Раздел 2. Организация и функционирование природно-антропогенного ландшафта

Каждый ландшафт как природная (эколого-географическая) система обладает определенными свойствами: 1) самоорганизацией, 2) саморегуляцией, 3) самовозобновлением.

Самоорганизация ландшафта — это накопление селективно ценной информации (в том числе для живых существ — за счет естественного отбора), увеличение энергетического потенциала, усиление контроля за отклонениями, которые могут вносить разлад в функционирование системы, овладение пространством и временем.

Саморегуляция ландшафта построена преимущественно на использовании отрицательных обратных связей, хотя в определенных ситуациях могут быть задействованы и другие их типы. Саморегуляция геосистемы возможна, если присущие ей связи не являются абсолютно устойчивыми. Биота при этом часто выполняет стабилизирующую функцию. Нередко саморегуляция тесно связана с экзорегуляцией.

Самовозобновление (самовоспроизведение, копирование) ландшафта зависит от двух его предыдущих свойств и определяется поддержанием некоторого типа устойчивости, в значительной степени связанного с определенной географической детерминированностью развития, а также наличием в ландшафте самых разных элементов, общность которых состоит в том, что они выполняют важнейшую функцию — функцию памяти ландшафта и сохранения информации на определенном уровне.

Кроме того, любой ландшафт характеризуется тем, что он, во-первых, занимает определенную территорию (акваторию) и в силу этого ограничен в пространстве, а во-вторых, иерархически организован. Последнее означает, что ландшафт состоит из более мелких природных систем (например, элементарных ландшафтов). В свою очередь, каждый ландшафт входит в более крупную геосистему, в конце концов, в биосферу. Особенно важно внутреннее устройство ландшафта, так как именно оно выражено в хорошо развитой мозаичности.

Роль человека в ландшафте можно оценить только на основе развитых представлений о пространственно-временной и функциональной организации ландшафта. Независимо от степени нарушенности любая ландшафтная система представляет собой четко ограниченную в пространстве терри(аква)ториально устойчивую совокупность взаимодействующих компонентов (гидро-, аэро-, био-, морт- и литомасс). В этой системе обычно выделяется какая-либо структура, которая является инвариантной и фактически обеспечивает ее устойчивость.

В.Н.Солнцев выделяет некоторые типы организации пространственно-временной структуры ландшафта: ячеистую, векторную, изопотенциальную (1981). Ячеистая структура состоит из отдельных частично изолированных друг от друга и более или менее замкнутых блоков. Характерное и широко распространенное векторное образование — это речной бассейн, объединенный направленным стоком. Как пример изопотенциальных структур можно привести вложенные друг в друга высотные пояса. В каждом конкретном ландшафте обычно господствует один из таких типов. Он и определяет особенности инвариантной основы геосистемы.

Пространственная структура

Пространственная структура ландшафта может быть охарактеризована, во-первых, как топологическое сочетание соседних внутриландшафтных подсистем, часто связанных стоком, а во-вторых, как сочетание вертикальных ярусов, связанных в первую очередь гравитационным переносом вещества и энергии. Именно такое сложное пространственное устройство ландшафта обеспечивает его функционирование.

Чтобы получить представление о пространственной структуре, необходимо вычленить каркас из горизонтальных подсистем и вертикальных ярусов, установить закономерности распределения потоков вещества и энергии, выявить места расположения основных внутриландшафтных барьеров (включая геохимические) и различные канализирующие и потенциально движущиеся элементы.

Обычно входящие в состав ландшафтной геосистемы горизонтальные подсистемы закономерно сочетаются друг с другом, либо характерным образом повторяются в пространстве. Этим объясняется то, что в ландшафте объединены свойства однородных и дополнительных систем.

Чаще всего в качестве горизонтальных подсистем разного ранга выделяют урочища и фации. Урочище — это сопряженная система фаций, сложившихся на отдельной мезоформе рельефа или плакорном (междуречном) участке на однородном субстрате и объединяемых общей направленностью переноса вещества, энергии и информации (воды, воздуха, твердого материала и т. д.).

Фация (эпиморфа, микроландшафт, элементарный ландшафт или природно-территориальный комплекс, биогеоценоз) характеризуется одинаковой на всем пространстве литологической основой, рельефом и увлажнением, одним микроклиматом, одной почвой и одним биоценозом; ее не пересекает ни один географический рубеж. Обычно границы фации проще всего очертить либо по изменению почвенно-растительного покрова, либо по переломам рельефа.

Пространственная структура ландшафта может быть расчленена на латеральную и вертикальную. Первая включает не только такие достаточно крупные (площадные) образования, как урочища и фации, но и внутрифациальные (часто биогенные) образования типа синузий, консорций, парцелл. Вторая отражает наличие в ландшафте геогоризонтов, или ярусов, — сравнительно однородных слоев, характеризующихся рядом ландшафтно-геофизических признаков и играющих определенную функциональную роль.

Пространственное устройство любого ландшафта обусловлено наличием разнообразных потоков переноса вещества и энергии, обеспечивающих связи как внутри него, так и с соседними ландшафтами. Эти потоки могут быть вертикальными (например, опадание листвы деревьев), латеральными (движение воздуха) и склоновыми (как и вертикальные — преимущественно гравигенные: обвалы, осыпи, водный сток и т. п.). В основном потоки идут сверху вниз. При развитых биотических компонентах существуют и явные потоки в противоположном направлении, связанные с биогенными миграциями, хотя часто последние носят ярко выраженный латеральный характер.

Склоновые потоки приводят к формированию стоковых серий, или катен в широком смысле. Катены могут быть прослежены на разных масштабах (от внутрифациального до бассейнового), но независимо от их размера все они — результат эволюции географической оболочки Земли.

В пределах стоковой серии, как правило, можно выделить: автономные (элювиальные), транзитные (трансэлювиальные) и аккумулятивные позиции. Первые из них связаны с плакорами и верхними частями склонов в горах. Эти ландшафтные позиции зависят почти исключительно от того потока веществ, который выпадает с осадками.

Транзитные позиции зависят от автономных, поверхностный и грунтовый сток которых может обеспечивать лежащие ниже геосистемы не только дополнительным количеством воды, но и другими химическими элементами. Конкретные особенности транзитных выделов определяются крутизной склонов и характером почвенно-растительного покрова (он часто ксеротизирован). Аккумулятивные позиции — в самом низу стоковой серии — наиболее зависимы от вышележащих геосистем.

Склоновые потоки могут четко проявляться даже при очень небольшом уклоне, особенно тогда, когда выпадает довольно много осадков, а почвенно-растительный покров нарушен.

На стоковой серии можно выявить разного рода барьеры и узловые структуры, которые приводят к существенному изменению характера стока. Нарушения в автономных или транзитных ландшафтах либо в барьерно-узловых структурах катен, как правило, вызывают серьезные нарушения в выделах, лежащих ниже по стоковой серии.

На рисунке схематично показано взаиморасположение элементарных ландшафтов, выделяемых по особенностям миграции и концентрации химических элементов, определяемым рельефом.

Экологическая стабильность ландшафтов, их устойчивость к антропогенным воздействиям обеспечивается в первую очередь природным разнообразием, сохранение которого – основная цель оптимизации существующих природных комплексов.

Ландшафт характеризуется типом пространственной мозаики, образующей вполне определенный тип рисунка. Кроме площадных пространственных структур для естественных и антропогенных ландшафтов характерны линейные (перегибы склонов, трещины и т.п.), с ними часто связаны геохимические барьеры (Перельман, 1987).

Зачастую сложно установить границы как собственно ландшафтов, так и внутриландшафтных выделов. Можно выделить практически все возможные варианты границ, начиная от очень четких и резких и кончая постепенными, континуальными переходами. Часто прослеживаются своеобразные переходные полосы, так называемые экотоны. Но независимо от характера границы ее размерность, как правило, меньше размерности тех объектов, которые она разделяет.

Предложено различать следующие типы границ (Беручашвили, 1980):

дивергентные — где потоки переноса вещества, энергии и информации расходятся (водоразделы);

конвергентные — где такие потоки сходятся (тальвеги долин);

градиентные — связанные с изменением условий (например, температур);

процессные — приуроченные к полосам смены одного типа процесса другим (например изменение характера эрозии).

1 - 2 -

э(а) э-а а-э э-а э (а) тэ э-а н (са) са

Уровень грунтовых вод

Загрязнители, вовлеченные в круговорот, поступают преимущественно из атмосферы или вносятся целенаправленно (например, удобрения и химикаты на поля). Преобладают процессы накопления загрязнителей, поступающих из атмосферы, и вынос загрязнителей поверхностными и подземными водами в транэлювиальные комплексы.	Преобладают процессы сноса загрязнителей, поступивших из атмосферы, вынос загрязнителей поверхностными и подземными водами, а также внос загрязнителей водными потоками из комплексов элювиального типа.	Преобладают процессы накопления загрязнителей, поступающих из атмосферы и с водными потоками из вышележащих по профилю ландшафтов, наряду с выносом загрязнителей в аквальные комплексы.	Преобладают процессы выноса загрязнителей, поступающих из атмосферы, но идет активное поглощение загрязнителей, поступающих с водными потоками из всех вышележащих комплексов.
Менее устойчивы к атмосферному загрязнению и более устойчивы к загрязнению поверхностных и грунтовых вод.		Более устойчивы к атмосферному загрязнению и неустойчивы к загрязнению природных вод. Это аккумуляторы загрязнителей в почве и водоемах.

Элементарные ландшафты, выделяемые по особенностям миграции и концентрации химических элементов, определяемым рельефом

основные: э (а) – элювиальный (автономный);

н (са) – надводный (супераквальный); са – субаквальный;

переходные: тэ – трансэлювиальный; э-а – элювиально-аккумулятивные;

а-э - аккумулятивно-элювиальные.

1 – поступление веществ в ландшафт (из атмосферы, грунтовых вод),

2 – удаление веществ из ландшафта в атмосферу, грунтовые и поверхностные воды.

Более сложным является вопрос о вертикальных границах геосистем. Пока нет общепринятых критериев для их выделения. Очевидно, что толща ландшафта должна быть не меньше слоя, постоянно заселенного растениями и животными. Кроме того, кроны растений оказывают влияние и на примыкающую сверху прослойку воздуха, а их корни, почвообитающие грибы и животные, как и почвенные воды, воздействуют на нижние горизонты почв вплоть до подстилающих горных пород (Беручашвили, 1980).

Зарубежные ландшафтные экологи четко выявляют картину пространственной гетерогенности. Как правило, выделяются такие пространственные образования, как пятна (patch), разрывы (gap), барьеры (barrier), края (edge), коридоры (corridor) и т. п., а также описываются потоки (flux), которые их объединяют. Преобладающий тип сообществ образует так называемую матрицу (matrix).