азные уровни организации ПТК влияют и на специфику их исследования. Изучение ПТК топологического уровня (ландшафта и его морфологических единиц) базируется главным образом на первичной информации, собираемой непосредственно в поле, и ведется преимущественно индуктивным методом (от частного к общему). Планетарный уровень исследования строится в основном на использовании метода дедукции (от общего к частному) и вторичной (переработанной и обобщенной) информации о всей географической оболочке в целом и об отдельных компонентных оболочках. Комплексы этого уровня изучаются в камеральных условиях. При изучении ПТК регионального уровня исследование ведется путем сочетания дедуктивного (от более крупных единиц к более мелким, обособившимся в их пределах) и индуктивного (анализа внутренней структуры изучаемых ПТК) методов и основывается преимущественно на вторичной информации о различных компонентах природы и ПТК планетарного и топологического уровней. Исследование ПТК регионального уровня проводится преимущественно в камеральных условиях, доля полевых исследований при этом сокращается по мере возрастания ранга изучаемых комплексов. Основным методом их изучения является физико-географическое районирование.

В связи с тем, что специфика более крупных ПТК определяется особенностями ландшафтов, их слагающих, изучение любых комплексов регионального уровня не может производиться на основе только компонентного анализа без внимательного рассмотрения ландшафтной структуры территории, раскрывающей степень разнообразия и внутреннее строение каждого региона.

В понятие структура ПТК входит не только состав его элементов, но и связи -- вещественные, энергетические, информационные. Каждый ПТК обладает своей специфической структурой - устойчивой упорядоченностью свойств, сохраняющейся при различных внутренних и внешних изменениях. Внутренние связи ПТК - связи между его структурными (составными) частями, т.е. между компонентами природы и между входящими в его состав более мелкими комплексами - определяют целостность и индивидуальность ПТК. Внешние связи - это связи между соседними одноранговыми комплексами, между изучаемым комплексом и вмещающим его более сложным ПТК и т.д. Они обеспечивают связи изучаемого комплекса с окружающей средой.

Следовательно, каждый ПТК любой размерности - открытая система, получающая вещество, энергию и информацию извне (от своей среды, окружения) и передающая ее другим ПТК (геосистемам). Различают связи прямые и обратные. Обратные связи в свою очередь делятся на положительные и отрицательные. При положительных связях эффект внешнего воздействия усиливается системой и может привести к ее быстрому разрушению, ибо она сама работает на разрушение. Примером может служить образование лавин. Отсюда и выражение - лавинообразный процесс. При отрицательной обратной связи эффект внешнего воздействия ослабляется, «гасится» системой, а сама система продолжает оставаться в пределах своего инварианта. Отрицательные обратные связи -- это сопротивление системы внешнему воздействию. Они обеспечивают устойчивость ПТК, его способность оставаться самим собой, несмотря на внешние воздействия.

При вычленении ПТК необходимо руководствоваться как закономерностями внутренних взаимосвязей комплекса, создающих его качественную определенность, так и взаимодействиями изучаемого комплекса с окружающими его ПТК.

Внутренние закономерности лучше прослеживаются при ближайшем рассмотрении и детальном изучении ПТК. Чтобы их познать, исследователь должен находиться внутри комплекса. А чтобы обнаружить его отличие от соседних комплексов, нужно взглянуть на него со стороны, сравнить с другими комплексами, охватить единым взглядом весь комплекс на фоне окружающих его ПТК. Долгое время такой «взгляд со стороны» оказывался возможным лишь в отношении самых мелких ПТК -- фаций, подурочищ и урочищ. В то же время достаточно крупные ПТК можно было изучать, лишь находясь внутри комплекса и не имея возможности взглянуть на него с некоторого расстояния, увидеть его на фоне окружающих ПТК.

Использование авиации позволило исследователям «подняться над» крупными урочищами, местностями и ландшафтами, следствием чего явилась большая объективность в проведении границ этих комплексов. И лишь выход человека за пределы географической оболочки, в Космос, позволил даже на такие крупные комплексы, как физико-географические страны, взглянуть «со стороны» как на части географической оболочки, увидеть их в сравнении друг с другом, в результате чего многие границы между довольно крупными и сложными ПТК, которые при наземных исследованиях считались переходными полосами, оказались хорошо заметными, четкими, линейными на аэрофото- и космоснимках.

Таким образом, сложность разграничения ПТК заключается в том, что исследователь должен одновременно учитывать множество как внутренних, так и внешних связей комплекса.

Стремление глубже познать отдельные специфические черты ПТК или влияние определенного фактора на его особенности нередко заставляет исследователя сосредоточить внимание на ограниченном наборе свойств и связей комплекса. В связи с этим появилось представление о различных структурах ПТК: пространственных, временных, функциональных и др. Внутри каждой отдельной структуры связи теснее, чем между разными структурами. Именно этим и вызвано относительное обособление самих структур, их вычленение из сложного клубка разнообразных связей ПТК, относительная их самостоятельность. В то же время все структуры в ПТК тесно переплетены между собой, взаимосвязаны и взаимообусловлены. Они образуют не случайный конгломерат структур, а единую интегральную структуру. Благодаря ей и возникает качественная определенность и пространственная ограниченность ПТК, его внутренняя упорядоченность и своеобразие. Эта сложная интегральная структура ПТК, включающая все многообразие его связей, может быть названа ландшафтной структурой.

Сложность и многоплановость ландшафтной структуры создают объективные предпосылки для возникновения разных направлений ее исследования, обусловливают необходимость сочетания различных аспектов изучения ландшафтной структуры для глубокого познания сущности ПТК, разработки научно обоснованных географических прогнозов и рекомендаций по рациональному использованию различных ПТК.

2.3 Взаимодействие природных и природно-антропогенных геосистемс глобальными факторами

Как отмечал Н.А. Солнцев, геолого-геоморфологическая основа играет особую роль в ПТК. Она квазистационарна (почти постоянна) для остальных компонентов. Как твердое тело, она довольно стабильна, и в случае превышения энергетического порога воздействия разрушается катастрофически. Разрушения носят необратимый характер, причем как для разрушения, так и для восстановления требуются максимальные, по сравнению с другими компонентами, энергетические затраты. Биота - живая часть геосистемы. Геома и биота - главные составляющие ПТК, при этом вторая гораздо более мобильна, чем первая. Поэтому, приступая к картографированию геосистем, мы в первую очередь обращаем внимание на геолого-геоморфологическую основу. Но мы были бы неправы, унаследовав на все времена и все случаи жизни лишь результат, а не методы его получения.

Метод, благодаря которому Н.А. Солнцев сделал свои выводы, - это метод попарного сравнения компонентов, исследования на максимум и минимум и противопоставления их прямо противоположных свойств. В чем «сила» геомы? В большой потенциальной энергии связей твердого вещества, в том, что период ее изменения по отношению к длительности человеческой жизни стремится к очень большим числам (для нас как бы к бесконечности). Мы можем сейчас наблюдать на земной поверхности породы, образовавшиеся миллиарды лет назад. Наоборот, многие представители биоты способны дать несколько поколений в день. Период изменений очень мал, но частота (величина, обратная периоду) также может стремиться к большому числу. Да еще их продукцию надо умножить на количество организмов. Таким образом, «сила» биоты заключается в скорости ее изменения, в частоте повторения циклов размножения. Следует проводить эту операцию в каждом конкретном случае, уметь переходить от абсолютных утверждений типа «биота всегда слабее» к относительным, по отношению к определенному периоду, определенным объектам. Геосистема взаимодействует со всеми глобальными факторами. Внешние воздействия на геолого-геоморфологическую основу передаются ею всем другим компонентам ПТК не только непосредственно, сразу (как, например, нагрев поверхности Солнцем), но и большей частью через какое-то время в суммированном виде, значительно преобразованном участием других компонентов (например, изменение морфологической структуры ландшафта под влиянием эрозии). Геолого-геоморфологическая основа наиболее самостоятельна (наиболее независима от глобальных факторов в пределах характерного времени существования большинства конкретных ПТК) и более инерционна (опять-таки, смотря в каком случае).

Похожими чертами обладает почва. Однако это принципиально другое, биокосное тело, обладающее свойствами как неживого, так и живого вещества (биохимический продукт, как тесто для хлеба). Почва есть функция от солнечного тепла на поверхности Земли, при активном участии биоты. Она способна к самовосстановлению (до известного предела), однако менее самостоятельна, разрушается не только механически, но и может потерять биоту («стерильная» почва). Время инерции почвы (реакции на изменение среды), как правило, значительно меньше, чем у геолого-геоморфологической основы в целом. Остальные компоненты еще менее самостоятельны: они все время зависят от состояния циркуляции атмосферы и влагопереноса. Самое малое время инерции у атмосферы.

Под «давлением жизни» (выражение В.И. Вернадского) имеется в виду всеобщая распространенность жизни по поверхности Земли, способность организмов к размножению, к заселению свободных мест, к занятию «экологических ниш», иногда даже как бы вопреки неблагоприятным условиям существования. Именно из-за высокой частоты циклов размножения «давление жизни» может быть очень существенным.

За счет работы механизма обратных связей в цикле биологического (биогеохимического) круговорота природная геосистема и особенно ее «центр», «фокус» (насыщенная биологическими объектами тонкая среда раздела и взаимопроникновения земля - вода - воздух) как бы «сама себя строит», создает свою вертикальную (компонентную) и горизонтальную (морфологическую) структуру. Влияние глобальных факторов на геосистему огромно, но и геосистема, в свою очередь, влияет и на земную поверхность, и на атмосферу, и на банк организмов. И хотя это влияние от каждой отдельной геосистемы в короткий промежуток времени незначительно, оно может суммироваться как в пространстве (если много геосистем оказывают одно и то же воздействие), так и во времени, приобретая значение фактора, определяющего дальнейшую эволюцию ландшафтной оболочки. Именно этот кумулятивный эффект работы относительно «слабых», но «устойчивых» связей, привел к созданию атмосферы и всех геологических осадочных пород. Таким образом, мы должны учитывать сумму, или интеграл по времени и (или) по пространству. Н.А. Солнцев предупреждал о необходимости не путать интегрированное и мгновенное значение. Мгновенное, «сиюминутное» значение, наблюдаемое при однократном экспедиционном посещении объекта, превращается в некоторый отрезок времени при стационарных наблюдениях. Это уже другие методики. От абсолютных значений приходится переходить к работе с приращениями: со скоростями процессов, с ускорениями, т.е. к первой и второй производным от каждой переменной. В этом случае обнаруживается неточность жесткой абсолютизации «силы» и «слабости» компонентов.

В связях отдельных природных геосистем (ПТК) с общим вещественно-энергетическим обменом в масштабе всей Земли управляющим блоком служит земная поверхность, и содержание картографической модели этого блока меняется в зависимости от масштаба карты (глобального, регионального или локального). Реальная иерархия вложенных и объемлющих геосистем более сложная и может быть разная в различных регионах. Она изучается методами систематизации, классификации, районирования. Названные три ранга - наиболее общие, бесспорные. Сейчас можно не стремиться совместить в одной карте все три модели - глобальную, региональную и локальную, так как для этого есть ГИС. В то же время желательно каждую карту снабжать врезками более крупного («ключевые» участки) и более мелкого (схемы районирования) масштабов.

Если мы захотим отразить взаимодействие природно-антропогенной геосистемы (антропогенно измененного ПТК) с глобальными факторами, то нужно добавить аналогично «давлению жизни» еще блок «антропогенного давления». Это банк видов культурных растений и других организмов, в том числе самого человека, энергетическое и вещественное воздействие (перераспределение вещества и энергии). Под «социально-экономическим давлением» также имеются в виду социально-экономические условия, которые заставляют как человечество в целом, так и отдельные государства, группы людей взаимодействовать с природой определенным образом.

Например, нельзя перестать обрабатывать землю вообще, но можно это делать иначе, в зависимости от научно-технических достижений и материальных средств; можно ослабить нагрузку на конкретных участках и на определенное время, хотя возможность такого локального маневра все уменьшается. Часто (но далеко не всегда) «давление жизни» оказывает действие, противоположное действию «социально-экономического давления»; таким образом оно как бы «залечивает раны», нанесенные антропогенным воздействием географической оболочке. Если понимать ноосферу по В.И. Вернадскому как разумное сосуществование и управление природой в условиях социальной справедливости, то этого на Земле еще нет. Но можно понимать ноосферу как социально-экономическое давление.

Антропогенный прессинг - это и есть пример взрывного по геологическим меркам развития «слабого» компонента - биоты, меняющего все остальные компоненты, когда к достаточно высокой частоте циклов размножения добавилось новое качество - повышенная способность к передаче опыта. В результате этого популяция научилась «уплотняться». Во время узкоспециализированной охоты на мамонта, чтобы прокормить одного человека, требовалась территория около 100 км2, при подсечно-огневом земледелии - около 10 га, теперь, по разным подсчетам, - 0,35 - 0,40 га.

Природно-антропогенный комплекс понимают в основном как ПТК, у которого изменен хотя бы один компонент. Классификация таких ПАТК впервые разработана Ф.Н. Мильковым. За ее основу взят традиционный для географии, казалось бы, самый простой признак: степень измененности в баллах (слабая, средняя, сильная; градаций может быть и больше), и характер воздействия разных отраслей человеческой деятельности (промышленной, лесохозяйственной, сельскохозяйственной, рекреационной и т.д.).

Еще выделяют обратимые и необратимые изменения, т.е. может геосистема при снятии нагрузки вернуться к прежнему своему состоянию или ее развитие пошло по другому пути. Это уже системные, кибернетические понятия. Такие категории опять-таки не абсолютны. Например, обратимо или необратимо изменены территории городов, если они зачастую сохраняют даже все водосборы? Обратимо или необратимо изменена географическая оболочка, если человек вынужден изымать ресурсы и поддерживать режимы геотехнических систем?

Возможно, более конструктивными были бы классификации по вещественно-энергетическому принципу, т.е. по материало- и энергоемкости воздействия. Однако мешают, по-видимому, не только трудность определения геомасс, неточность и трудоемкость балансовых методов, но и все еще слабая освоенность системных, информационных подходов. Здесь ключевым является осознание механизма цикла, включающего понятия «системный регулятор» и «обратная связь».

География как комплексная, синтетическая наука вынуждена много заимствовать из смежных дисциплин. Рационально было бы из естественных наук заимствовать методы, а из гуманитарных оформление, например драматургию, красоту описаний. К сожалению, нередко бывает наоборот: из естественных берется внешняя оболочка (формулы, сложные новые термины), а их объяснение не из первоисточника, а из гуманитарных, художественных трактовок. Такой путь может привести к созданию псевдонауки, либо потребует долгих усилий по освоению термина. Классический пример -- понятие обратной связи, которую подавляющее большинство географов воспринимали лишь как ответную реакцию, что было даже закреплено в справочнике. Недоразумение остается и до сих пор, поэтому требует тщательного разбора, как ключевое.

Обратная связь -- не просто однократный акт ответной реакции. Главное, что благодаря этой связи реализуется алгоритм цикла, т.е. программа, по которой действие может неограниченно повторяться. Вся изюминка в том, что с помощью этой связи замыкается причинно-следственная цепочка: результат первого прохождения цикла (следствие) влияет на свою же причину в следующем обороте цикла. Результат, полученный в следующем витке, опять подмешивается в начальные условия и т.д.

На плоском листе бумаги обычно рисуют один оборот цикла, потому-то процесс как бы приходит «обратно», в исходную точку. Однако следует рисовать не круг, а объемную спираль, растянутую во времени. На самом деле эта связь никакая не обратная, поскольку время необратимо. С этой точки зрения, ни один цикл, круговорот не может быть замкнутым, не только потому, что всегда есть вещественно-энергетические потери уже в одном обороте, но и потому, что «никогда нельзя войти в одну и ту же воду». Хотя в технических системах мы можем видеть возврат в исходное состояние, если не учитывать износ.

Осознание роли обратной связи началось с внедрением кибернетики. Вся компьютерная индустрия фактически основана на операторе цикла. Циклично работают многие системы неживой природы, а уж органическая жизнь тем более: мы ходим, дышим автоматически. Сама способность к размножению половым ли способом, как у высших животных, либо спорами или вегетативным «почкованием» обусловлена автоматическим алгоритмом.

В методической литературе распространено неверное представление об обратной связи между преподавателем и учеником: вопрос преподавателя - это связь прямая, а ответ - обратная, так как направлена в другую сторону (обратная, значит, ответная). На самом деле и то, и другое - это связь прямая: одно действие порождает другое. Обратной связь можно назвать только в том случае, если она замыкает цикл, если с ее помощью организуется повторение нескольких циклов. Например, услышав ответ ученика, преподаватель корректирует свой следующий вопрос, т.е. следствие из первого цикла служит причиной для второго.

Алгоритм работы обратной связи в цикле был подробно описан в литературе, в том числе и на большом количестве географических примеров.

Изучая структуры геосистем в пространстве, мы еще нечетко осознаем структуры во времени (время разнообразных циклических, производственных процессов, время инерции восстановления и т.д.). Не так давно было введено понятие характерного времени. Его можно определить как среднее время существования (индивидуума, вида, процесса, явления) или как время одного оборота цикла. Для человека характерное время - около ста лет, для однолетней травы - год и меньше, для грозового разряда - секунды, для циклонического вихря - дни, для восстановительной сукцессии в тайге - около сотни лет.

Пока шли споры о том, непрерывна или дискретна природа, оказалось, что континуальность и дискретность - лишь частные случаи фрактальности. Фрактальные структуры (система кровеносных сосудов человека, эрозионные и речные системы, иерархическая система природных комплексов) есть «запись» былых циклических процессов. Структура пространственная - это отражение прошедшей «временной структуры». Хотя время, по-видимому, всегда течет равномерно, но мы измеряем его процессами разной периодичности.

Для своего существования человечество вынуждено поддерживать временные режимы нужной формы функционирования природно-антропогенных комплексов. Одно дело - однократные, эпизодические вмешательства, другое - сельское хозяйство, со строго упорядоченной очередностью воздействий, и третье - постоянное поддержание инженерных сетей, зданий, твердого покрытия в городах (которое, кстати, прерывает биологический круговорот в бывших наиболее «плодородных» ПТК). Мы не всегда задумываемся над тем, что затраты надо умножать на время, на количество циклов.

Каждая отдельная геосистема, природная или в той или иной степени антропогенно измененная, связана с глобальной системой географической оболочки посредством множества циклов (в том числе иерархически вложенных один внутри другого) и находится в поле «социально-экономического давления», осуществляемого также посредством циклов и посредством вещественно-энергетического воздействия на системные регуляторы. Освоение кибернетических законов идет трудно, но только оно позволит нам работать более осознанно. По мере осознания потребуется и выработка новых методов.

2.4 Классы задач, решаемых в процессе комплексных физико-географических исследований

Все многообразие задач комплексных физико-географических исследований может быть сгруппировано в четыре основных класса в зависимости от того, какой аспект ландшафтной структуры в каждом конкретном случае важен (табл. 1).

Первые три класса задач направлены на изучение внутренних связей ПТК - вещественных, энергетических, информационных, т.е. на изучение его ландшафтной структуры и ее изменение во времени под действием внутренних и внешних факторов. Они раскрывают свойства и особенности ПТК как целостных образований, вопросы их происхождения, специфику функционирования и динамики, тенденцию будущих изменений. Все это - общенаучные исследования пространственно-временной организации ПТК, цель которых - все более глубокое познание сущности ПТК безотносительно каких-либо требований.

Четвертый класс задач - исследования для прикладных целей. Здесь изучаются внешние связи ПТК с обществом в рамках сложной суперсистемы «природа-общество». ПТК любого ранга выступают уже как элемент в системе более высокого уровня организации, для изучения связей которого с другим элементом (структурным подразделением общества) нужно кроме знания свойств самого ПТК, получаемых в процессе общенаучного исследования, учитывать также требования общества к этим свойствам и способность ПТК их удовлетворять. Это уже аспект не чисто физико-географический. Все большую роль в прикладных исследованиях начинает играть экологическое обоснование хозяйственной деятельности, т.е. оценка воздействия проектируемых объектов на окружающую среду (ОВОС) и экологическая экспертиза.

Последовательность в перечне основных классов задач не случайна, она определяется их логической и исторической связью. Задачи каждого последующего из общенаучных классов могут быть решены достаточно полно и глубоко лишь на основе использования результатов предыдущих исследований. Поэтому перечисленные классы задач могут рассматриваться как определенные этапы все более глубокого проникновения в сущность ландшафтной структуры ПТК.

Что касается прикладных исследований, то они могут «надстраиваться» над любым из этих этапов в зависимости от того, какого рода знания о ПТК окажутся достаточными для решения стоящей перед исследователем практической задачи.

Первый класс задач. Исторически раньше других начал изучаться пространственный аспект ПТК, т.е. первый класс задач. Само представление о ПТК возникло на основании визуального анализа сходства и различия отдельных участков земной поверхности, на выявлении их качества. Первоначально изучались те свойства ПТК, которые буквально лежат на поверхности, видны невооруженным глазом и придают участкам территории своеобразный внешний облик (физиономические черты): сходство или различие в строении, в морфологии (при этом внимание в основном обращалось на вертикальное, покомпонентное строение).

В связи с тем, что визуально легче всего улавливаются различия в рельефе и растительности, выделение и обособление ПТК основывалось на качественной однородности именно этих компонентов. Конечно, при посещении обширной, контрастной в природном отношении территории наиболее резко бросаются в глаза именно контрасты, а слабоконтрастные участки кажутся пространственно однородными. Однако при более детальном ознакомлении казавшаяся ранее однородной территория также обнаруживает качественную неоднородность, но чтобы уловить ее, нужно охватить разнокачественные участки единым взором. Именно поэтому в процессе полевых исследований прежде всего стали выделяться мелкие, просто устроенные ПТК ранга фаций и урочищ, которые можно визуально выделить по признаку однородности строения. Различия между комплексами фиксировались по пути следования -- по маршруту.

При кратковременном маршрутном посещении внешний облик ПТК воспринимался как нечто устойчивое, постоянное, т.е. ПТК рассматривался в статике, в отрыве от процессов, его сформировавших. Исследование носило характер описания, что давало представление лишь о качественном своеобразии ПТК и их пространственном размещении. Описание ПТК -- основная цель его маршрутного исследования.

Стремление получить дополнительно к качественным описаниям какие-то количественные характеристики, объяснить наблюдаемое обусловило более детальное изучение отдельных «точек», «площадок», «станций», «ключей», на которых наряду с тщательным описанием всех компонентов комплекса, его вертикального строения, производились измерения. Собираемый материал позволял уже в общей форме ответить на вопрос, как взаимосвязаны между собой компоненты в комплексе, т.е. дать простейшее эмпирическое объяснение.

При детальном изучении отдельных комплексов обнаруживаются те или иные свойства или особенности строения, находящиеся в противоречии с современными условиями, с характером современных связей: черноземы под лесом, сфагновые болота в лесостепной зоне, торфяно-перегнойная почва на хорошо дренируемой поверхности, аллювиальные отложения на водоразделе, вдали от современной речной сети и т.д. Такие следы предыдущих состояний, проливающие свет на пути становления данного комплекса, привлекают все более пристальное внимание исследователей. Изучение их дает возможность ответить на вопрос, почему и какими путями сформировался данный комплекс.

Повторное посещение территории позволяет фиксировать некоторые свидетельства протекавших между посещениями процессов (эрозии, пожаров, заболачивания, осушения, залесения, проседания и т.д.), т.е. дает представление о современных изменениях комплексов, о динамичности, подвижности ПТК.

Так, полевое изучение пространственной структуры постепенно дополняется элементами генетического и функционального анализа, что позволяет глубже познать ПТК, а маршрутный способ сбора фактического материала дополняется ключевым. Однако основное внимание в процессе этих исследований по-прежнему обращено на природные особенности отдельных комплексов и их пространственное размещение, поэтому основными методами систематизации материала продолжают оставаться классификация и картографирование, входящие в состав специфического метода ландшафтного картографирования.

Изучение свойств и пространственного размещения более крупных и сложных ПТК, которые не могут быть охвачены единым взором исследователя-полевика, производится на основе пространственного анализа слагающих их достаточно простых комплексов, изучаемых в поле. Для того чтобы выделить, ограничить эти комплексы, их тоже нужно одномоментно охватить взором, только тогда можно найти какие-то закономерности в пространственной неоднородности. Эта задача решается с помощью аэровизуальных наблюдений, материалов аэрофото- или космической съемки, либо составленных в поле ландшафтных карт, изучение которых позволяет увидеть территорию в уменьшенном виде и тем самым как бы подняться над ней, посмотреть на нее со стороны. Таким образом, достаточно сложные ПТК могут быть выделены по их территориальной структуре, т.е. здесь изучение пространственной структуры выступает уже как метод выделения ПТК, когда выделение комплексов производится не по принципу однородности, а по принципу закономерной неоднородности. Этот метод обычно называют методом районирования на ландшафтной основе. В настоящее время для изучения ландшафтной структуры начинает использоваться компьютерный анализ космических и аэрофотоснимков, а также топокарт.

Для более глубокого понимания современных особенностей ПТК необходимо изучить пути его становления и развития, а для этого нужно прежде всего четко определить сам объект исследования, выделить и охарактеризовать изучаемый комплекс. Таким образом, уже сама постановка задачи второго класса требует предварительного решения задачи первого класса.

Второй класс задач. В основе решения задач этого класса лежит генетический аспект изучения ПТК, заключающийся в рассмотрении смены разнокачественных ПТК во времени, обусловленной эволюционным развитием комплекса. Восстановление истории формирования и развития ПТК базируется на следах его предшествующих состояний, предыдущих этапов развития, которые сохраняются в отдельных компонентах комплекса (во флоре, в морфологическом строении почв, в поверхностных отложениях, в определенных формах рельефа), либо в существовании целых комплексов-реликтов (более мелких, чем изучаемый, входящих в его состав), либо, наконец, в их пространственном размещении (солонцовые луга не в понижениях рельефа, а на приподнятых участках; выровненные поверхности с ерниковой тундрой не ниже древних каров, а над их стенками и т.д.), т.е. в их вертикальной или горизонтальной структуре.

В связи с тем, что эволюционные смены происходят постепенно, под действием процессов большой продолжительности, а результаты развития фиксируются в современной пространственной структуре комплексов, сбор фактического материала для решения задач второго класса производится путем экспедиционных исследований.

По ходу маршрута фиксируются визуально наблюдаемые следы предыдущих состояний и определяются участки или комплексы, наиболее информативные для восстановления истории развития тех комплексов, в пределах которых закладываются ключевые участки для детального изучения и отбора образцов. Объектами наиболее пристального внимания исследователя являются при этом торфяники и погребенные почвы, так как по сохранившимся в них спорам и пыльце растений может быть достаточно полно восстановлена природная обстановка периода их формирования.

Богатый материал для восстановления смен ПТК во времени дает изучение ныне существующих комплексов, находящихся на разных стадиях развития.

Сбор фактического материала для решения задач первого и второго классов может производиться в ходе одного и того же экспедиционного исследования, но при этом нельзя упускать из вида, что аспект исследования накладывает отпечаток и на сбор полевых материалов. Иногда требуется изучение дополнительных ключевых участков, на которых, кстати, собирается основная масса материала, и прежде всего образцов с использованием методов частных географических, а также смежных наук. В других случаях расширяется круг наблюдаемых явлений либо возрастает детальность изучения определенного компонента или комплекса.

Лабораторный анализ собранных в поле образцов и дальнейшая интерпретация полученных результатов позволяют раскрыть палеогеографическую историю территории исследования в целом. Для того же, чтобы проследить историю определенных ПТК, необходимо палеогеографические материалы дополнить ретроспективным анализом современной структуры изучаемых комплексов. Таким образом, генетический аспект изучения ПТК ориентирован на восстановление особенностей их формирования и развития, на установление возрастных стадий комплексов, на объяснение их современного состояния, но в то же время позволяет сделать и предположение о перспективах развития комплексов. Однако для более точного предсказания будущего развития ПТК генетический подход должен сочетаться с функциональным, направленным на изучение современных процессов, протекающих в ПТК, их функционирования и динамических изменений.

Третий класс задач. В основе решения задач этого класса лежит функциональный аспект изучения ПТК. Он позволяет глубже проникнуть в сущность взаимосвязей и взаимодействий в комплексе. Решение задач данного класса получило развитие лишь с 60-х гг. XX столетия, когда появился ряд комплексных физико-географических стационаров. Это связано с тем, что изучение функционирования комплексов и динамических циклов краткой продолжительности требует регулярных наблюдений, обеспечить которые возможно лишь в условиях стационаров.

Некоторый материал для изучения современных природных процессов исследователь может, конечно, собрать и в экспедиционных условиях. Например, при маршрутных исследованиях могут быть зафиксированы некоторые следы стихийных явлений: прохождения лавин (по наличию сломанных и вывернутых с корнем деревьев, ориентированных вниз по простиранию склона) или селей (по наличию конуса выноса грязекаменного потока), появления новых оползней (по свежим стенкам отрыва), усиления линейной эрозии после ливня или весеннего снеготаяния (по наличию свежих эрозионных форм, обвалов в верховьях оврагов или на их склонах) и т.д.

На ключевых участках могут быть поставлены более или менее продолжительные микроклиматические наблюдения, а также наблюдения над процессами стока. На фиксированных геохимических профилях можно отобрать образцы в установленной повторности для изучения биогенной и водной миграции химических элементов. Однако все эти эпизодические наблюдения не дают возможности познать функционирование НТК, а также медленно протекающие процессы средней и большой продолжительности, обусловленные воздействием внешних факторов.

Чтобы проследить нормальное функционирование ПТК, не вызывающее заметных изменений, нужны длительные регулярные наблюдения. Чем больше длительность периода наблюдений, тем надежнее и достовернее получаемые выводы. Поэтому наблюдения ведутся на постоянных специально выбранных точках в пределах определенных комплексов.

Сбор и обработка материалов стационарных наблюдений очень трудоемкий процесс, поэтому число точек наблюдения на любом стационаре ограничено и очень важно их рациональное размещение. Чтобы экстраполировать полученные результаты, нужно хорошо знать, какие ПТК они характеризуют и на какой стадии развития эти ПТК находятся. Это значит, что предварительно должно быть проведено выделение и систематизация ПТК, составлена ландшафтная карта территории стационара и прилегающего района, а также установлены возрастные стадии изучаемых комплексов, т.е. решены задачи первого и второго классов.

Основной метод изучения функционирования и динамики ПТК - метод комплексной ординации, разработанный сотрудниками Института географии СО РАН, позволяющий количественно характеризовать взаимосвязи между отдельными компонентами внутри ПТК и между различными комплексами, изучать пространственные и временные изменения различных природных процессов.

Накапливаемые массовые данные обрабатываются и систематизируются при помощи статистических методов и метода балансов.

Детальное изучение функционирования и динамики ПТК позволяет познать сущность комплексов и дать надежный прогноз их дальнейшего развития.

Таким образом, последовательное рассмотрение различных аспектов ландшафтной структуры природных комплексов дает возможность постепенно углубляться в познание сущности ПТК: от описания современных свойств и пространственного размещения комплексов через познание путей их становления к выявлению и количественной характеристике связей и взаимодействия (объяснению), а далее к функционированию комплексов и предсказанию путей их дальнейшего развития. Так осуществляется тщательное и всестороннее изучение комплексов, являющееся надежной основой для оптимального их использования человеком.

Пути использования предполагают постановку конкретных прикладных исследований четвертого класса задач.

Далее в лекциях более или менее подробно освещаются методы решения первого, третьего и четвертого классов задач. Изучение становления ПТК (второй класс задач), несмотря на всю важность этой проблемы, здесь почти не затрагивается. Дело в том, что представление о генезисе ПТК, его возникновении и становлении в значительной мере базируется на геолого-геоморфологических, палеогеографических, палеоботанических, палеофаунистических, археологических и тому подобных материалах. В процессе же полевых экспедиционных исследований сведения о генезисе могут лишь несколько пополняться, например, по наблюдениям за реликтовыми элементами ПТК, проливающими свет на их происхождение. Кроме того, исследования, специально направленные на решение задач второго класса, требуют привлечения весьма специфичных методов палеогеографического анализа, дать которые в кратком курсе оказывается затруднительным, а число исследователей, занимающихся их решением, не столь велико. Большинство физико-географов решает задачи остальных трех классов, которые мы и рассматриваем.

Лекция 3

ПОЛЕВЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ
Законченный цикл экспедиционных комплексных физико-географических исследований включает в себя три этапа работ: подготовительный, полевой и камеральный. По продолжительности эти этапы традиционно относились друг к другу примерно как 1:1:2.

В последние десятилетия проявилась тенденция к сокращению сроков полевых работ и удлинению подготовительного и камерального периодов.

Этот процесс вполне закономерен. Он отражает растущую техническую оснащенность экспедиций и дальнейшее совершенствование методов и приемов полевых работ. Все больше увеличивается объем информации, которую можно использовать в процессе подготовки к полевым работам (более подробные и качественные топографические карты, аэрофото- и космические материалы, материалы предшествующих отраслевых и комплексных исследований); расширяется программа камеральных работ за счет усиления их аналитической части, применения математических методов анализа полевой документации, использования компьютеров для математической обработки материалов и построения различных графических моделей, включая составление ландшафтных карт и карт физико-географического районирования.

Соотношение этапов исследования по времени может меняться и в зависимости от задач исследования, и масштаба работ. Так, по А.А. Видиной, для крупномасштабного ландшафтного картографирования подготовительный период (предполевой), полевой и камеральный (послеполевой) относятся друг к другу в среднем как 2:1:3.

Это значит, что примерная доля полевого периода, традиционно составляющая 25 % общего объема работы, в условиях более высокой обеспеченности различными материалами при крупномасштабном картографировании может составлять уже около 15 %. Вероятно, среднемасштабное ландшафтное картографирование, а тем более мелкомасштабное, может производиться с еще более сокращенным полевым периодом.

3.1 Постановка задачи, изучение литературных и фондовых материалов
Началом исследования является получение или самостоятельная постановка задания, которое достаточно ясно определяет основную цель исследования и разработку программы.

Далее производится поиск (мобилизация) материалов, касающихся избранной территории и направления работ. Все обнаруженные опубликованные и фондовые источники фиксируются на библиографических карточках (или иным способом) еще до начала полевых работ, чтобы избежать ненужного дублирования и более целеустремленно организовать собственные исследования. Большую помощь может оказать микрофильмирование, ксерокопирование, сканирование, создание компьютерной базы данных, содержащей графические, цифровые и текстовые материалы. Для непосредственного фиксирования полевого материала уже начали применяться портативные компьютерные аппараты Notebook («Блокноты» или «Записные книжки»), в том числе с дополнительными устройствами для автоматической фиксации координат точек, удобные как для камеральных работ, так и для поля.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6