременном маршрутном посещении внешний об­лик ПТК воспринимался как нечто устойчивое, постоянное, т.е. ПТК рассматривался в статике, в отрыве от процессов, его сфор­мировавших. Исследование носило характер описания, что давало представление лишь о качественном своеобразии ПТК и их про­странственном размещении. Описание ПТК — основная цель его маршрутного исследования.

Стремление получить дополнительно к качественным описани­ям какие-то количественные характеристики, объяснить наблю­даемое обусловило более детальное изучение отдельных «точек», «площадок», «станций», «ключей», на которых наряду с тщатель­ным описанием всех компонентов комплекса, его вертикального строения, производились измерения. Собираемый материал позво­лял уже в общей форме ответить на вопрос, как взаимосвязаны между собой компоненты в комплексе, т.е. дать простейшее эмпи­рическое объяснение.

При детальном изучении отдельных комплексов обнаружива­ются те или иные свойства или особенности строения, находя­щиеся в противоречии с современными условиями, с характером современных связей: черноземы под лесом, сфагновые болота в лесостепной зоне, торфяно-перегнойная почва на хорошо дрени­руемой поверхности, аллювиальные отложения на водоразделе, вдали от современной речной сети и т.д. Такие следы предыдущих состояний, проливающие свет на пути становления данного комп­лекса, привлекают все более пристальное внимание исследовате­лей. Изучение их дает возможность ответить на вопрос, почему и какими путями сформировался данный комплекс.

Повторное посещение территории позволяет фиксировать не­которые свидетельства протекавших между посещениями процес­сов (эрозии, пожаров, заболачивания, осушения, залесения, про­седания и т.д.), т.е. дает представление о современных изменениях комплексов, о динамичности, подвижности ПТК.

Так, полевое изучение пространственной структуры постепен­но дополняется элементами генетического и функционального ана­лиза, что позволяет глубже познать ПТК, а маршрутный способ сбора фактического материала дополняется ключевым. Однако ос­новное внимание в процессе этих исследований по-прежнему об­ращено на природные особенности отдельных комплексов и их пространственное размещение, поэтому основными методами си­стематизации материала продолжают оставаться классификация и картографирование, входящие в состав специфического метода ланд­шафтного картографирования.

Изучение свойств и пространственного размещения более круп­ных и сложных ПТК, которые не могут быть охвачены единым взором исследователя-полевика, производится на основе простран­ственного анализа слагающих их достаточно простых комплексов, изучаемых в поле. Для того чтобы выделить, ограничить эти комп­лексы, их тоже нужно одномоментно охватить взором, только тог­да можно найти какие-то закономерности в пространственной неоднородности. Эта задача решается с помощью аэровизуальных наблюдений, материалов аэрофото- или космической съемки, либо составленных в поле ландшафтных карт, изучение которых позво­ляет увидеть территорию в уменьшенном виде и тем самым как бы подняться над ней, посмотреть на нее со стороны. Таким образом, достаточно сложные ПТК могут быть выделены по их территори­альной структуре, т.е. здесь изучение пространственной структуры выступает уже как метод выделения ПТК, когда выделение комп­лексов производится не по принципу однородности, а по принципу закономерной неоднородности. Этот метод обычно называют методом районирования на ландшафтной основе. В настоящее время для изу­чения ландшафтной структуры начинает использоваться компью­терный анализ космических и аэрофотоснимков, а также топокарт.

Для более глубокого понимания современных особенностей ПТК необходимо изучить пути его становления и развития, а для этого нужно прежде всего четко определить сам объект исследования, выделить и охарактеризовать изучаемый комплекс. Таким образом, уже сама постановка задачи второго класса требует предваритель­ного решения задачи первого класса.

Второй класс задач. В основе решения задач этого класса лежит генетический аспект изучения ПТК, заключающийся в рассмот­рении смены разнокачественных ПТК во времени, обусловленной эволюционным развитием комплекса. Восстановление истории формирования и развития ПТК базируется на следах его предше­ствующих состояний, предыдущих этапов развития, которые со­храняются в отдельных компонентах комплекса (во флоре, в мор­фологическом строении почв, в поверхностных отложениях, в определенных формах рельефа), либо в существовании целых комп­лексов-реликтов (более мелких, чем изучаемый, входящих в его состав), либо, наконец, в их пространственном размещении (со­лонцовые луга не в понижениях рельефа, а на приподнятых участ­ках; выровненные поверхности с ерниковой тундрой не ниже древ­них каров, а над их стенками и т.д.), т.е. в их вертикальной или горизонтальной структуре.

В связи с тем, что эволюционные смены происходят постепен­но, под действием процессов большой продолжительности, а ре­зультаты развития фиксируются в современной пространственной структуре комплексов, сбор фактического материала для решения задач второго класса производится путем экспедиционных иссле­дований.

По ходу маршрута фиксируются визуально наблюдаемые следы предыдущих состояний и определяются участки или комплексы, наиболее информативные для восстановления истории развития тех комплексов, в пределах которых закладываются ключевые участ­ки для детального изучения и отбора образцов. Объектами наибо­лее пристального внимания исследователя являются при этом тор­фяники и погребенные почвы, так как по сохранившимся в них спорам и пыльце растений может быть достаточно полно восста­новлена природная обстановка периода их формирования.

Богатый материал для восстановления смен ПТК во времени дает изучение ныне существующих комплексов, находящихся на разных стадиях развития.

Сбор фактического материала для решения задач первого и вто­рого классов может производиться в ходе одного и того же экспе­диционного исследования, но при этом нельзя упускать из вида, что аспект исследования накладывает отпечаток и на сбор полевых материалов. Иногда требуется изучение дополнительных ключевых участков, на которых, кстати, собирается основная масса матери­ала, и прежде всего образцов с использованием методов частных географических, а также смежных наук. В других случаях расширя­ется круг наблюдаемых явлений либо возрастает детальность изу­чения определенного компонента или комплекса.

Лабораторный анализ собранных в поле образцов и дальнейшая интерпретация полученных результатов позволяют раскрыть палео­географическую историю территории исследования в целом. Для того же, чтобы проследить историю определенных ПТК, необходимо па­леогеографические материалы дополнить ретроспективным анали­зом современной структуры изучаемых комплексов. Таким образом, генетический аспект изучения ПТК ориен­тирован на восстановление особенностей их формирования и раз­вития, на установление возрастных стадий комплексов, на объяс­нение их современного состояния, но в то же время позволяет сделать и предположение о перспективах развития комплексов. Од­нако для более точного предсказания будущего развития ПТК ге­нетический подход должен сочетаться с функциональным, направ­ленным на изучение современных процессов, протекающих в ПТК, их функционирования и динамических изменений.

Третий класс задач. В основе решения задач этого класса лежит функциональный аспект изучения ПТК. Он позволяет глубже про­никнуть в сущность взаимосвязей и взаимодействий в комплексе. Решение задач данного класса получило развитие лишь с 60-х гг. XX столетия, когда появился ряд комплексных физико-географи­ческих стационаров. Это связано с тем, что изучение функциони­рования комплексов и динамических циклов краткой продолжи­тельности требует регулярных наблюдений, обеспечить которые возможно лишь в условиях стационаров.

Некоторый материал для изучения современных природных процессов исследователь может, конечно, собрать и в экспедици­онных условиях. Например, при маршрутных исследованиях могут быть зафиксированы некоторые следы стихийных явлений: про­хождения лавин (по наличию сломанных и вывернутых с корнем деревьев, ориентированных вниз по простиранию склона) или селей (по наличию конуса выноса грязекаменного потока), появ­ления новых оползней (по свежим стенкам отрыва), усиления ли­нейной эрозии после ливня или весеннего снеготаяния (по нали­чию свежих эрозионных форм, обвалов в верховьях оврагов или на их склонах) и т.д.

На ключевых участках могут быть поставлены более или менее продолжительные микроклиматические наблюдения, а также на­блюдения над процессами стока. На фиксированных геохимиче­ских профилях можно отобрать образцы в установленной повторности для изучения биогенной и водной миграции химических элементов. Однако все эти эпизодические наблюдения не дают воз­можности познать функционирование НТК, а также медленно протекающие процессы средней и большой продолжительности, обусловленные воздействием внешних факторов.

Чтобы проследить нормальное функционирование ПТК, не вызывающее заметных изменений, нужны длительные регулярные наблюдения. Чем больше длительность периода наблюдений, тем надежнее и достовернее получаемые выводы. Поэтому наблюдения ведутся на постоянных специально выбранных точках в пределах определенных комплексов.

Сбор и обработка материалов стационарных наблюдений очень трудоемкий процесс, поэтому число точек наблюдения на любом стационаре ограничено и очень важно их рациональное размеще­ние. Чтобы экстраполировать полученные результаты, нужно хо­рошо знать, какие ПТК они характеризуют и на какой стадии развития эти ПТК находятся. Это значит, что предварительно долж­но быть проведено выделение и систематизация ПТК, составлена ландшафтная карта территории стационара и прилегающего райо­на, а также установлены возрастные стадии изучаемых комплек­сов, т.е. решены задачи первого и второго классов.

Основной метод изучения функционирования и динамики ПТК - метод комплексной ординации, разработанный сотрудника­ми Института географии СО РАН, позволяющий количественно характеризовать взаимо­связи между отдельными компонентами внутри ПТК и между раз­личными комплексами, изучать пространственные и временные изменения различных природных процессов.

Накапливаемые массовые данные обрабатываются и систе­матизируются при помощи статистических методов и метода ба­лансов.

Детальное изучение функционирования и динамики ПТК по­зволяет познать сущность комплексов и дать надежный прогноз их дальнейшего развития.

Таким образом, последовательное рассмотрение различных ас­пектов ландшафтной структуры природных комплексов дает воз­можность постепенно углубляться в познание сущности ПТК: от описания современных свойств и пространственного размещения комплексов через познание путей их становления к выявлению и количественной характеристике связей и взаимодействия (объяс­нению), а далее к функционированию комплексов и предсказа­нию путей их дальнейшего развития. Так осуществляется тщатель­ное и всестороннее изучение комплексов, являющееся надежной основой для оптимального их использования человеком.

Пути использования предполагают постановку конкретных при­кладных исследований четвертого класса задач.

Далее в лекциях более или менее подробно освещаются методы решения первого, третьего и четвертого классов задач. Изучение становления ПТК (второй класс задач), несмотря на всю важность этой проблемы, здесь почти не затрагивается. Дело в том, что пред­ставление о генезисе ПТК, его возникновении и становлении в значительной мере базируется на геолого-геоморфологических, палеогеографических, палеоботанических, палеофаунистических, археологических и тому подобных материалах. В процессе же поле­вых экспедиционных исследований сведения о генезисе могут лишь несколько пополняться, например, по наблюдениям за реликто­выми элементами ПТК, проливающими свет на их происхожде­ние. Кроме того, исследования, специально направленные на ре­шение задач второго класса, требуют привлечения весьма специ­фичных методов палеогеографического анализа, дать которые в кратком курсе оказывается затруднительным, а число исследова­телей, занимающихся их решением, не столь велико. Большинство физико-географов решает задачи остальных трех классов, которые мы и рассматриваем.

Дата добавления: 2014-01-05