15. Экологический каркас территории (понятие и его составные части).

Экологический каркас — это совокупность естественных и искусственных геосистем, выполняющих функцию защиты окру­жающей среды и "мягкого" управления ландшафтом. Экологичес­кий каркас предназначен для поддержания оптимального функци­онирования, динамической устойчивости ландшафта и создания в нем благоприятной среды обитания. Обычными элементами эко­логического каркаса в сельскохозяйственных, городских, рекреа­ционных ландшафтах являются разного рода зеленые насаждения и водоемы.

Экологический каркас культурного ландшафта должен быть целостным, т. е. представлять единую сеть соединенных друг с другом звеньев – экологических ниш и экологических коридоров. Тем самым в нем создаются благоприятные условия для поселе­ния, размножения и миграции полезных представителей орнито­фауны, териофауны, насекомых, обеспечивающих существование биоценоза.

Так же как и прочие структурные элементы культурного лан­дшафта, его экологический каркас должен быть удачно вписан в морфологию местного ландшафта. Шаблоны здесь нежелательны. Можно лишь сформулировать общее правило: все переходные (экотонные) зоны, возникающие на контактах разнородных элемен­тов ландшафта, необходимо отводить под земли экологического каркаса. В сельскохозяйственных ландшафтах к ним относятся рубежи разного рода угодий, подверженные деструктивным про­цессам: крутосклоновые, прибровочные, прирусловые позиции; в городских ландшафтах – сочленения промышленных, селитебных и рекреационных зон и т. п.

Культурный ландшафт всегда функционально зонирован. Под функциональным зонированием хозяйственно освоенного ландшаф­тного пространства понимается его членение на геосистемы, предназначенные для выполнения определенных социально-эконо­мических функций. О функциональном зонировании сельскохозяй­ственного ландшафта известно со времен В. В. Докучаева. Для со­временного городского ландшафта характерны следующие типы функциональных зон: селитебная (жилая), административно-куль­турная, промышленная, рекреационная (парки, лесопарки, скверы, пляжи и т. п.), лечебно-оздоровительная (детские сады, родильные дома, поликлиники, больницы, дома для престарелых), транспорт­ная, коммунально-складская. В планировке города важно решить проблему соотношения застроенных земель и открытых водно-зеленых пространств, игра­ющих роль экологического каркаса. Согласно современным требо­ваниям городского проектирования, доля земель экологического каркаса в городском ландшафте в оптимуме должна достигать 30 – 40%.

В национальных парках функциональное зонирование явля­ется обязательным условием организации территории. Выделяют­ся зоны четырех основных типов:

а) заповедная, в пределах которой запрещаются все виды хозяйственной деятельности, предназначенная исключительно для научных исследований;

б) регулируемого рекреационного использования (осмотр природных, исторических, архитектурных достопримечательнос­тей со строго локализованными и жестко нормированными антро­погенными нагрузками);

в) культурно-бытового обслуживания посетителей (гостинич­ные комплексы, кемпинги, рестораны);

г) хозяйственно-административная (хозяйственные постройки, поселки сотрудников службы управления, мониторинга, научных лабораторий и др.); по периметру национального парка создается буферная зона, в пределах которой обычно находятся хозяйственно-административные объекты парка.

Хотя в различных по социально-экономическому назначению антропогенных ландшафтах функциональное зонирование специ­фично, при его планировании желательно следовать правилу фун­кциональной поляризации [37]. Функциональная поляризация – одно из важных, свойств культурного ландшафта. Она реализуется пу­тем максимально возможного пространственного разобщения эко­логически опасных промышленно-энергетических и транспортных зон, с одной стороны, и средообразующих — селитебных, рекреа­ционных, лечебно-оздоровительных – с другой. Цель поляризации: предотвращение или ослабление загрязняющего воздействия про­изводственных объектов на смежные территории жилых и рекреационно-оздоровительных комплексов. Защитный эффект функци­ональной поляризации возрастает при разделении названных про­тивостоящих функциональных зон буферными зонами экологичес­кого каркаса.

Общее понятие о ландшафтоведении. Природные и природно-антропогенные геосистемы. Ландшафтоведение - наука о ландшафтной среде, тонком, наиболее активном центральном слое географической оболочки, состоящей из природно-территориальных комплексов разного ранга. Ландшафтоведение - раздел физической географии, изучающий природно-территориальные комплексы (геосистемы) - т.е. относительно однородные участки географической оболочки, отличающиеся закономерным сочетанием компонентов и более низких территориальных единиц. Существуют ПТК различного порядка, наиболее крупный -  географическая оболочка, затем - географические пояса, природные зоны и высотные пояса. Природные зоны подразделяются на ландшафты, которые являются основными ячейками географической оболочки, а они, из-за различия микроклимата, микрорельефа и почвенных подтипов - на урочища и фации. ПТК - сложное материальное образование, обладающее свойством целостности, т.е. пространственно-временная система географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающиеся, как единое целое, т.е. геосистема. Сущ. 3 главных уровня  локализации геосистем: планетарный (эпигеосфера), региональный, и локальный. 

 

Соотношение понятий: географическая оболочка,  ландшафт, геосистема. Взаимозависимость  и иерархическая подчиненность данных понятий основывается на  локализации и четкой структуре геосистем. Географическая оболочка (эпигеосфера) -  относится к планетарному уровню геосистем, ландшафт - к региональному уровню. Нижний уровень представлен урочищами и фациями. Географическая оболочка - целостная и непрерывная оболочка Земли, включающая в себя лито, био, гидро и нижнюю часть атмосферы. Она делится на отдельные ПК, ей свойственны  закономерности: целостность, ритмичность развития, зональность, высотная поясность. Ландшафт- ячейка географической оболочки, конечная ступень региональной дифференциации. Геосистема - обобщающее понятие, включающее в себя  системы все 3 уровней, планетарные, региональные и локальные. Важнейшим свойством любой геосистемы является целостность, которая проявляется в  ее относительной автономности, устойчивости к внешним воздействиям, в наличии объективных внутренних границ, упорядоченности структуры,  большей тесноте внутренних связей, по сравнению с внешними.  В геосистемах происходит непрерывный обмен и преобразование вещества и энергии, т.е. функционирование, которое слагается  из трансформации солнечной энергии, влагооборота,  геохимического круговорота,  биометаболизма, и.т.д.

 

Место ландшафтоведения среди наук о земле.  Ландшафтоведение, как часть физической географии входит  в систему физико-географических наук, и составляет ядро этой системы. Существуют тесные связи Л. с различными географическими науками, изучающими различные  компоненты геосистем - геоморфологией, климатологией, гидрологией, почвоведением, биогеографией, геохимией,  геологией, геофизикой, экологией, и.т.д.  каждая из геогр. наук внесла определенный вклад в развитие  ландшафтоведения. Ландшафтный подход - требующий изучать геокомпонеты (климат, почвы и.т.д), как структурные части природного комплекса, является объединяющим фактором среди географических наук. Для познания геосистем огромное значение имеет  представление о движении, как о форме существования материи. Это представление не допускает статического подхода  к объектам, изучаемым ландшафтоведением, и заставляет нас рассматривать  их в движении, в развитии.  Ландшафтоведение напрямую связано с потребностями общества - т.к. от благополучия ландшафтов зависит воспроизводство таких жизненных ресурсов, как кислород, вода,  почвенное плодородие и биомасса. Традиционные отрасли  л-ведения - агропроизводственное, лесохозяйственное, мелиоративное и.т.д.,  дополнились градостроительными, рекреационными, инженерными и.т.д.

 

 

Ландшафтоведение и экология. Эти науки тесно взаимосвязаны, но при этом имеют ряд различий. Одно из фундаментальных и основных понятий экологии - экосистема,  имеет биоцентрическую ориентацию, т.е. при изучении экосистем рассматриваются лишь те связи, которые оказывают влияние на  живые организмы. Экосистема, - природный комплекс,  состоящий из совокупности живых организмов и окружающие их среды, взаимосвязанных обменом веществ и энергией. Это понятие,  в отличие от геосистемы - не имеет строгой размерности, можно рассматривать  и глобальную экосистему, так и локальную - каплю воды, хоть  водоем, хоть какое - либо  животное, вместе с 'хозяином' - биотой.

 

Развитие ландшафтоведения в конце 19- начале 20 вв. Важными импульсами для возникновения ландшафтоведения  явились дарвинизм (1859) и становление биогеографии и почвоведения. Во второй половине 19 века в России формируется мощная географическая школа, основателем которой стал В.В. Докучаев, основатель науки о почвах. Определение почвы по Докучаеву: Почва - есть  результат  взаимодействия всех географических компонентов - материнской породы, тепла, влаги, рельефа и организмов, она является продуктом ландшафта, и, одновременно, его зеркалом. Также Докучаев сформулировал первый географический закон: - Закон зональности, действие которого распространяется на  все природные процессы, происходящие на земной поверхности, включая и минеральное царство.  Таким образом, В.В. Докучаев был основателем прикладной географии - прикладного ландшафтоведения.  В начале 20 века  в теорию и практику географии прочно вошла  докучаевская концепция природной зональности, которая в последствие переросла в физико-географическое районирование.  Развитие Л. в данный период связано с именами Л.Г. Берга (первое зональное районирование России), А.Н. Краснова (географические комплексы),  Г.Н. Высоцкого (идея создания ландшафтных карт) Э. Гербертсона (районирование всей суши Земли). и др.

 

Учение о геосистемах В.Б. Сочавы. Современные тенденции ландшафтоведения. К концу 60-х годов ХХ века наблюдался поворот ландшафтоведов к  вопросам  изучения структуры, функционирования и динамики ландшафтов, а также - техногенного воздействия на них.  С именем В.Б Сочавы связано структурно-динамическое направление  в ландшафтоведении, под его руководством были созданы первые  ландшафтно-географические стационары.  Сочава дал определение: Геосистема  это целое, состоящее из взаимосвязанных компонентов природы, подчиняющихся закономерностям, действующим в ландшафтной сфере. Рассматриваемы поворот в ландшафтоведении  по времени совпал с внедрением в науку системного подхода, однако для Л. системный подход не был открытием, т.к. объект изучения давно рассматривался как система, т.е. некоторая целостность, состоящая из ряда взаимодействующих эл-тов. Однако внедрение общесистемной терминологии немало поспособствовало популяризации ландшафтоведения, сближения его с другими науками и внедрению ланшафтоведческих концепции в широкий научный обиход.  Для современного этапа развития Л. характерно  повышенное внимание  к изучению пространственных - временных  изменений геосистем. К современным тенденциям ландшафтоведения можно отнести прикладные направления ( ланд.- рекреационное, ланд. - инженерное, ланд.- мелиоративное и.т.д.), внедрение современных средств и математических методов.

 

Соотношение терминов ландшафт, ПТК, геосистема, природно-антропогенная система. Ландшафт- ячейка географической оболочки, конечная ступень региональной дифференциации. природно-территориальные комплексы (геосистемы) - т.е. относительно однородные участки географической оболочки, отличающиеся закономерным сочетанием компонентов и более низких территориальных единиц. Существуют ПТК различного порядка, наиболее крупный -  географическая оболочка, затем - географические пояса, природные зоны и высотные пояса. Природные зоны подразделяются на ландшафты, которые являются основными ячейками географической оболочки, а они, из-за различия микроклимата, микрорельефа и почвенных подтипов - на урочища и фации. ПТК - сложное материальное образование, обладающее свойством целостности, т.е. пространственно-временная система географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающиеся, как единое целое, т.е. геосистема. Сущ. 3 главных уровня  локализации геосистем: планетарный (эпигеосфера), региональный, и локальный.  Природно-антропогенная система, это геосистема, влияние на которое оказало воздействие человека.

 

Географические компоненты. Геокомпонентные подсистемы.  Географические компоненты  это: массы твердой земной коры, массы гидросферы (на суше - скопления подземных и поверхностны вод), воздушные массы атмосферы, биота, рельеф и климат. Географические компоненты обладают свойством взаимозависимости. При перемещении, например с севера на юг, с изменением климата меняется водный баланс, микроклимат, почвы, животный мир и.т.д. геокомпоненты  взаимосвязаны не только в пространстве, но и во времени, т.е. развитие их в составе более глобального комплекса происходит сопряжено. Т.е. мы приходим к определению ПТК - пространственно-временную систему  географических компонентов, взаимообусловленных в своём размещении и развивающихся как единое целое. Из тесной взаимообусловленности  компонентов  следует вывод: невозможно предсказать или вывести какой-либо самостоятельный компонент, без знания хотя бы нескольких других компонентов комплекса.

 

Критические природные компоненты. Вертикальные границы  геосистем различных иерархических уровней.  Критическими природными компонентами, по мнению В.Б. Сочавы являются тепло, влага и биота, т.к. они определяют энергетику и динамику геосистемы.   Иерархия геосистем (от высшего к низшему): глобальный уровень - эпигеосфера, региональный уровень: ландшафтные зоны, страны, области; ландшафтная провинция, ландшафтный округ, ландшафт. Локальный уровень: местность, урочище, фация. 

 

Понятие о функционировании геосистемы. Энергетические источники геосистем.  Геосистемы относятся к  категории открытых систем, следовательно, они пронизаны  потоком энергии и вещества, связывающие их с внешней средой.  В геосистемах происходит непрерывный  обмен и преобразование  вещества и энергии. Функционирование геосистемы можно представить совокупностью процессов перемещения, обмена и трансформации энергии, вещества и информации. Функционирование геосистемы осуществляется по законам физики, механики, химии и биологии; и слагается из трансформации солнечной энергии,  влагооборота, геохимического круговорота, биологического метаболизма и механического перемещения  материи под силой тяжести. Функционирование геосистем имеет циклический характер, и подчинено цикличному поступлению солнечной лучистой энергии. Основной энергоисточник геосистем - лучистая энергия солнца. Для функционирования геосистем солнечная энергия наиболее эффективна - она способна превращается  в различные иные виды энергии; за ее счет осуществляются внутренние процессы в геосистеме, включая влагоооборот и биометаболизм.   

 

Радиационный, тепловой баланс, ФАР. Радиационный баланс суши равен 2100 МДж/м2 в год. С потоком солнечной радиации связана пространственная и временная упорядоченность вещественного метаболизма. Обеспеченность солнечной энергией  определяет интенсивность функционирования ландшафтов, а сезонные колебания инсоляции обеспечивают  основной годичный цикл функционирования. Подавляющая часть полезного тепла, поглощаемого земной поверхностью, т.е. радиационный баланс,  затрачивается на испарение и на  турбулентную отдачу тепла в атмосферу. Потери радиации, зависящие  от температуры излучающей поверхности, также сильно различается по ландшафтам - наибольшую часть радиации теряют приполярные ландшафты, меньшие потери в  степных, широколиственнолесных ландшафтах. Теплообмен земной поверхности с почвогрунтом имеет циклический характер: в теплое время года поток направлен от поверхности к почве, в холодное - наоборот, и в среднем за год оба потока сбалансируются. Интенсивность этого обмена наибольшая  в континентальных ландшафтах с резкими сезонными колебаниями t воздуха; кроме того, теплообмен  зависит от влажности и литологических свойств почвы, которые влияют на теплопроводность и от растительного покрова. ФАР- фотосинтетическиактивная радиация, часть солнечного излучения в диапазоне волн 0,4 мкм до 0,7 мкм, составляющая около половины от суммарной радиации. Растительный покров поглощает около 90% ФАР, однако подавляющее большинство энергии идет на транспирацию(испарение) , и только 1% на фотосинтез. КПД фотосинтеза зависит от физико-географических условий. Наиболее высокий коэффициент ФАР наблюдается при высокой теплообеспеченности с  в сочетании с  оптимальным соотношением тепла и влаги, т.е. на экваторе, наиболее низкий - в пустынях и полярных областях.  В период вегетации КПД ФАР выше, чем в среднегодовом выводе.