Синэкология и геотопология

Ботанико-географические основы геоэкологии

Для геоэколога существенно разделять экологию на аут- и синэкологию. Если первая изучает взаимоотношения между отдельными организмами и средой и является наукой биологической, то вторая — взаимоотношения сообществ со средой. По словам основоположника отечественной синэкологии Д. Н. Кашкарова, «проекция на местообитание есть основная характеристика экологического изучения». Синэкология составляет основу как ботанической географии, так и биогеографии в целом.

Растительный покров традиционно занимает главное место в синэкологических исследованиях, поскольку растительные сообщества образуют каркас наземных экосистем. Большое внимание уделяется как естественным, так и антропогенно измененным растительным со­обществам. Естественный растительный покров Земли является основным средо- и ресурсообразующим фактором биосферы. Зеленые растения — это, по словам В. И. Вернадского, живое вещество «первого порядка», исходное звено всех цепей питания в экосистеме. Они усваивают и на­капливают солнечную энергию в форме химических связей, поддержи­вают запас кислорода в атмосфере, поглощая углекислый газ. Расти­тельность формирует почву с ее плодородием, выполняет водорегулирующую и противоэрозионную функции, влияет на характер климата, придает ландшафтам их неповторимый облик. Без сохранения растительного покрова и разнообразного видо­вого состава растений все усилия по поддержанию на Земле усло­вий, необходимых для жизни, не могут быть эффективными. Рас­тительные сообщества выполняют свои многочисленные полезные функции в биосфере практически «бесплатно», ибо они способны к самовосстановлению, если их нарушение не перешло предела, по­сле которого самовосстановление уже невозможно.

Взаимодействие общества и природы происходит на глобальном, региональном и местном (топологическом) уровнях. Несмотря на всю значительность региональных и глобальных проблем человечества, ключ к их пониманию лежит на топологическом уровне. Этому уров­ню в биогеографии отвечают биотопы и биоценозы, соответствующие морфологическим единицам ландшафта в ландшафтоведении. Отсю­да следует, что правильный учет природных факторов при социаль­но-производственной организации территории требует ландшафтно - экологического подхода.

Д. Н. Кашкаров предложил экологические принципы дробного подразделения арены жизни. При этом он подчеркивал, что чем бо­лее дробными будут выделяемые единицы, тем ближе удастся подой­ти к установлению факторов, определяющих состав и жизненную форму сообществ. Основной единицей Д. Н. Кашкаров предлагал считать биотоп, т. е. участки аре­ны жизни, сходные по характеру жизненных условий. Синонимичное биотопу понятие местообитание Д. Н. Кашкаров определяет как комплекс эдафических (экотопических) плюс микроклиматических факторов.

Фундаментальное значение для разработки ботанико-географического подхода к решению геоэкологических задач имеют труды из­вестного геоботаника Л. Г. Раменского. Им заложены основы экотопологии — учения о внешней обусловленности различных местообитаний и жизненных сред. Очень жизненным в теории и практике экологических исследова­ний оказалось понятие экосистема, предложенное А. Тенсли. С те­чением времени было дано множество определений этому термину, однако все они сходятся в одном: экосистема есть такой комплекс, в котором между биотическими и абиотическими компонентами про­исходит обмен веществом, энергией, информацией. С биоцентриче­ских позиций любой природно-территориальный комплекс можно рассматривать как экосистему, с антропоцентрических позиций эко­система — это среда обитания человека.

В. Н. Сукачевым заложены основы учения о биогеоценозе. По­следний включает два блока — экотоп и биоценоз; иными словами, биогеоценоз — это участок территории, однородной по экологиче­ским условиям, занятый одним биоценозом. Таким образом, в отли­чие от экосистемы биогеоценоз имеет четкую пространственную раз­мерность. Он принадлежит к хорологическим единицам топологиче­ского уровня. Экосистема — понятие безразмерное. В качестве экосистемы можно рассматривать и грядку в теплице, и луг, и лес, и биосферу в целом. Биогеоценоз всегда приурочен к участку земной поверхности определенной размерности. Можно говорить о биогеоце­нозах, сильно измененных под влиянием человека — антропобиогеоценозах, но нельзя называть биогеоценозами искусственные экоси­стемы аквариума, космического корабля и т. п.

В начале 70-х годов В. Б. Сочава создал школу сибирских геогра­фов, развивающих научное направление, названное им топологией геосистем, или геотопологией. Им сформулировано положение, кото­рое следует принять в качестве основного биогеографического закона: пространственная неоднородность географической оболочки отра­жается на пространственной неоднородности биосферы. Системе геохор соответствует адекватная ей система биохор (применительно к растительному покрову это будут фитохоры).

На топологическом уровне морфологические единицы ландшаф­та, контролируя характер местоположения, комплекс эдафических и микроклиматических условий, будут определять важнейшие черты местной структуры растительного покрова. Даже у техногенного по­крова (жилых и промышленных зданий, дорог и т. п.) существует своего рода экологическая связь с условиями среды — литогенной ос­новой ландшафта, крутизной и экспозицией склонов, условиями ув­лажнения и т. п.

В силу разных причин полного соответствия между ландшафтны­ми, ботанико-географическими и природно-хозяйственными контура­ми может не наблюдаться, однако в общих чертах эта закономерность прослеживается довольно часто. Поэтому геотопологический подход дает четкие критерии при оценке угодий под разные виды землеполь­зования (особенно при сельскохозяйственном освоении), позволяет су­дить об экологическом состоянии ландшафта и разрабатывать реко­мендации по рациональному использованию природных ресурсов.

Итак, топологический уровень геоэкологических исследований ориентирован на изучение внутриландшафтных морфологических структур. Учитывая неоднозначность термина «ландшафт», отметим, что при геоэкологических исследованиях предпочтительнее регио­нальная трактовка ландшафта как объективно существующей части земной поверхности, представляющей собой самостоятельный при­родно-территориальный комплекс (ПТК), который качественно от­личается от других. Каждому ландшафту как региональному природ­ному образованию свойственны свои индивидуальные внешний облик и внутренняя структура. Он имеет конкретное положение на земной поверхности и границы. Динамика и эволюция ландшафта определя­ются его энергетической базой, спецификой массообмена, функцией живого вещества. Ландшафт — конкретная арена жизни и деятель­ности человека.

Главные морфологические единицы ландшафта — фации и уро­чища, вовлекаемые в хозяйственное использование, должны рассмат­риваться как различные земельные угодья, которые обладают разны­ми потенциальными возможностями. Они нуждаются не только в оп­тимальном наборе хозяйственных структур (их составе и соотношении, форме, размерах и взаимном расположении), но и в наиболее подходящих видах инженерно-геологической деятельности и мелиорации. Иными словами, градостроительные, лесохозяйственные, сельскохозяйственные, мелиоративные и другие мероприятия по территориальной организации общества должны проводиться с уче­том особенностей морфологической структуры ландшафта, его фаций и урочищ.

Фация является наименьшим, элементарным ПТК. Она занимает одно местоположение — форму микрорельефа или элементарную поверхность мезорельефа, сложена одной литологической разностью покровных отложений или приурочена к однородным по петрографи­ческому составу выходам коренных пород, имеет одно растительное сообщество, один почвенный контур. Фация — первичная ячейка, в которой совершаются процессы обмена вещества и энергии компо­нентов геосистем, при этом главную роль играет жизнедеятельность организмов, их взаимоотношения между собой и со средой.

Пространственная организация фациальной структуры террито­рии во многом определяется вещественно-энергетическими потоками (геопотоками), как вертикальными (между различными природными компонентами), так и горизонтальными, или латеральными (между самими ПТК). Оба типа потоков неразделимы, однако в каждом слу­чае удается выявить доминирующее значение одного из них в ланд­шафтной организации.

Одним из первых на сопряженные ряды фаций обратил внимание Л. Г. Раменский, назвавший такие системы экотопологическими ря­дами. В зарубежной литературе подобное пространственное объеди­нение фаций получило название «катены».

На пестрой литогенной основе при чередовании грунтов с различ­ными физико-химическими свойствами, при пересеченном микро­рельефе и т. п. формируется мозаичная фациальная структура тер­ритории. Внутренняя структура фаций может осложняться также об­разованиями, которые Б. Б. Полынов назвал «предельными структурными элементами». Их размеры колеблются от нескольких сантиметров до нескольких метров. Сама природа ограничивает их небольшие размеры — это сурчины или микрозападины в степи, бо­лотные кочки, приствольные или прикустовые бугры и т. п. Предель­ные структурные элементы создают подчас весьма сложную структу­ру фаций, растительного сообщества. Мозаике фаций соответствует мозаичный (или комплексный) растительный покров.

Особую категорию фациальной структуры образуют серийные фации, которые представляют собой последовательный ряд стадий развития фаций под влиянием относительно быстрого течения гео­графических процессов. В естественных условиях это, например, се­рия фаций, сменяющих друг друга в процессе формирования поймы; при антропогенном воздействии — смены фаций, сопровождающие процесс зарастания отвалов горных пород, стадии дернового процесса на заброшенном поле и т. п.

Природные (коренные) фации испытывают значительные изме­нения под влиянием хозяйственной деятельности, которая особенно сильно изменяет растительный покров и животное население фации, а также почвы, водный режим и т. п. При сельскохозяйственном ос­воении земель часто не учитываются мелкоконтурные фациальные различия и создаются сельскохозяйственные угодья, раскинувшиеся на больших площадях. Однако распашка, например, не может пол­ностью снивелировать различия на участках, занимающих различ­ные местоположения. Эти различия проявляются на поле прежде все­го в разной урожайности сельскохозяйственных культур. Таким образом, производные варианты фаций всегда обнаруживают связь с коренными типами, и эта связь должна учитываться в хозяйственной деятельности.

Урочище толкуется как участок ландшафта с хорошо выражен­ными границами. Наиболее надежно выделение урочищ по характеру литогенной основы, т. е. мезоформам рельефа, однородным по про­исхождению, сложенным одинаковыми по составу породами. На рав­нине, где мезоформы выпуклостей и вогнутостей рельефа отсутству­ют, разные урочища будут формироваться на отличающихся по фи­зико-химическим свойствам породах. В качестве основы для выделения урочищ обычно используются карты — топографическая, геоморфологическая, четвертичных отложений и др. В целом литогенная основа урочища является каркасом, связыва­ющим элементарные местоположения в парагенетические или парадинамические системы, а попросту говоря, в экотопологические ряды фаций.

Урочища представляют собой более емкий по сравнению с фаци­ями объект хозяйственного использования. Распределение сельскохо­зяйственных угодий контролируется прежде всего характером уро­чищ. Литогенная основа урочищ учитывается как инженерно-геоло­гический фактор при строительстве зданий, дорог и т. п. Урочище — более устойчивое в отношении антропогенного воздействия образо­вание. Даже уничтожение почвенно-растительного покрова и замена его на техногенный могут не изменить существа литогенной основы того или иного урочища, например речной террасы, на которой по­строен жилой массив города. Вместе с тем человек может преобразо­вывать или уничтожать природные урочища, создавать рукотвор­ные — искусственные террасы, карьеры горных выработок, террико­ны и т. п.

Фации и урочища не всегда четко выделяются в ландшафте. В этом случае между соседними ПТК существует переходная полоса — экотон. Дискретность или континуальность морфологической струк­туры ландшафта определяет дискретность или континуальность рас­тительного покрова. В случае, если фации образуют мозаику, не подчиняющуюся про­странственной закономерности, бывает трудно выделить урочище как систему определенным образом организованных фаций. Таковы, например, мелкобугристые пески в Каракумах. Растительный покров в этом случае характеризуется комплексностью — сочетанием раз­нородных по составу и строению фрагментов растительных сооб­ществ. Размерность фаций и урочищ может сильно варьировать.

В современных условиях, когда географическая оболочка сильно трансформирована, ландшафтовед чаще имеет дело не с естествен­ными ландшафтами, а с природно-хозяйственными системами. При ботанико-географическом изучении природно-хозяйственных систем традиционные объекты — естественные биомы — дополняются тремя видами антропогенных преобразований эко­систем.

Первый вид преобразований состоит в повышении биологической продуктивности экосистем без изменения их типа. Примером может служить внесение удобрений на естественных пойменных лугах, про­ведение агротехнических мероприятий, исключающих, однако, пре­вращение одного типа экосистем в другой.

Второй тип антропогенных преобразований преследует цель за­мены одного типа экосистем другим. В качестве примера можно при­вести вырубку леса с последующей заменой его лугом или пашней, превращение лугов в пахотные земли и т. п.

Третий тип преобразований приводит к полной или частичной де­струкции естественных экосистем, что имеет место при отводе земель под города и села, заводы и фабрики, горнорудные разработки, транс­портные артерии и т. п.

В результате уничтожения коренных растительных сообществ ак­тивизируются такие природные процессы, которые в ненарушенных ландшафтах были выражены слабо или не проявлялись вовсе. Все это приводит к тому, что на месте коренных ПТК возникают вторичные ПТК, формирующиеся под воздействием природных процессов, обя­занные в то же время своим происхождением человеческой деятель­ности. К числу естественно-антропогенных ландшафтов относятся эрозионные рытвины и овраги, денудационные бедленды, вторичные солончаки, вторичные (производные) леса, луга — суходольные, пойменные, пустоши, вторичные болота, термокарст, антропогенные озера, развеваемые пески, оползни и т. д. Отмечаются зональные за­кономерности в распределении естественно-антропогенных ланд­шафтов. В разных природных зонах образуются своеобраз­ные региональные ансамбли естественно-антропогенных ПТК.

Согласно концепции природно-хозяйственных территориальных систем (ПХТС), сформулированной Г. И. Швебсом, в зависимости от природных условий, вида хозяйственной деятельности, интенсив­ности антропогенного воздействия формируются вторичные по отно­шению к исходным ландшафтам природно-хозяйственные системы разного ранга. На топологическом уровне Г. И. Швебс обосновывает выделение следующей системы природно-хозяйственных территори­альных единиц:

1. Природно-хозяйственный контур — элементарная часть сис­темы, примерно однородная по естественному строению и однородная по технологии использования природных ресурсов и природно-хозяйственному функционированию. Примеры: земледельческий контур (орошаемое поле, лесохозяйственный квартал), аквальный прудовый контур, контур городской застройки (городской квартал), рекреаци­онный контур и др.

2. Природно-хозяйственный массив — примерно однородная группа природно-хозяйственных контуров, образующих технологи­чески единую систему в пределах урочищ, близких по строению и функционированию. Примеры: поле севооборота, орошаемый массив, лесохозяйственное урочище, природно-хозяйственный массив гидро­узла, техногенный массив (карьер), территориально и функциональ­но целостный блок предприятий (промышленная зона), территори­ально, архитектурно и хозяйственно целостная часть городской за­стройки (жилой массив), сельское поселение, рекреационный массив (городской парк) и др.

3. Природно-хозяйственная местность — сочетание природно-хозяйственных массивов в пределах функционально целостной си­стемы предприятий с единым центром управления. Примеры: зем­ли сельскохозяйственного или лесохозяйственного предприятия, во­дохранилище вместе с гидроузлом (на средней реке), городской район, большое село, поселок городского типа, национальный парк и др. Хозяйственная деятельность вызывает появление новых ПХТС со своими границами. Однако природные границы при этом не исчеза­ют. Они рассекают единые массивы хозяйственных угодий на участки с разными свойствами, что заставляет предусматривать отличные друг от друга приемы хозяйствования даже в одном хозяйственном контуре.

Дата добавления: 2014-01-06