§ 7.1. Познавательные задачи и методы

Районирование необходимо для правильного выбора точек наблюдения на стационаре или ключевом участке. Только когда выбор сделан, начинается основная работа ландшафтове- да одновременно с углубленным изучением компонентов отрас­левыми специалистами (Арманд Д. Л., 1967, стр. 7—11; Ар­манд Д. Л. и др., 1972, стр. 9—10). Эта работа заключается в познании состава, структуры, функций и состояния природного комплекса — работа детальная, длительная и выполняемая на ограниченном пространстве.

Ландшафт живет сложной и разнообразной жизнью. Он сложнее организма, организмы являются его кирпичами. К то­му же ландшафт включает неорганическую природу, кото­рая подчиняется своим закономерностям. Многие части ланд­шафта на протяжении его жизни сменяются, появляются и исче­зают, однако не нарушая целого. Основой жизни ландшафта является непрерывный пронизывающий его поток вещества и энергии. Энергия служит двигателем, вещество — приводимым в движение механизмом. Движущая энергия приходит от Солнца и уходит в виде теплового излучения в мировое пространство. Она постоянно обновляется и никогда не появляется дважды. Вещество же всегда одно и то же, основная часть его без конца оборачивается, вновь и вновь возвращаясь в ландшафтную сфе­ру (рис. 49).

Это — общая картина. В конкретном участке ландшафта движения вещества и энергии совершаются не так просто. Ко­ротковолновая радиация, приходя на Землю, трансформируется главным образом живым веществом в тепловую, химическую, молекулярную и другие виды энергии. В. И. Вернадский назвал биосферу областью трансформаторов (1967а, стр 231). Часть энергии, превратившаяся в тепловую, быстро улетучивается в мировое пространство; перешедшая в другие формы — задер­живается на несколько лет или месяцев в веществе живой и мертвой органической материи или, попадая с горючими иско­паемыми в глубокие слои литосферы, захороняется на тысячи и миллионы лет. Вещество любого региона в ходе круговорота расплескивается, но постоянно замещается объемами, приходя­щими извне.

Ландшафт можно представить себе как сложную машину, составные части которой — их кинематику, питание энергией,

Рис. 49. Схематическая модель ландшафта.

Поток энергии: 1 —лучистый, 2 — трансформированный в ландшафтной сфере, —теп­ловой, 4 — поток вещества, 5 — каустобиолиты с запасом химической энергии

текущую динамику и трэнд—ландшафтоведам предстоит изучить-

Не слишком ли географии придется углубиться в область экологии? Да, придется. Логика развития и практические за­дачи, возникшие перед географией, заставили ее одним «коле­сом» — ландшафтоведением — «наехать» на экологию. Впрочем, это не очень и ново. Фридерикс в 1958 году писал, что граница между экологией и географией никогда не была четкой, «так как экология порой занимается и ландшафтами... наподобие гео­графии» (Friederichs, 1958, стр. 154). Добавлю, что еще и по­тому, что география не только порой, а систематически зани­мается биоценозами наподобие экологии.

Что, собственно, надо знать ландшафтоведу, основательно изучающему ландшафт? Очень многое. Возьмем два примера.

1. Эрозия. Ландшафтовед должен ответить на следующие во­просы. Осадки какой интенсивности и продолжительности спо­собны сформировать потоки, при которых начинается движение частиц почвы и при которых происходит разрушение дерна? Какова начальная водопроницаемость почв и насколько она уменьшается по мере продолжения дождя? При каком режиме зимы к моменту снеготаяния поверхностный слой почв бывает талым и при каком — мерзлым? Сколько воды в снеге накапли­вается в мало- и многоснежные зимы? Как быстро тает снег и как снеготаяние влияет на эрозию? Как быстро происходит смыв почв? Как реагируют на сток различные горизонты почвы? Что способствует концентрации стока и вызывает начало размыва? Как образуется, какую конфигурацию имеет первичная сеть водороин? При каких условиях происходит смена стадий разви­тия эрозионных форм: водороин, промоин, оврагов? Как глубо­ко проникают фильтрующиеся воды осадков и выклиниваются .пи они в оврагах? Если выклиниваются, то как это отзывается на росте оврагов? Образуют ли овраги водобойные колодцы и если да, то какой высоты и на каком расстоянии? Каковы от­косы оврагов: осыпные, обвальные, оползневые? При каких ус­ловиях в оврагах начинается аккумуляция аллювия и зараста­ние склонов? Из каких видов состоят пионеры зарастания? И многое другое.

2. Нападение листовертки на дубовый лес. Сколько лет про­должается вспышка популяции листовертки и чем она была вызвана? Какова средняя численность листовертки на одно де­рево? Какие ярусы деревьев ею больше всего поражаются? Ка­кие погодные условия способствуют ее развитию и какие ее по­давляют? Какова фенология вида: срок выхода гусениц из яи­чек, окукливания, выхода бабочек, кладки яиц? Какой процент или долю листвы поедают гусеницы? Какова дальнейшая тро­фическая цепь: едят ли птицы гусениц и бабочек, есть ли у них враги среди других насекомых, паразиты? Происходит ли вто­ричное облиствение дуба и если происходит, то когда? Вызывает ли уничтожение листвы замедление роста или плодоношения, размножение грибковых заболеваний, усыхание деревьев? Как отзывается осветление яруса крон листоверткой на травяной, кустарниковой растительности? Как влияет переработка фито­массы в экскременты гусениц на почвообразовательный про­цесс и жизнь почвенной фауны? Почему и когда происходит за­тухание вспышки? И опять же многое другое.

Эти случайные примеры достаточно иллюстрируют ту бездну вопросов, на которые должен ответить ландшафтовед, если он работает (стационарным методом' и хочет как следует изучить ту местность, репрезентативным пунктом которой считается его пробная площадь. Методы, которыми он при этом должен поль­зоваться, очень разнообразны. Я не собираюсь излагать их все и подменять специальные методические инструкции. В этой гла­ве я лишь кратко коснусь некоторых >из них для того, чтобы дать представление о широте знаний, которыми должен обла­дать коллектив географов, работающий на ландшафтном ста­ционаре. -г

Прежде всего Інужно произвести перепись всего входящего в стационар «хозяйства». Перепись следует производить по факторам: горные породы, элементы рельефа, элементы атмо­сферы (если в ней содержатся какие-нибудь особые примеси), водоемы, виды растений и животных, их сообщества, почвы. Эту работу можно отнести к составлению инвентарных балансов.

Затем привлекается метод моделирования, причем в первую очередь составляется качественная модель взаимосвязей, дей­ствующих в ландшафте. В нее включаются все прямые и обрат­ные связи, которые удалось подметить. Модель не следует счи­тать завершенной до окончания работ. Ее приходится дополнять и поправлять в течение всего исследования. Эта модель позволит обозреть процессы, совершающиеся во всех закоулках ланд­шафта, отобрать из них наиболее важные, приводящк-е к пере­мещениям наибольших масс вещества, а также ведущие к наи­более значительным качественным его изменениям.

Примерная модель взаимосвязей компонентов равнинного ландшафта умеренного пояса показала на рис. 50. В нее кроме компонентов включены геосферы, поскольку некоторые воздей­ствия направлены не на какой-либо один компонент, а на гео­сферу в целом, независимо от ее состава. На модели не показа­но направление воздействий, так как большинство из них явля­ются двусторонними. Так, например, воздействие эрозии направ­лено, казалось бы, от воды на почву. Но в сущности и вода в результате эрозии претерпевает пе меньшие изменения: она ста­новится мутной, теряет энергию, в ней падает турбулентность, она насыщается растворенными веществами. Ввиду того что взаимодействия органических компонентов более сложны и раз­нообразны, чем неорганических, на модели они показаны более обобщенно.

^ Следующий ответственный этап — составление отраслевых балансов. Некоторые специалисты считают его завершающим этапом экологической работы. Тинеман пишет (Thienemann, 1942, стр. 231): «Экология высшей ступени» — общая экология или учение о природном балансе — венчает собой всю систему естественных наук». Это заявление несколько преувеличено, но тем не менее оно говорит о том, сколь важные проблемы рас­крываются с помощью балансового метода.

Благодаря ранее составленной модели взаимосвязей исследо­ватель наглядно видит приходящие к компонентам и уходящие от них потоки вещества и энергии и имеет возможность поста­вить на входе и выходе надлежащие счетчики, т. е. измеритель­ные приборы, или произвести учет перемещений вещества визу­альным способом. Желательно, чтобы возможно большее число статей было одновременно членами двух или более уравнений, как это наблюдается при испарении воды, входящем в водный и тепловой балансы. В таком случае появляется возможность про­верки корректности и точности методов, применяемых при изме­рении статей. Разумеется, для каждого компонента желательно составление и вещественного и энергетического баланса. Работы по составлению балансов надо обязательно оформлять в виде диаграммы потоков (см. рис. 25—29).

Сравнительный метод имеет значение в комбинации со всеми другими, в том числе и с балансовыми. Все наблюдения и из­мерения следует ставить, если можно, на нескольких, по край­ней мере на двух, типах ландшафта. Желательно выбирать не­большие отличия, в пределах близких типов ландшафта. При таком отборе у выбранных точек наблюдений будет много об­щих свойств, а потому будет более ясно, какому фактору сле- дуст приписать выявленные расхождения. Одновременно наблк>- деиие аналогичных явлений, протекающих в разных местах, по­зволит обнаружить ошибки в оценке каждого из них. При со­ответствующем подборе объектов оно даст материал к раскры­тию эргодических процессов и тем поможет выявлению генезиса и тенденции развития элементов ландшафта. В последнем и со­стоит как раз главная функция применения сравнительного ме­тода.

Применение аналитических методов является обязательной частью работ по изучению ландшафта. Анализам желательно подвергать все компоненты ландшафта, включая и воздух. Уло­вить круговорот азота, серы и фосфора невозможно без анали­за почвы и организмов. От наличия и количества катионов в почве зависит характер почвообразования и, следовательно, ус­ловия жизни растительности и почвенной фауны. Неудивитель­но, что ландшафтоведение ставит па вооружение все приемы химии ландшафтов — от использования простой капельницы с соляной кислотой до тончайших анализов на микроэлементы.

Наконец, очень важным является экспериментальный метод¹ в сочетании со стационарным. Например, если выдвинута гипо­теза происхождения какой-либо формы рельефа, то проверить ее можно, создав гипотетическую праформу и подвергнув уско­ренному воздействию тех самых сил, которые действовали на нее в природе: дождей, смыва, попеременного увлажнения и вы­сушивания... Закономерности движения солей в почве можно проверить методом хроматографии, заставляя их подниматься по капиллярным трубкам (Арманд Е. Д., 1972). Можно выяс­нить реакцию растений на экстремальные условия освещенно­сти или температуры в камере искусственного климата, не до­жидаясь наступления подходящей погоды и т. д. Конечно, учи­тывая высокую трудоемкость и стоимость таких опытов, к ним нужно прибегать только в тех случаях, когда возникает необ­ходимость в решении какого-либо вопроса, на который трудно или невозможно ответить путем наблюдений над естественным живым ландшафтом. Легче применить такие установки, кото­рые только ускоряют или замедляют естественный процесс. Сю­да относятся, например, дождевальные установки (Цыкин, 1956) _г заливные кольца, метод изоляции контрольных участков траво­стоя от насекомых-фитофагов с целью определения количества поедаемой ими растительности (Ходашова и Злотин, 1972, стр. 188) и т. п.

В последнее время открыт метод, минимально нарушающий жизнь органических компонентов ландшафта. Это — метод ме­ченых атомов, который применяется при установлении скорости движения соков по сосудам растений (Одум, 1968, стр. 66, 69). К разновидностям этого метода относится введение радиоугле­рода, которое применяется, например, для определения продук­тивности водных растений (Дювиньо и Танг, 1968, стр. 42).

\ і ' і

[Рос [ те

Излучение атмосферы Нагревание атмосферы Фотосинтез

Нагревание биосферы

г т

ж

и

в

о

т

н

ы

Е

Дыхание и газообне*

Влияние подстилающей поверхности на

Эффективное

растительности

Автономная миграция

по суше и водоемам

Транспирация

П

Принудительная »игра*.

с воздухом и водой

)yxv

IP !.

} a I I

!! І! і! II II si

А	Г
Т
	А
М
0	3
С
Ф	П
F	А
Р	Р
А

, _äi ii § rq. г, И

-4

i

;_i-4_U-U , I

1 1—J-—)■—1 —-I 1 ^ I I

^{1 1 1}

I I I I I I I I Sl »I I I Sl I! |i I Ii ■§■*■ “I—' І.І ,lp<—

12

Перенос пыльць.

спор по воздух

і М

[Перенос семян ветрам

обо іие реющих животных и энтомоф^

! животными

J-t-gpi

I 3.1 1

I с ¹ I

-I ¹ ° I

^ерзание растительное,

Іі !

5

вание

И

га

с яьда

7

определение снега.

ПГТ

1 ¹ ii I

ІІ I

J Si

т

М

И

к

р

о

Б

Ы

II

■l-J

i«[

ii—j—*-t—^j I

э-е е

£ о о

S О. d.

здуху

гумификация опа-

Перенос ветрами, водой и животными

редуцентами

Удобрение почвы трупами и зкскрементами,рыхление.перекапывание почвы землероями.

Влияние опада.отмирания корней на оструктуриѳание. солевой и водный решим почвы

ijArj

Притон радиоактивного тепла из глубинных слоев зе*ли

Л	С
Е И	Н
	t
Д	I

Г	п
0	0
р	р
н	и
ы	д
£	ы

Влияние почвы на состав,обилие и производительность растительности. Закрепление склонов растительностью

Влияние рельефа *а распределение почвенной фауны и микробов

Влияние литіолозии и рельефа на распределение растительности

I Влияние ѳодообеспеченности на сост

I г

,-i I I

: I I

;i ?i I

|| Ii ¹

= 1 3| I

;i t I

M i !

Влияние растите іьіости па nepep

Влияние снега *a >cлови я пеоезиw

Биологическое выветривание

I I

s! !

Рис. 50. Схема взаимосвязей равнинного ландшафта в умеренном поясе.

Зак

Штрих-пунктирные линии -связи биотических компонентов, пунктирные - то же абиотических, сплошные-то же между биотическими и абиотиче^ими. Черные кружки — тройные связи, Линии за рамкой — переход вещества через границу ландшафта.

Количество методов, применяемых к изучению ландшафта, все время расширяется. Большая часть их является математи­ческими и связана со всевозможными расчетами.

Важен вопрос об определении места и времени наблюдений. Как я упоминал, для выбора репрезентативных точек необхо­димо произвести районирование площади, значительно превосхо­дящей площадь размещения пунктов наблюдения. После изго­товления типологической карты желательно составить список типов ландшафта (видов, разновидностей и т. д.), выписать их в порядке убывающих площадей и взять в качестве ключей по­сильное количество наиболее распространенных типов (Ар­манд Д. Л. и др., 1972, стр. 32—33). К ним можно добавить и мало распространенные, но почему-либо особенно интересные типы. Такая привязка позволит потом пересчитать результаты опытов и наблюдений на имеющиеся площади типов ландшафта и на единицу площади (га, кв. км). Кроме того, иерархический ряд типов ландшафта позволит заключить, какое из выявленных его свойств репрезентативно только для вида, а какое — для рода, секции ландшафта и т. д. В частности, при составлении балансов можно будет пересчитать их на определенные объемы балансируемого вещества.

Вопрос о времени наблюдений должен решаться с учетом естественных природных циклов, а также интенсивности наблю­даемого явления. Если нивелировку эпейрогенического подня­тия или измерения роста оврагов достаточно производить раз R 10 лет, то обычные ландшафтные наблюдения требуют повто­рения по крайней мере раз в год. По мере возможности их на­до дробить на ежесезонные, ежемесячные, ежедекадные и т. д. Если наблюдения над растительностью и энтомофауной доста­точно приурочивать к вегетационному, а над снегом — к зим­нему периоду, то атмосфера, вода, фауна позвоночных и почвы (промерзание) должны служить объектом круглогодичных на­блюдений. Для каждого вида животных особенно важны сроки, определяемые его биологическим ритмом. В активные периоды их надо учащать. Но все же желательно, чтобы некоторые сроки наблюдений за разными объектами, хотя бы годовые и сезон­ные, совпадали. Только в этом случае можно свести воедино различные балансы.

Изучение полного природного комплекса представляет боль­шие трудности. Оно нуждается в участии значительного коллек­тива разносторонних специалистов, сознающих общую цель, но идущих к ней с разных сторон, каждый со своей особой мето­дикой. Ландшафтовед должен при этом играть объединяющую и по возможности руководящую роль. Только он может поста­вить конкретные задачи перед отраслевыми специалистами, сле­дить за сравнимостью результатов их исследований и сделать конечные выводы, освещающие все «кружево» взаимосвязей ландшафта. Одним словом, он должен играть роль, по удачно-

му выражению И. П. Герасимова, «дирижера оркестра» (1966, стр. 399) или, по В. С. Преображенскому, «генерального конст­руктора» (1972а, стр. 56).

Известен и другой метод комплексных исследований, когда они проводятся одними ландшафтоведами, пытающимися сво­ими силами раскрыть и описать все явления природы. Но ланд- шафтоведы — люди, которые знают все понемногу и ничего — глубоко. Это говорится им не в упрек, такова специфика их профессии, именно это от них и требуется. Но это ограничивает их в возможностях самостоятельного сбора первичной информа­ции. Делать выводы на основе чужих работ •— призвание ланд- шафтоведов Исследования их одних могут привести лишь к сравнительно поверхностному анализу ландшафта. Это вчераш­ний день науки. Но работа одних отраслевиков без ландшафто- ведов не способна дать представление о ландшафте и его взаи­мосвязях, в конечном счете не способна нарисовать объективную картину природы.

Комплексный отряд или стационар непременно должен иметь в своем составе отраслевых специалистов, но специалистов, ра­ботающих с сознанием общей цели, по совместно выработанной программе.

В пространственном отношении важно, чтобы все специали­сты работали в пределах одного выделенного контура. Чем вы­ше рангом таксон, избранный в качестве ключевого участка, тем больше окажется разброс точек наблюдения и тем меньше шан­сов на совпадение результатов разных специалистов. Выбирать подопытную территорию больше урочища вряд ли имеет смысл. В разных частях ее условия будут слишком различны, и группы лишатся возможности взаимной проверки выводов. Конечно, участок наблюдений не должен быть и слишком малым; тер­ритория парцеллы редко достигает достаточной величины, что­бы на ней можно было разместить все необходимые установки.

В определении общих сроков наблюдений решающее слово принадлежит биогеографам. Специалисты, изучающие неживую природу, должны к ним приспосабливаться, так как их объекты живут по менее строгой фенологической программе. Конечно, и в отношении их бывают моменты, как, например, снеготаяние, которые нельзя пропустить, но большинство сроков можно при­урочить к датам биологических учетов.

Обычно бывает нецелесообразно «брать быка за рога». Эко­номнее постепенно скрадывать ландшафт, подходя к нему по спирали. Изучение начинается с двусторонних связей, причем ведется двумя специалистами, каждый изучает влияние чужого компонента или фактора на тот, который является собственно его областью. Например, так может изучаться взаимодействие растительности и почвы. Когда оно достаточно изучено, к рабо­те подключается зоогеограф, что позволяет оценить ресурсы питания фитофагов и угнетение ими растительности, почву как среду обитания землероев и рыхление и обогащение ее ими в процессе жизнедеятельности. Затем гидролог исследует годовые колебания осадков и влажности почвы, в значительной степени объясняющие сезонные и многолетние колебания биомассы. Климатолог проливает свет на причины изменений влажности и одновременно выясняет интенсивность снабжения раститель­ного покрова солнечной энергией, которую ботаник или физиолог растений связывает с фотосинтезом и ростом растений. И нако­нец, геоморфолог подводит под все процессы, особенно гидро­геологические и радиационные, твердую базу определенного рельефа и горных пород.

Работа не обязательно должна идти в указанной последова­тельности, некоторые операции могут начинаться одновременно с разных концов, но общая логика индуктивного исследования, от частного к общему, представляется целесообразной.