структури геосистем. Основними їх характеристиками Н. Л. Беручашвілі вважає клас геомас, який визначає головні особливості геосистеми, — потужність (відстань від нижньої до верхньої межі елементарної геосистеми), складність (число геогоризонтів у геосистемі), напруженість (число геогоризонтів на 1 м вертикального

профілю).

-' На відміну від ярусів рослинності, генетичних горизонтів грунту, літолого-стратиграфічних шарів, геогоризонти змінюються протягом року. Мінлива не тільки їх потужність, а й кількість (там узимку щезають геогоризонти, основний об'єм яких займає фітомаса листя). Таким чином, тип вертикальної структури змінюється протягом року, причому можна визначити і дати зміни цих типів (як для конкретного року, так і середньобагаторічні). На цій підставі грунтується ефективний підхід до комплексного аналізу річної динаміки геосистем і виділення станів цієї динаміки (див. § 6.2).

точніше— від деяких нижніх верств літосфери (нижня межа) та верхніх шарів атмосфери (верхня межа геосистеми). Вважається, що ці шари мало залежать від внутрішньогеосистемних процесів. Залежно від аспекту аналізу геосистеми та конкретного завдання дослідження її вертикальні межі можна виділяти за дещо різними критеріями. Якщо геосистема досліджується як певний фізичний об'єм природної реальності, її межами будуть деякі поверхні, при цьому слід чітко визначити їх висоту та глибину щодо земної поверхні. При теоретико-системному аналізі геосистеми, тобто ана-

її складу). Аналогічна ситуація виникає й тоді, коли умови деякого конкретного дослідження однозначно визначають склад лементів геосистеми, аналіз яких вважається достатнім для вирішення поставленого завдання. У таких випадках, обгрунтовано визначивши попередньо склад елементів геосистеми, можна правильно виділити і її вертикальні межі. При цьому навіть немає необхідності визначати місцеположення цих меж (тобто їх висоту та глибину). Але це визначення набуває суттєвого значення при " фізично-об'ємному аналізі геосистем, особливо при їх стаціонарному дослідженні.

Про те, як місцеположення вертикальних меж залежить від рангу геосистеми, у дослідників визначеності немає. Більшість із

31

них (Н. Л. Беручашвілі, В. О. Боков, К. М. Дьяконов, О. Ю. Ретеюм, В. Б. Сочава, Г. Хаазе та ін.) вважають, що чим вищий ранг геосистеми, тим більша її вертикальна потужність, К. М. Дьяконов (1971) так мотивує цю позицію. Вертикальні межі слід проводити по тому рівню, на якому щезають горизонтальні відмінності між геосистемами. Для фацій лісотундри ці відмінності практично не фіксуються, починаючи з висоти 4—5 м і глибини 2 м. На цих рівнях, на його думку, і слід проводити відповідно верхню та нижню межі фацій. У геосистемах вищого таксономічного рангу — урочищах територіальні відмінності та взаємодії спостерігаються до висоти 7—9 м та глибини 4 м, що й прийма-

В.Б. Сочава (1974).

Урамках екології питання вертикальних меж екосистем практично не розглядалось. Лише представники біогеоценологічної школи В. М. Сукачова зосереджувались на ньому, встановивши для себе, що нижня межа біогеоценозу проходить по межі між грунтом та грунтоутворюючою породою. З ландшафтно-екологіч- них позицій з цим твердженням погодитись важко.

Мабуть, найбільш виправданим підходом до встановлення вертикальних меж геосистем слід вважати прагматичний. Він полягає у визнанні того факту, що конкретне дослідження геосистеми завжди пов'язане з аналізом лише певного типу відношень між її елементами. За особливостями цих відношень визначають і той фізичний об'єм, де вони можуть відбуватись і поза яким уже не мають умов для формування. Відповідно й критерії виділення вертикальних меж визначаються типом внутрішньогеосистемних зв'язків, ступенем детальності їх аналізу.

стану розвитку фітоценозу, а також слабка вираженість цих меж, зумовлена значною відкритістю геосистем у вертикальному напрямку.

При дослідженні зв'язків між елементами геосистеми, зумовлених фізичними процесами (вологообігом, потоками енергії тощо), як складову геосистеми слід розглядати деякий об'єм атмосфери, де ці процеси відбуваються і впливають на його стан. У мікрокліматології такий об'єм атмосфери називають діяльним шаром. Від вищих атмосферних шарів його відрізняють різкі добові коливання метеоелементів, їх неперіодичні зміни, значні вертикальні градієнти, специфічний склад мікрофлори та хімічних елементів повітряних мас, суттєва зміна швидкості та напрямку вітру тощо. Усі ці особливості зумовлені властивостями геосистеми, особливо

32

її альбедо та характером рослинного покриву (його висотою, густиною стояння, іншими фітометричними характеристиками). Фітокліматичними та стаціонарними дослідженнями геосистем встановлено, що їх вплив на значення метеоелементів сягає в 1,5— 2 рази більшої висоти, ніж висота рослинного ярусу. Взимку вплив засніженої поверхні геосистеми на атмосферу набагато менший і загалом не перевищує кількох метрів. Ці орієнтири і можна прийняти при визначенні положення верхньої границі геосистем топічного та хоричного рівнів, проте слід мати на увазі, що це положення мінливе в часі і може змінюватися не тільки протягом року, а й доби.

Верхня межа геосистем регіональної розмірності визначається складніше. Так, досліджуючи ландшафтно-екологічні закономірності процесів переносу та випадання атмосферних забруднень, до складу геосистеми слід включити і той шар тропосфери, в межах якого відбуваються місцеві процеси циркуляції повітря. Висота цього шару визначається не тільки рельєфним фактором, а й станом атмосфери (зокрема, типом циркуляції — циклональним або антициклональним), тому вона також дуже мінлива і може сягати висоти тропопаузи (в середньому 11 км).

При дослідженні біотичних процесів геосистеми; зокрема її _ продуктивності, за верхню межу можна прийняти межу верхнього "рослинного ярусу (аерофітогоризонту), приймаючи шар турбулентної атмосфери безпосередньо над рослинним покривом за зовнішнє середовище. У такий самий спосіб доцільно визначати й верхню межу геосистеми при дослідженні її ґрунтових процесів, зокрема міграції та акумуляції різних речовин у ґрунтовій товщі, водах, рослинах. Роль атмосферних процесів при цьому дуже знач-

на, проте розглядається як фактор зовнішнього середовища.

Нижні межі. При аналізі генетико-еволюційних рис геосистем, які багато в чому визначаються геологічною будовою, у їх нижні межі обов'язково слід включати ті товщі гірських порід, які зумовили становлення даної геосистеми. У цьому плані положення нижньої межі геосистеми залежить від її рангу. Так, геосистеми регіональної та вищої розмірностей можуть бути пов'язані з великими геоструктурами, які своїми коренями заглиблюються в літосферу на десятки кілометрів. При з'ясуванні генезису геосистем хоричної та нижчих розмірностей такі геоструктури виступають у ролі зовнішнього фону, на якому сформувались певні літологостратиграфічні та геоморфологічні особливості значно меншої вертикальної потужності. Саме ці особливості й визначили специфіку генезису хоричних і топічних геосистем, для генетико-еволю- цінного аналізу яких зовсім не обов'язкове занурення в глибини літосфери.

Нижню межу геосистем при їх генетико-еволюційному аналізі здебільшого проводять по гірських породах, які є субстратом фор-

33

мування сучасного рельефу. В Україні, наприклад, це породи, які залягають під лесовою товщею (вапняки, середньо-верхньопліоце- нові глини тощо), або ж сама ця товща при її значній потужності (більше 50 м, як у Причорномор'ї), породи, прикриті четвертинними відкладами водно-льодовикового походження, тощо. Причому при генетико-еволюційному аналізі геосистем зовсім не обов'язково точно встановлювати місцеположення нижньої межі, достатньо лише вказати, в якій саме верстві гірських порід вона знаходиться. У цій верстві нижня межа має вигляд перехідної смуги, в межах якої геосистемні властивості природи поступово щезають. Взагалі, вплив верхніх геогоризонтів (аеро-, фіто-. та педо-) на літосферу обмежується глибиною до кількох десятків метрів (зона гіпергенезу). Саме нижче цієї зони й доцільно визначати орієнтовне положення нижньої межі геосистем.

При аналізі міграційних потоків у геосистемі положення її нижньої межі визначається глибиною можливого проникнення мігруючої речовини. Ця глибина залежить від хімічних властивостей речовинн-мігранта, характеру зони аерації (її фільтраційних особливостей, наявності ландшафтно-геохімічних бар'єрів тощо), глибинни проникнення коренів рослин у грунт та інших факторів. У принципі при врахуванні усіх їх глибину міграції, а відтак і положення нижньої межі геосистеми можна визначити. Проте рівень сучасних знань про поведінку багатьох речовин у ландшафті недостатній, щоб бути цілком упевненим щодо точності та вірогідності таких оцінок. Тому, виходячи з того, що у вертикальній міграції більшості речовин надзвичайно велику роль відіграють низхідні та висхідні потоки вологи, доцільно за нижню межу геосистсми прийняти рівень залягання ґрунтових вод. Лише впевнившись у тому, що мігруюча речовина не досягає цього рівня і акумулюється на певному ландшафтно-геохімічному бар'єрі, останній можна визнати за нижню межу геосистеми.

При балансових дослідженнях геоенстеми за її нижню межу слід вважати рівень, нижче якого шари вже не охоплюються кругообігом певної речовини. Для водного балансу це здебільшого рівень ґрунтових вод. Для теплового балансу він збігається з рівнем, починаючи з якого щезає річна амплітуда температури грунту. Глибина його залежить від температуропровідності грунту та амплітуди температур на його поверхні. В Україні вона становить від 10 до 17—20 м. Для круговороту органічної речовини за нижню межу геосистеми виправдано прийняти межу між геогоризонтами, які охоплюються процесами гуміфікації, та де такі процеси вже не відбуваються. Здебільшого вона знаходиться у верхньому шарі грунтоутворюючої породи або між нею та материнською породою, хоч в окремих геосистемах коріння рослин може сягати і глибших шарів, а деякі гризуни та дощові черви (не кажучи вже про мікроорганізми) здатні проживати на глибинах 6—8 м і більше.

34