§ 4.9. Межі між геосистемами

Коротка історична довідка. Тривалий час питання про межі в ландшафтознавстві зводилось до визначення їх місцеположення. Мабуть, першим, хто вважав межу специфічним і відносно само­стійним предметом географічного аналізу, був В. П. Семенов— Тян-Шанський. У 1928 р. він звернув увагу на розпливчастість (континуальність) ландшафтних меж і запропонував формальний метод виділення перехідної смуги між природними районами та умовної лінійної межі на цій смузі. Проте належного відгуку в ландшафтознавців передвоєнного часу ці ідеї не знайшли.

Проблемою меж географи зацікавились у зв’язку з дискусією про дискретність-континуальність ПТК, яка розгорнулася в сере­дині 50-х років. Сама ж концепція континууму та континуального (плавкого) характеру природних меж зародилася в фітоценології. Започаткував її Л. Г. Раменський. У 26-річному віці він зробив доповідь «Про принцип безперервності рослинного покриву» (1910), у якій обгрунтував положення про поступовість просторо­вої зміни однієї рослинної асоціації іншою, умовність лінійних меж між ними. У цей же час аналогічні ідеї висловили в США Г. І'лізон, у Франції — Ф. Ленобль, в Італії — Г. Негрі. Ці по­гляди викликали запеклу критику численних прихильників дискретності рослинного покриву, які наполягали на чіткій відок­ремленості асоціацій у просторі, на об’єктивному існуванні ліній­них меж між ними (В. М. Сукачов, Т. Фріз та ін.).

Затвердження концепції континууму у фітоценології пов’язано з іменами американських екологів Дж. Кертіса, Р. УІттекера, Р. Макінтоша, блискучими працями яких було доведено, що посту­повість зміни природних умов у просторі та стохастичний зв’язок рослин з едафічними факторами зумовлюють поступовість пере­ходу однієї асоціації в іншу, Згідно з твердженнями кконтинуалі стів» (до них належить більшість екологів), дискретні, тобто лінії, ні, межі в природі є, але вони зустрічаються рідко, з’являються внаслідок катастрофічних змін едафічних факторів і існують недов­го, трансформуючись у перехідні смуги — екотони, або клінальні екосистеми. У ландшафтній екології та сучасному ландшафтознав­стві переважають аналогічні погляди.

Типи ландшафтних меж. Одна геоснстема іншою може зміню­ватись двома шляхами: 1) стрибкоподібно вздовж певної лінії (лі­нійна, або дискретна межа); 2) займати деяку перехідну смугу, межі якої можна визначити (ландшафтний екотон).

Незалежно від ширини, ландшафтні межі можуть бути реаль­ними («об’єктивними») та умовними. Місцеположення перших мож­на встановити однозначно. Прикладом таких меж є вододільні лі­нії у різкопочленованому ландшафті, тальвеги, екотони (перехід­ні смуги) на межі луків та лісу тощо. Умовні межі виділяють якдеякі лінії на реальній перехідній смузі, коли її необхідно умовно

зобразити у вигляді лінії (наприклад, на картах). Умовність їх лише в тому, що реальна ширина межі не береться до уваги, Межі, що розділяють між собою дві елементарні геосистемн (геотопи), можна назвати топічними ландшафтними межами, або межами 1-го рангу. Межі між геосистемами вищих рангів (мікро- геохор, ландшафтних смуг тощо) мають ранг, відповідний рангу контактуючих геосистем. Ранг межі пов’язаний з її контрастністю. Загалом, чим вищий ранг межі, тим вона контрастніша. Конт­растність межі — її важлива характеристика, врахування якої дає змогу об’єктивізувати схеми ландшафтно-екологічного районуван­ня. Кількісно її можна оцінити за таким показником:

Морфологічна вираженість меж важлива при оцінці естетич­ної привабливості (атрактивності) ландшафту. За цією характери­стикою межі можна розділити на морфологічно невиражені (на­приклад, між геосистемами, що різняться між собою лише за грун­товими ознаками); слабковиражені (між рівнинними та полого- схиловими геосистемами, вододільні лінії на рівнинних); середньо- виражені (між увігнутою та опуклою частинами схилу); явно мор­фологічно виражені (бровки схилів, уступи та тилові шви терас). Морфологічна вираженість ландшафтних меж залежить від часу відособлення геосистем. Чим молодша територія, тим чіткіші ме­жі (наприклад, у горах альпійської складчастості, у молодому еро­зійному рельєфі). З часом внаслідок міжгеосистемних взаємодій морфологічна вираженість їх послаблюється.

За генезисом, тобто головним фактором, що зумовив появу ме­жі, вони є літогенні, морфогенні, ледогенні, гідрогенні, фітогенні,, зоогенні, антропогенні. Проте переважна більшість їх комплексні (наприклад, морфолітогенні, педофітогенні тощо).

За функцією у ландшафтній територіальній структурі межі бу­вають контактними та бар’єрними (Каганський, 1982; Родоман^

. Вздовж контактних меж відбувається взаємодія двох сусід­ніх геосистем, взаємопроникнення їх властивостей, перенесення ре­човинно-енергетичних потоків. Такими є, зокрема, межі ландшафт­них смуг на схилі, межі біоцентрів, ПГ-комплексш. Бар’єрна ме­жа перешкоджає або повністю виключає взаємодію сусіднц геосистем. Яскравим прикладом їх є межі басейнів. Більшість меж по відношенню до різних типів горизонтальних міжгеосистемних зв’язків виконує і бар’єрну, і контактну функції. Д. Люрі (1985) запропонував називати їх мембранними.

Щодо напрямку горизонтальних динамічних потоків межі по­діляються на дивергентні (межі розсіювання) — від них потоки- розходяться у різних напрямках (наприклад, вододільні лінії); конвергентні (межі-концентратори), вздовж яких різноспрямовані потоки зливаються (наприклад, лінії тальвегів); консеквентні — межі, які збігаються з лініями току (наприклад, лінії скатів схи­лів) ; градієнтні, вздовж яких помітно змінюється інтенсивність по­току (наприклад, лінії перегинів схилу, межі ландшафтних смуг).. Градієнтні межі поділяються на два підтипи — градієнтні імпульс­ні (вздовж них інтенсивність потоку зростає) та градієнтні галь­муючі (зменшується).

Ландшафтні екотони. Термін «екотон» увів в екологію Ф. Кле- ментс у 1928 р. Він розумів під ним перехідну смугу між двома досить контрастними екосистемами, через своєрідність якої їх не можна віднести ні до однієї із суміжних екосистем. Типовий при­клад— смуга між лісом та степом. У ландшафтознавстві для та­ких смуг є й інші назви: «змінна ландшафтна одиниця» (Д. Л. Ар- манд, 1955); «буферна геоснстема» (В. Б. Сочава, 1978); «геотон»- (Н. Л. Беручашвілі, 1988).

Від клінальних геотопів ландшафтний екотон відрізняється тим, що в ньому формуються деякі риси, не властиві геосистемам які розділяються цим екотоном. У клінальних геосистемах таких рис немає, у їх межах властивості однієї геосистеми поступово пе­реходять у властивості іншої. Екотон здебільшого вужчий за гео­системи, між якими він розташований, а клінальні геотопи можуть займати значні площі, нерідко більші від геосистем «ядерного, типу».

Виникнення ландшафтних екотонів зумовлене загальною зако­номірністю еволюції просторових систем — поступовим стиранням різких відмінностей (меж) у природі внаслідок все більшого роз­витку міжгеосистемних взаємодій. Здебільшого лінійна межа з ча­сом трансформується в перехідну смугу (чітко виражені бровки молодої ерозійної форми з часом руйнуються і стають все більш пологими поверхнями; лінійна межа між лісом і лукам» поступово згладжується взаємопроникненням лісових та лучних видів у суміжні біотопи і утвореная галявин). Подальший розвиток ланд­шафтного екотону призводить до формування в ньому деяких спе­цифічних рис, не властивих жодній з контактуючих геосистем. З часом він перетворюється на клінальн.у, або «типову», геосисте- му з власними межами, можливо, також екотонного характеру.

Переважна більшість меж у ландшафті — екотони різної ши­рини. За периметром та розміром контактуючих геосистем естонські геоекологи Ю. Мандер та Ю. Ягомягі (1982) виділяють мік- роекотони (вони утворюються при контакті окремих парцел і гео­топів до 40 м у діаметрі), мезоекотони (контакт ліс — луки, боло­то— ліс та ін.), макроекотони (виникають на межі великих лісо­вих, болотних масивів, великих водойм тощо). Г. Вальтер (1976) виділяє також зоно-екотони (наприклад, зона лісостепу, субаль­пійський пояс), проте цими одиницями ландшафтна екологія зде­більшого не займається.

Найкраще екотонні ефекти проявляються на контакті лісових геосистем з трав’яними (лучними, степовими, ріллею). Тому ос­новні властивості ландшафтних екотонів розглянемо на цьому при­кладі, грунтуючись на результатах досліджень Д. Л. Люрі (1986,

2. . Екотон між лісом та степом відіграє бар’єрну і контактну функції. Бар’єрна може реалізуватись трьома способами: 1) ско- тон як бар’єр-трансформатор впливає на перетинаючий його го- ризонтальний потік так, що характеристики потоку суттєво зміню­ються при досягненні суміжної геосистеми (наприклад, атмосфер­ні потоки тепла і водяної парн в напрямку з лісу до степу в межах екотону нагріваються і висушуються, а в зворотному охолоджу­ються і зволожуються); 2) екотон як бар’єр-перешкода не дозво­ляє деяким потокам досягти суміжної геосистеми, при цьому ма­теріал, що переноситься потоком, акумулюється в межах екотону і далі включається в міжелементні зв’язки його вертикальної структури. Такими потоками, зокрема, є повітряне перенесення на­сіння, опаду, перенесення снігу хуртелицею, води поверхневого стоку тощо; 3) екотон як бар'єр-відштовхувач повертає горизон­тальні потоки, які йдуть до нього від ядер суміжних геосистем (наприклад, зоогенні міграції типово лісових або типово степо­вих видів).

Контактна функція ландшафтного екотону може бути реалізо­вана у вигляді: простого контакту, коли горизонтальні потоки без ^перешкоди і видозміни перетинають екотон; активного контакту, коли в екотоні формуються нові потоки, невластиві ядрам типо­вості контактуючих геосистем (наприклад, атмосферні потоки на галявині—«бризові лісові вітри»); вторинного контакту, який про­являється в тому, що матеріал, накопичений в екотоні, починає мігрувати за його межі до суміжних геосистем.

Виділивши ландшафтний екотон між двома геосистемами, ви- .діляють і їх ядра типовості (екотон відтинає ці ядра). Визначати місцеположення ядер типовості потрібно при дослідженні ланд­шафтної динаміки, обгрунтування оптимального розташування .пунктів моніторингових спостережень та інших тестових ділянок ландшафтно-екологічних досліджень. Відносно цього ядра можна визначити ступінь типовості будь-якої точки геосистеми:

20, 25. Питання ландшафтного картографування докладно розгля­нуто в підручниках з ландшафтознавства (див., наприклад, Іса- ченко, 1991).

Графічні та матричні моделі. ЛТС будь-якого типу можна зоб­разити графом, вершинами якого є геосистеми, а ребрами — прос­торові відношення між ними.

Для генетико-морфологічної ЛТС визначальними є відношен­ня генетичної спільності між її геосистемами, Ця спільність тим більша, чим подібніші між собою геосистеми за комплексом генетично зумовлених ознак. Тому ступінь генетичної близькості двох геосистем можна визначити за допомогою певного дистанційного коефіцієнта. Обчисливши значення цього коефіцієнта для всіх можливих пар геосистем, отримаємо матрицю їх близькості. На її основі легко скласти граф подібності (рис. 27).

Важливі морфологічні особливості генетико-морфологічної ЛТС розкриваються через аналіз сусідства її геосистем. Цей аналіз зручно вести на основі матриць сусідств (синонім — матриця су-

Графи басейнової ЛТС. У гідрології та геоморфології тради­ційно прийнято зображати басейн річки за допомогою графу-де- рева, ребрами якого е водотоки, вершинами — точки їх злиття та витоку. За такими графами легко визначити порядок водотоку, число водотоків у межах будь-якого басейну чи його частини (пра­вої або лівої), визначити деякі топологічні характеристики річко­вої сітки. Для ландшафтно-екологічного аналізу більш зручні гра­фи, ребрами яких є не водотоки, а відношення підпорядкування басейнів, які показуються на графі як його вершини (див. рис. 2.3, ).

У графах біоцентрично-сітьової ЛТС вершинами є біоцентри,. ребрами — біокоридори та інтерактивні елементи. Граф може бу­ти орієнтованим, якщо є вагомі підстави зважати на суттєву пере­вагу міграції видів лише, в певному напрямку. Ребрам можна та­кож присвоїти чисельні значення, що оцінюють інтенсивність міг­рації вздовж біокоридору. Якщо ж емпіричних даних про інтенсив­ність міграції немає, її орієнтовно можна визначити за гравіта­ційною моделлю

У матричній формі біоцентрично-сітьову ЛТС можна показати у вигляді матриці суміжностей, елементами якої будуть 1 (коли між біоцентрами є біокоридор) та 0 (біокоридору немає), або значення коефіцієнту Сіj. Для оцінки ролі окремих біоцентрів у сітьовій структурі, важливій при визначенні природоохоронних пріоритетів, доцільно скласти матрицю доступності графу. Елемен­ти aij такої матриці чисельно дорівнюють числу біокоридорів між біоцентрами і та / (тобто числу біокоридорів, які необхідно пройти з біоцентру і, щоб дістатися до біоцентру ). Графу біоцентрично- сітьової ЛТС, зображеному на рис. 26, б, відповідає матриця до­ступності, наведена в табл. 14. На її основі розраховуються важ­ливі кількісні показники біоцентрично-сітьової ЛТС.

Кількісні показники. Для генетик о-м орфологічної ЛТС важливими є показники ступеня її однорідності — різнома­нітності. Цю особливість ландшафтної структури можна аналізу­вати в кількох аспектах і, відповідно, характеризувати різними показниками.

Доцільно розрізняти хорологічну різноманітність певного регі­ону, яка визначається кількістю контурів геосистем у ньому, та типологічну різноманітність, як функцію від кількості видів гео- систем у регіоні. Складність ЛТС — її характеристика, що поєднус