Подходы к изучению ландшафтов

Оглавление

1. Общие положения.

В настоящее время, когда человек на высоком уровне развития науки и производительных сил своей деятельностью коренным образом изменяет компоненты природы, появляется проблема сосуществования человеческого общества и окружающей его среды. Отношения человека и природы должны обеспечить гармоничное сочетание суверенных интересов человека и общества со столь же суверенными «интересами» природы.

Человек в своей жизнедеятельности не может отказаться ни от использования природы, ни от изменения компонентов природы, ни от научно-технического прогресса. Следовательно, необходимо познание и использование в практической деятельности законов формирования и функционирования, особых социоприродных или, по географической терминологии, техноприродных систем. Необходимо научное обоснование синтеза природных процессов и деятельности человека. Законы формирования, функционирования и развития техноприродных систем не являются ни чисто природными, ни чисто социальными, они дают знания об особых процессах при взаимодействии человека и природы. Учет этих         законов как раз и должен обеспечить конволюцию, т. е. совместное развитие природы и человеческого общества. Отношения человека с природой можно разделить:

на природоведение - познание объективных законов возникновения, развития, функционирования отдельных компонентов природы и их совокупности в виде природно-территориальных комплексов или геосистем различной значимости;

природопользование - вовлечение в общественное производство вещества, энергии и информации, содержащихся в компонентах природы, получение определенных услуг для удовлетворения материальных и культурных потребностей человеческого общества;

природообустройство - согласование требований природопользователей и свойств природы, придание ее компонентам новых свойств, повышающих потребительскую стоимость или полезность компонентов природы, восстановление нарушенных компонентов и защита их от негативных последствий природопользования.

В природообустройство входит мелиорация земель разного на-значения: сельскохозяйственных, водного и лесного фондов, поселений, промышленности, транспорта, связи; рекреационного, оздоровительного, историко-культурного, научного, оборонного назначения.

Составляющая природообустройства - восстановление свойств компонентов природы или даже самих компонентов после их использования: рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых, в результате строительства; восстановление растительного покрова; восстановление (возобновление) запасов и качества подземных и поверхностных вод; очистка загрязненных территорий и т. п.

Элементом природообустройства является природоохранное обустройство территорий: воссоздание экологической инфраструктуры на водосборах; борьба с водной и ветровой эрозией; восстановление естественной гидрографической сети, особенно малых рек, водоохранных зон; защита от некоторых природных стихий (наводнений, подтоплений, оползней, размыва берегов, суховеев).

Природообустройство глубоко вмешивается в ход природных процессов, вызывает порой необратимые изменения в развитии и функционировании природных систем, связано с расходованием большого количества материальных, энергетических, трудовых и денежных ресурсов, поэтому оно должно проводиться в условиях гласности, на определенной правовой основе, после всесторонней независимой высокопрофессиональной экспертизы, его последствия должны надежно прогнозироваться и контролироваться после осуществления.

Научная теория оптимизации человеческого воздействия на природу была выдвинута В. И. Вернадским и развита его последователями в концепции ландшафтного подхода как одного из важнейших направлений географии.

Становление и развитие ландшафтоведения как науки неразрывно связано с именами выдающихся ученых: А. Гумбольдта (1769-1859), К. Риттера (1779-1859), В.В.Докучаева (1846-- 1903). Идея единства и взаимосвязи природных явлений на Земле была развита в трудах немецкого ученого Александра Гумбольдта. Российский ученый В. В. Докучаев сформулировал представление о закономерных связях между компонентами природы, обосновал учение о почве как особом природном объекте, дал комплексную характеристику природных зон России.

В дальнейшем изучение физико-географических комплексов разного ранга нашло развитие в трудах Г. Н. Высоцкого (1865-- 1940), Г. Ф.Морозова (1867-1920), Л.С.Берга (1876-1950), А. А. Борзова (1874-1939), Р. И. Аболина (1886-1939). Л. С. Берг первым дал научное определение понятия «ландшафт», выделил на территории России ландшафтные зоны, ввел разделение ландшафтов на природные и культурные.

Теоретические основы ландшафтоведения в дальнейшем были развиты в работах С. С. Неуструева (1874--1928), Б. Б. Полынова (1877-1952), Л. Г. Раменского (1884-1953), С. В. Калесника (1901--1977), В. Н.Чукачева (1880--1967) и других исследовате-лей.

Большое значение для теории и практики географических и ландшафтных исследований имеют труды Н.А.Солнцева, А.Г.Иса-ченко, Д. Л. Арманда, Ф. Н. Милькова, В. С. Преображенского, В. А. Николаева, А. М. Шульгина, В. С. Аношко, К. Н. Дьяконова, В. М. Чупахина, М. В. Андриишина, В. Б. Сочавы, М. А. Глазове-кой и др.

Ландшафтоведение как раздел физической географии является методологической основой для усовершенствования и обустройства ландшафтов, разработки методов и способов использования нетронутых или антропогенно измененных ландшафтов, их восстановления. Ландшафтоведение как наука не обходится без географического изучения природного устройства территории по компонентам (растительности, почвам, водам, литогенной основе, воздушной среде). Ландшафтоведение обладает необходимыми теоретическими и методологическими разработками, накопленным практическим опытом для решения проблем исследования территорий в целях их охраны и использования. Наиболее содержательную информацию о естественных ресурсах территории, ее специфике заключают в себе природно-территориальные комплексы -ландшафты.

Последнее также рассматривают в качестве своеобразного природно-ресурсного района. Главная цель рационального природообустройства и природопользования заключается в конструировании культурных ландшафтов, т. е. в целенаправле-ном изменении природно-территориальных комплексов на научной основе в интересах общества. Для достижения этого в ландшафтоведении разработан ряд основополагающих принципов:

сотворчество с природой, т. е. максимальное использование естественных ресурсов ландшафта, структуры, динамики в настоящем и будущем с учетом интересов природы;

необходимость полифункциональности хозяйственной организации ландшафтов и их морфологической структуры;

учет естественных возможностей ландшафтов, как среды для проживания и пригодности к производственной деятельности;

пространственная физико-географическая дифференциация ландшафтов для рационального природопользования;

организация геосистемного мониторинга;

внимание к экологической экспертизе (анализ, прогноз-предупреждение).

Рациональное отношение к природе исключает нежелательные последствия, ущерб самим ландшафтам, здоровью и безопасности людей, способствует гармоничному развитию природы и общества.

Независимо от практических целей изучение ландшафтов и других геосистем как фрагментов объективной реальности важно для познания организации природы Земли и общей картины состояния мира. Человечество живет в среде, где успехи и неудачи любой науки воздействуют на сложно организованную систему (географическую оболочку) и ее части (ландшафты).

Сложность ландшафтов обусловлена многоэлементарностью и полиструктурностью, гетерогенностью входящих в состав элементов частей неживой и живой природы, человека, многообразием внутренних и внешних связей, многообразием состояния, иерархичностью, типологическим разнообразием и неповторимостью каждого ландшафта. Изучение этого обычного для человека мира, соразмерного с человеком и его деятельностью, порождает впечатление обыденности, общедоступности и кажущейся легкости познания ландшафтов, объяснений на уровне здравого смысла.  Оценивая сложность ландшафтов, А. Г. Исаченко писал, что ландшафтоведение - это отнюдь не легкая наука, а значительно более трудная, чем любая из отраслевых дисциплин. Познание ландшафтов увеличивается и углубляется.

2. Ландшафт как геосистема.

Все объекты, изучаемые ландшафтоведением, объединены понятием «геосистема» или природно-территориальный комплекс (ПТК). Геосистема охватывает все природные географические единства, от географической оболочки Земли до самых простых, элементарных структур. Геосистема - это не простое сочетание компонентов, а сложное, целостное материальное образование с определенной организацией вещества Земли. Геосистема - это пространственно-временная система географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое. Объект изучения ландшафтоведения - геосистемы разных уровней. Термин «геосистема» предполагает особую системную сущность объекта, его принадлежность к системам, выраженным в универсальной форме организации природы. Вся природа - системная организация, состоящая из систем разных типов и порядков. Системная концепция отражает всеобщую взаимосвязь и взаимодействие предметов и явлений природы. Поэтому геосистему следует рассматривать как систему особого класса, высокого уровня организации, со сложной структурой и взаимной обусловленностью компонентов, подчиняющихся общим закономерностям. Если под ландшафтом понимают реальный, многообразный природный объект, то под системой - его структуризированный, лаконичный образ. Соотношение между ландшафтом и геосистемой приблизительно такое же, как между природным процессом и его математическим описанием. Любая геосистема имеет следующие особенности: состоит из набора взаимосвязанных элементов; является частью другой, более крупной системы; состоит из подсистем более низкого уровня.

3. Методика изучения ландшафтов.

Методика ландшафтоведения - это комплекс общенаучных подходов, приемов и способов получения эмпирического и теоретического обобщения в целях познания пространственно-временной организации ландшафтов и их связей с другими объектами. Комплекс подходов - это не просто их совокупность, а стройная система взаимосвязанных методов, отражающая взаимосвязь изучаемых объектов, их свойств и взаимодействие географических наук. Все многообразие методов и приемов, используемых ландшафтоведением, имеет одну основу - применение пространственно-сравни-тельного подхода, который может проявляться в словесных, блоковых, картографических, математических моделях.  Здесь сравнивают элементы, системы, факторы, состояния, организацию, выявляют общее и индивидуальное, групповые свойства, ищут изоморфизм (аналогию). Постоянной основой такого подхода является картографирование ландшафтов. Методика ландшафтоведения опирается и на полисистемные модели, отражающие непрерывно-дискретное строение географической оболочки.

Сравнительный подход. Он объединяет комплекс методов, основой которого служит логический прием сравнения, заключающийся в сопоставлении и выявлении сходства и различия организации, свойств, состояний, процессов двух и более ландшафтов. Это могут быть как рядом расположенные или существующие в одно и то же время, так и удаленные в пространстве и во времени ландшафты, находящиеся под влиянием одних и тех же или различных факторов. На основе сопоставления делают выводы о закономерностях формирования и развития ландшафтов в пространстве и во времени. Такой подход является базовым на этапе эмпирического и теоретического обобщения при разработке классификаций и легенд карт районирования, оценки и прогнозирования. Сравнительный подход усложняется с общим развитием науки и техники и привлекает системный подход и математические методы. Существуют два направления применения сравнительного подхода: для прогнозирования состояний и поведения геосистем. Первое предполагает сопоставление слабо изученного объекта с хорошо изученным аналогом. Во втором сопоставляют одинаково изученные ландшафтные объекты, находящиеся либо на одной, либо на разных стадиях развития.

Исторический подход. Он широко использует логические операции сравнения состояний. Анализируют изменения существенных характеристик либо самого комплекса, либо факторов, его формирующих. Он объединяет большое число методов и операций. Развиваясь, исторический подход трансформируется в более общий - временной. Современный исторический подход обогащен математическими методами обработки и анализа данных, применения моделирования для воссоздания разномасштабных изменений и выявления сущности пространственно-временной организации ландшафтов.

Системный подход. С его помощью в ландшафтоведение внедряют моделирование - совокупность процедур построения эмпирических и теоретических моделей. Используя модели в процессе изучения ландшафтов, можно переносить полученные знания с моделей на натуру. Системный подход - система определенно упорядоченных процедур.

Картографический подход. Анализ карты в географии служит средством применения пространственно-временного сравнительного подхода. На картах фиксируют наблюдения, устанавливают по ним морфологическую структуру ландшафта (по полевым наблюдениям или дешифрированием аэрофотоматериалов), получая в результате ландшафтную карту, схему ландшафтного районирования. Карты - это знаковая пространственная модель геосистемы, полученная по определенным законам. В этом качестве она становится источником новой информации о свойствах ландшафта. Создание и анализ карты состоят из комплекса циклов: наблюдательных, технических, логических, измерительных. Большое значение имеют алгоритмизация и автоматизация процессов построения и изучения карты на основе математической теории распознавания образов.

Существует несколько определений географических информационных систем (ГИС), которые всесторонне характеризуют это понятие. Наиболее распространено определение ГИС как информационной системы, осуществляющей сбор, хранение, обработку и отображение пространственно-распределенной информации. ГИС объединяет информацию, содержащуюся на географических картах, с кадастровыми, экологическими и другими данными в зависимости от ее назначения.

Географические информационные системы включают в себя технологию для организации, хранения, представления и анализа (определения взаимоотношения) пространственных данных с помощью компьютера. Применение ГИС разнообразно: картография, землеустройство, мелиорация, лесоводство, экология, оценка состояния окружающей среды и др. ГИС позволяет интегрировать информацию по рассматриваемой проблеме, проводить аналитические исследования и служит основой для принятия более обоснованных решений, т. е. ее можно использовать в системах поддержки принятия решений (СППР).

Создание ГИС включает следующие этапы: создание (разработка) цифровых баз пространственных данных, связывание баз данных, визуализация всех видов географически привязанной информации, выполнение пространственного анализа, составление цифровых карт и отчетов, построение приложений для конкретного пользователя, составление сопроводительного обзора функций и возможностей.

Большая потребность в ГИС и рост популярности таких систем объясняются тем, что пространственные факторы являются составной частью повседневной человеческой жизни, а также тем, что реальный мир состоит из многих географических компонентов, которые могут быть представлены в качестве связанных наборов пространственных данных. ГИС обладают возможностью связывать различные наборы данных для рассматриваемой территории и выполнять операции над различными слоями данных (объединять, накладывать, создавать новые), так как в качестве объединяющего принципа они используют пространственное (географическое) положение всех данных. Объединение различных данных дает новую информацию для анализа, а следовательно, увеличивает ценность этих данных.