 |
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.
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.
Лекция 3
|
|
|
