Среди наук о Земле. Ландшафтоведение и геоэкология

Место ландшафтоведения среди наук о Земле. Ландшафтоведение и геоэкология.

Соотношение понятий «географическая оболочка», «ландшафтная оболочка, «биосфера».

Определение термина «ландшафт», «природно-территориальный комплекс (ПТК)» и «геосистема».

Экосистема и геосистема.

Ландшафтоведение - часть физической географии, входящая в систему физико-географических наук (общее землеведение, страноведение, палеогеография, частные физико-географические науки), составляющая ядро этой системы.

Ландшафтоведение, объектом изучения которого является ландшафтная сфера, имеет свой ряд ландшафтоведческих наук: общее ландшафтоведение, морфология ландшафтов, геофизика ландшафтов, геохимия ландшафтов, ландшафтное картографирование.

Самую тесную связь ландшафтоведение имеет с частными физико-географическими науками (геоморфологией, климатологией, гидрологией, почвоведением и биогеографией).

Кроме собственных географических дисциплин, к ландшафтоведению близки другие науки о Земле, особенно геология, геофизика и геохимия. Так возникли науки геофизика ландшафта (изучает энергетику геосистем) и геохимия ландшафта (изучает миграции химических элементов в ландшафте)

Помимо этого ландшафтоведение опирается на фундаментальные природные законы, установленные физикой, химией и биологией.

Разберем последний аспект этой темы — связь ландшафтоведения и геоэкологии. Термин " экология" в буквальном переводе с греческого означает " наука о местообитании". Он был предложен еще в 1866 году немецким биологом Эрнстом Геккелем и стал применяться для характеристики взаимоотношения растений и животных с окружающей природной средой. Затем в рамках биологии зародилось учение об экологии, которое стало быстро развиваться на основе исследования взаимоотношений организмов и среды, сообществ и популяций этих организмов, а с 30-х годов прошлого века - и экосистем как природных комплексов, состоящих из совокупности живых организмов и окружающей их среды. Несколько позднее, с 50 - 60-х годов XX века, к экологическим стали относить все проблемы взаимоотношения человеческого общества и окружающей среды. Экология вышла за рамки биологии и превратилась в межпредметный комплекс научных направлений. Классическую экологию стали предлагать именовать биоэкологией. Ввиду того, что термин " экология" стал многозначным, прибавление к нему корня " гео" подчеркивает связь с географией. Термин " геоэкология" возник на Западе в 30-х годах прошлого века. Хотя интерес географии к подобной проблематике появился гораздо раньше. Собственно, именно география с самого начала своего возникновения занималась изучением среды обитания людей, взаимоотношениями человека и природы.

Из советских географов первым обратил внимание на необходимость исследования взаимосвязей географии и экологии акад. В.Б. Сочава в 1970 году. Постепенно сложилось и современное представление о геоэкологии, как о составной части большого междисциплинарного комплекса экологических проблем и сферы перекрытия географии и экологии. Геоэкологию можно определить как науку, изучающую необратимые процессы и явления в природной среде и биосфере, возникшие в результате интенсивного антропогенного воздействия, а также близкие и отдаленные во времени последствия этих воздействий.

Исходя из этого определения геоэкологии, ее связь с ландшафтоведением видится прежде всего в следующем. Ландшафтоведение изучает строение, морфологию, динамику природных ландшафтов, а геоэкология изучает ответную реакцию природных систем на антропогенное воздействие, используя достижения ландшафтоведения. Однако между геоэкологией и ландшафтоведением можно усмотреть и область перекрытия интересов, т.к. помимо природных, в курсе ландшафтоведения изучаются и природно-антропогенные ландшафты, созданные при непосредственном участии человека. К настоящему времени учение о геоэкологии нельзя считать сложившимся. Существует еще много неясностей в определении ее задач и границ и в формировании понятийного аппарата.

Соотношение понятий

" географическая оболочка", " ландшафтная оболочка", " биосфера

Термин " географическая оболочка" предложил академик А.А. Григорьев в 30-х годах прошлого века. Географическая оболочка - особая природная система, в которой взаимодействуют и находятся в единстве земная кора, гидросфера, атмосфера и биосфера. При более развернутом определении под географической оболочкой (ГО) понимают сложную, но упорядоченную иерархическую систему, отличающуюся от других оболочек тем, что материальные тела в ней могут находиться в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном. Физико-географические процессы в этой оболочке протекают под воздействием как солнечной, так и внутренних источников энергии. При этом все виды энергии, поступающие в нее, претерпевают трансформацию и частично консервируются. В пределах ГО происходит непрерывное и сложное взаимодействие, обмен веществом и энергией. Это относится и к населяющим ее живым организмам. Верхнюю и нижнюю границы географической оболочки разные ученые проводят по-разному. Согласно наиболее общепринятой точке зрения, верхняя граница ГО совпадает с озоновым слоем, расположенным на высоте 20 - 25 км. Нижнюю границу ГО совмещают с границей Мохоровичича (Мохо), отделяющей земную кору от мантии. Расположена граница Мохо в среднем на глубине 35 -40 км, а под горными массивами - на глубине 70 - 80 км. Таким образом, мощность географической оболочки составляет 50-100 км. Впоследствии были предложения о заменах термина " географическая оболочка". Так, А.Г. Исаченко (1962) предложил именовать географическую оболочку эпигеосферой (эпи - поверх), подчеркивая, что это наружная земная оболочка. И.Б. Забелин термином " биогеносфера" подчеркивал ее важнейшую особенность - жизнь в оболочке. Ю.К. Ефремов (1959) предложил географическую оболочку называть ландшафтной.

Нами принято, что ландшафтная оболочка (сфера) не тождественна географической, а имеет более узкие рамки. Ландшафтная оболочка (сфера) - наиболее весомая часть географической оболочки находящаяся у земной поверхности на контакте атмосферы, литосферы и гидросферы, своеобразный фокус сгущения жизни (Ф.Н.Мильков). Ландшафтная оболочка представляет собой качественно новое образование, которое нельзя отнести ни к одной из сфер. По сравнению с ГО ландшафтная оболочка очень тонкая. Ее мощность от нескольких десятков метров до 200 - 250 м и зависит от мощности коры выветривания и высоты растительного покрова.

Ландшафтная оболочка играет важную роль в жизни человека. Все продукты органического происхождения человек получает из ландшафтной оболочки. За пределами ландшафтной оболочки человек может находиться только временно (в космосе, под водой).

С понятием биосферы вы уже знакомы. Основные моменты, касающиеся зарождения, становления этого термина и самого учения о биосфере очень хорошо освещены в пособии Б.В. Пояркова и О.В. Бабаназаровой " Учение о биосфере" (2003). Напомню только, что само слово " биосфера" впервые появилось в трудах Ж.-Б. Ламарка, но он вкладывал в него совсем другой смысл. Термин биосфера связал с живыми организмами австрийский геолог Э. Зюсс в 1875 году. Только 60-х годах прошлого века выдающимся русским ученым В.И. Вернадским было создано стройное учение о биосфере как сфере распространения жизни и особой оболочке нашей планеты.

По В.И. Вернадскому, биосфера - это общепланетарная оболочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подверглась и подвергается ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, всю гидросферу, часть атмосферы и верхнюю часть литосферы. Пространственно биосфера заключена между озоновым слоем (20 - 25 км над поверхностью Земли) и нижним пределом распространения живых организмов в земной коре. Положение нижней границы биосферы (примерно 6 - 7 км в глубь земной коры) менее определенно, чем верхней, т.к. наши знания об области распространения жизни постепенно расширяются и примитивные живые организмы находят на глубинах, где, как предполагалось, их быть не должно из-за высоких температур горных пород.

Таким образом, биосфера занимает практически то же пространство, что и географическая оболочка. И этот факт некоторыми учеными рассматривается как основание для сомнений в целесообразности существования самого термина " географическая оболочка", были предложения объединить эти два термина в один. Другие ученые считают, что географическая оболочка и биосфера - разные понятия, т.к. в понятии биосфера внимание акцентируется на активной роли живого вещества. Аналогичная ситуация и с ландшафтной оболочкой и биосферой. Многими учеными ландшафтная оболочка рассматривается как равное биосфере понятие.

Несомненно, термин " биосфера" имеет больший вес для мировой науки, используется в различных отраслях знания и знаком каждому более или менее образованному человеку в отличие от термина " географическая оболочка". Но при изучении дисциплин географического цикла представляется целесообразным использовать оба этих понятия, т.к. термин " географическая оболочка" предполагает равное внимание ко всем сферам, входящим в ее состав, а при употреблении термина " биосфера" акцент изначально делается на изучение живого вещества, что не всегда справедливо.

Важным критерием разделения этих сфер может стать время их возникновения. Сначала возникла географическая оболочка, затем дифференцировалась ландшафтная сфера, после чего биосфера стала приобретать все большее влияние среди других сфер.

3. Определение терминов " ландшафт",

" природно-территориальный комплекс (ПТК)" и " геосистема"

Термин " ландшафт" имеет широкое международное признание.

Слово " ландшафт" заимствовано из немецкого языка (land -земля, schaft - взаимосвязь). В английском языке это слово обозначает картину природы, во французском - соответствует слову " пейзаж".

В научную литературу термин " ландшафт" был введен в 1805 году немецким географом А. Гомменером и означал совокупность обозреваемых из одной точки местностей, заключенных между ближайшими горами, лесами и другими частями Земли.

В настоящее время имеется 3 варианта трактовки содержания термина " ландшафт":

1. Ландшафт — общее понятие, аналогичное таким, как почва, рельеф, организм, климат;

2. Ландшафт — реально существующий участок земной поверхности, географический индивидуум и, следовательно, исходная территориальная единица в физико-географическом районировании;

3. Ландшафт - типологическая категория, аналогичная виду в биологии (например, тундровый, таежный, степной, саванныйи др. ландшафты).

При всех различиях определений ландшафта между ними есть сходство в самом главном - признании ландшафтных взаимосвязей между элементами природы в реально существующих на земной поверхности комплексах.

Ландшафт - относительно однородный участок географической оболочки, отличающийся закономерным сочетанием ее компонентов и явлений, характером взаимосвязей, особенностями сочетания и связей более мелких территориальных единиц (Н.А.Солнцев). Природные компоненты - основные составные части природных систем (от фации до ландшафтной оболочки включительно), взаимосвязанные между собой процессами обмена веществом, энергией, информацией. Под природными компонентами понимают:

1) массы твердой земной коры;

2) массы гидросферы (поверхностные и подземные воды на суше);

3) воздушные массы атмосферы;

4) биоту - сообщества организмов;

5) почву.

Таким образом, ландшафт пятикомпонентен. Часто вместо масс твердой земной коры в качестве компонента называют рельеф, а вместо воздушных масс - климат. Это вполне допустимо, но необходимо помнить, что и рельеф, и климат не являются телами материальными. Первое - это внешняя форма земли, а второе - совокупность определенных метеорологических характеристик, зависящих от географического положения территории и особенностей общей циркуляции атмосферы.

Ученому - ландшафтоведу для характеристики ландшафта необходимы сведения из геоморфологии, гидрологии, метеорологии, ботаники, почвоведения и др. частных географических дисциплин. Таким образом, ландшафтоведение " работает" на интеграцию географических знаний.

Природно-территориальный комплекс (ПТК) можно определить как пространственно-временную систему географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое.

ПТК имеет сложную организацию. Для него характерна вертикальная ярусная структура, которую создают компоненты, и горизонтальная, состоящая из природных комплексов более низкого ранга.

Во многих случаях термины " ландшафт" и " природно-территориальный комплекс" взаимозаменяемы и являются синонимами, но есть и отличия. В частности, термин " ПТК" не используется при физико-географическом районировании, т.е. не имеет иерархической и пространственной размерности.

Термин ПТК, в отличие от ландшафта, значительно реже используется как общее понятие.

В 1963 году В.Б. Сочава предложил именовать объекты, изучаемые физической географией, геосистемами. Понятие " геосистема" охватывает весь иерархический ряд природных географических единств - от географической оболочки до ее элементарных структурных подразделений. Геосистема - более широкое понятие, чем ПТК, т.к. последнее применимо лишь к отдельным частям географической оболочки, ее территориальным подразделениям, но не распространяется на ГО в целом.

Такое соотношение геосистемы и ПТК является следствием того, что понятие системы имеет более широкий характер, чем комплекс.

Система - совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих определенную целостность, единство. Целостность системы также называют эмерджентностью.

Всякий комплекс есть система, но не о каждой системе можно сказать, что она представляет собой комплекс.

Чтобы говорить о системе, достаточно иметь хотя бы два объекта, с которыми существуют какие-либо взаимоотношения, например, почва - растительность, атмосфера - гидросфера. Один и тот же объект может участвовать в различных системах. Различные системы могут перекрываться, и в этом проявляется связь различных предметов и явлений. Понятие же " комплекс" (с лат. " сплетение, очень тесное соединение частей целого" ) предполагает не любой, а строго определенный набор взаимосвязанных блоков (компонентов). В ПТК должны входить некоторые обязательные компоненты. Отсутствие хотя бы одного из них разрушает комплекс. Достаточно представить себе ПТК без геологического фундамента или без почвы. Комплекс может быть только полным, хотя в целях научного исследования можно избирательно рассматривать частные связи между компонентами в любых сочетаниях. И если элементы системы могут быть как бы случайными один по отношению к другому, то элементы комплекса, по крайней мере, природно-территориального, должны находиться в генетической связи.

Любой ПТК можно именовать геосистемой. Среди геосистем существует своя иерархия, свои уровни организации.

Ф.Н. Мильков различает три уровня организации геосистем:

1) Планетарный - соответствует географической оболочке.

2) Региональный - физико-географические зоны, секторы, страны, провинции и др.

3) Локальный - относительно простые ПТК, из которых построены региональные геосистемы - урочища, фации.

Геосистема и ПТК характеризуются рядом свойств и качеств.

Важнейшее свойство любой геосистемы - ее целостность . Из взаимодействия компонентов возникает качественно новое образование, которое не могло бы возникнуть при механическом сложении рельефа, климата, природных вод и т.д. Особое качество геосистем - их способность продуцировать биомассу.

Своеобразным " продуктом" наземных геосистем и одним из ярких проявлений их целостности служит почва. Если бы солнечное тепло, вода, материнские породы и живые организмы не взаимодействовали между собой, то никакой почвы бы не было.

Целостность геосистемы проявляется в ее относительной автономности и устойчивости к внешним воздействиям, в наличии объективных естественных границ, упорядоченности структуры, большей тесноте внутренних связей по сравнению с внешними.

Геосистемы относятся к категории открытых систем, это значит, что они пронизаны потоками вещества и энергии, связывающими их с внешней средой.

В геосистемах происходит непрерывный обмен и преобразование вещества и энергии. Всю совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации энергии, вещества, а также информации в геосистеме можно назвать ее функционированием. Функционирование геосистемы слагается из трансформации солнечной энергии, влагооборота, геохимического круговорота, биологического метаболизма и механического перемещения материала под действием силы тяжести.

Структура геосистемы - сложное понятие. Ее определяют как пространственно-временную организацию или как взаимное расположение частей и способы их соединения.

Пространственный аспект структуры геосистемы состоит в упорядоченности взаимного расположения ее частей. Различают структуру вертикальную (или радиальную) и горизонтальную (или латеральную). Но понятие структуры предполагает не просто взаимное расположение составных частей, а также способы их соединения. Соответственно, различают две системы внутренних связей в ПТК - вертикальную, т.е. межкомпонентную, и горизонтальную, т.е. межсистемную.

Примеры вертикальных системообразующих связей (потоков) в геосистеме:

1) Выпадение атмосферных осадков и их фильтрация в почву и грунтовые воды.

2) Взаимосвязь между содержанием химических элементов в почвах и почвенных растворах и в растениях, на них произрастающих.

3) Осаждение различных взвесей на дне водоема.

Примеры горизонтальных потоков вещества в геосистеме:

1) Водный и твердый сток различных водотоков.

2) Эоловый перенос пыли, аэрозолей, спор, бактерий и т.д.

3) Механическая дифференциация твердого материала вдоль склона.

В понятие структуры геосистемы следует включить и определенный закономерный набор ее состояний, ритмически сменяющихся в пределах некоторого интервала времени (сезонные изменения). Этот отрезок времени называется характерным временем геосистемы и им является один год: минимальный промежуток, в течение которого можно наблюдать все типичные структурные элементы и состояния геосистемы.

Все пространственные и временные элементы структуры геосистемы составляют ее инвариант. Инвариант - это совокупность устойчивых характерных черт системы, позволяющая отличить данную систем от всех остальных. Еще короче можно сказать, что инвариант - это каркас или матрица ландшафта ( А.Г.Исаченко).

Например, для Среднерусской возвышенности характерен тип урочищ карстовых воронок. Инвариантом этого типа урочиш является его диагностический признак - резко выраженная на местности замкнутая отрицательная форма рельефа в виде конусообразной воронки.

Эти карстовые воронки могут быть образованы в отложениях писчего мела или в известняках, могут быть облесены или быть покрыты луговой растительностью. В этих случаях мы имеемразные варианты или разновидности одного и того же инварианта - урочища карстовых воронок.

В процессе функционирования видовые варианты могут сменить друг друга - не заросшая растительностью меловая воронка трансформироваться в лугово-степную, а лугово-степная в лесную, инвариант же при этом (карстовая воронка как таковая) останется неизменным.

Но при определенных условиях наблюдается и смена инварианта. В результате заиления карстовая воронка в одном случае может превратиться в озеро, в другом - в неглубокую степную западину. Но эта смена инварианта означает и смену одного типа урочищ другим. У локальных геосистем размерности урочища или фации инвариантом чаще всего является литогенная основа.

Динамика геосистемы - изменения системы, которые имеют обратимый характер и не приводят к перестройке ее структуры. К динамике относят главным образом циклические изменения, происходящие в рамках одного инварианта (суточные, сезонные), а также восстановительные смены состояний, возникающие после нарушения геосистемы внешними факторами (в т.ч. хозяйственной деятельностью человека). Динамические изменения говорят об определенной способности геосистемы возвращаться к исходному состоянию, т.е. об ее устойчивости. От динамики следует отличать эволюционные изменения геосистемы, т.е. развитие. Развитие - направленное (необратимое) изменение, приводящее к коренной перестройке структуры, т.е. к появлению новой геосистемы. Прогрессивное развитие присуще всем геосистемам. Перестройка локальных ПТК может происходить на глазах человека - зарастание озер, заболачивание лесов, возникновение оврагов, осушение болот и т.д.

В процессе своего развития ПТК проходят 3 фазы. Первая фаза - зарождения и становления - характеризуется приспособлением живого вещества к субстрату, причем воздействие биоты на субстрат невелико. Вторая фаза - активное и сильное воздействие живого вещества на условия его местообитания. Третья фаза - глубокая трансформация субстрата, приводящая к появлению нового ПТК (по К.В. Пашкангу).

Кроме внутренних причин, на развитие ПТК влияют и внешние: космические, общеземные (тектоника, общая циркуляция атмосферы) и местные (влияние соседних ПТК). Совокупная деятельность внешних и внутренних факторов приводит в конечном итоге к смене одного ПТК другим.

Большое влияние на ПТК стала оказывать человеческая деятельность. Это приводит к тому, что ПТК изменяются, появился даже термин природно-антропогенный комплекс (техногенный комплекс), в котором наряду с природными компонентами появляется общество и явления, связанные с его деятельностью. В настоящее время ПТК нередко рассматривают как сложную систему, состоящую из 2 подсистем: природной и антропогенной.

С развитием идей о воздействии человека на окружающую среду возникла концепция природно-производственной геосистемы, где сопряженно изучаются природная и производственная составляющие в природно-антропогенных ландшафтах. Здесь человек рассматривается в социальной, культурной, экономической и техногенной сферах.

Экосистема и геосистема

Одна из особенностей современной географии - ее экологизация, особое внимание к изучению проблем взаимодействия человека и природной среды.

Экосистема - любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое на основе взаимозависимости между отдельными экологическими компонентами. Экосистемы изучаются экологией, входящей в состав дисциплин биологического цикла. Выделяют микроэкосистемы (кочка на болоте), мезоэкосистемы (луг, пруд, лес), макроэкосистемы (океан, континент), есть также глобальная экосистема - биосфера. Часто экосистема рассматривается как синоним биогеоценоза, хотя биогеоценоз - часть биосферы, однородная природная система функционально взаимосвязанных живых организмов с абиотической средой.

В результате активной хозяйственной деятельности общества происходят значительные изменения экосистем и превращение их в техногенные (осушенные болота, подтопленные земли, вырубленные леса).

Природная система, изучаемая географией, называется геосистемой - особого рода материальной системой состоящей из природных и социально-экономических компонентов, территории.

Экосистема и геосистема имеют сходства и различия. Сходство состоит в одинаковом составе биотических и абиотических компонентов, входящих в обе эти системы.

Различия этих систем выражаются в характере связей. В геосистеме связи между компонентами равнозначные, т.е. в равной степени изучаются рельеф, климат, воды, почва, биота. В экосистеме заложена идея о принципиальном неравенстве компонентов, входящих в нее. В центре изучения экосистемы растительные и животные сообщества и все связи в экосистеме изучаются по линии растительные и живые сообщества - абиотический компонент природы. Связи между абиотическими компонентами остаются вне поля зрения.

Другое отличие экосистемы от геосистемы состоит в том, что экосистема как бы безразмерна, т.е. не имеет строгого объема. В экосистеме рассматривается и берлога медведя, нора лисы, водоем. При таком широком и неопределенном объеме некоторые категории экосистем могут не совпадать с геосистемами.

Последнее различие может проявляться в том, что в геосистеме в отличие от экосистемы появляются новые компоненты, такие как население, хозяйственные объекты и др.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒