1. Основные понятия

1.1. Ландшафт и геосистема

Природа есть всеобщая система, состоящая: 1) из естественных, в том числе измененных человеком, предметов и явлений. 2) из технических сооружений, рассматриваемых с точки зрения тех свойств, которые влияют на окружающую среду (местоположения, объема, веса, цвета и т. д.), но не их внутренних функций и структуры и 3) из самих людей как биологического вида (но не их общественных отношений).

Компоненты природы суть ее части, однородные по агрегатному составу, а также по наличию или отсутствию проявлений жизни. Компонентами природы являются межзвездный газ, межпланетный ионизированный газ (плазма), атомарный газ, обычные (молекулярные) газы, жидкости (на Земле – вода), лед и снег, горные породы (вещество земной коры), вещество мантии, вещество ядра, органо-минеральные смеси (почва), растения, животные и технические сооружения (с указанной точки зрения). Между компонентами известны переходы, например: между минералами и жидкостями – битумы, смолы и т. п., между минералами и газами – дымы, между жидкостями и газами – туманы и даже между живыми и неживыми компонентами – вирусы. Климат – многолетний режим погоды и рельеф – внешняя форма горных пород и почв, компонентами природы не являются, ибо все компоненты – материальные тела, а климат и рельеф – свойства: первый – воздушных масс, второй – земной коры.

Чтобы комплексы возникли, необходимо взаимодействие нескольких компонентов, по крайней мере двух. Наиболее тесное соприкосновение и взаимное проникновение компонентов наблюдается, как известно, вблизи поверхности твердой Земли (Григорьев, 1946, 1966 а). Итак:

Природный комплекс – это пространственно ограниченный набор компонентов, объединенный относительно тесным взаимодействием. Природные комплексы бывают полными, т. е. включающими все имеющиеся в данном месте компоненты, или частными, т. е. включающими только часть компонентов, наиболее тесно связанных ил представляющих особый интерес для целей исследования. Таким образом, в частный комплекс могут включаться те или иные стороны и свойства природы по нашему желанию. Наиболее часто подвергаются рассмотрению следующие частные комплексы: гидрометеорологический, геолого-геоморфологический, гидрогеоморфологический, почвенно-геоморфологический, почвенно-биологический. Природные комплексы ни с определенным размером, ни со степенью сложности 7 не связаны. 8

Хорошую сводку определений системы дают В. М. Гохман и др. (1971, стр. 66). Наиболее точное определение, оно же наиболее краткое, принадлежит Л. Берталанфи: «Система есть комплекс элементов, находящихся во взаимодействии» Все остальные повторяют ту же мысль с небольшими отклонениями. А. Д. Арманд (1971, стр. 15), стремясь подчеркнуть условный характер выделения систем, определяет их как «произвольный набор взаимодействующих элементов». Системе придаются качества, неявно присутствующие во всех комплексах; способность делиться на подсистемы и в свою очередь входить в системы высшего порядка (иерархичность), обладание большим содержанием, чем сумма содержания подсистем, наличие прямых и обратных связей, непрерывность развития (Михеева, 1971, стр. 83), структурность, т. е. наличие определенной организации. Системный подход может быть применен при изучении как статики, так и динамики природных комплексов. Геосистемы могут быть и малыми, и большими, простыми и сложными. Многие системы являются саморегулирующимися или самоорганизующимися (Арманд А. Д., 1971, стр. 16-17; Спектор, 1971, стр. 89). Не только в органическом мире, например при существовании системы хищник – жертва, но и в мире неорганическом при наличии отрицательных обратных связей геосистемы обладают тенденцией к сохранению status quo, как бы склонностью к консервации. Это свойство базируется на широко распространенном в природе принципе Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, воздействовать, изменяя какое-нибудь из условий, определяющих это равновесие, то оно сместится в том направлении, при котором эффект произведенного воздействия уменьшится. 9

2. Ландшафтоведение и точные науки

2.3. Систематизация первичных данных

Рис 13. Хроноизоплеты влажности почвы в функции времени и глубины (по Афанасьевой, 1966, стр. 81). Цифры у изолиний – влажность в процентах, римские внизу – месяц, наверху – гистограмма осадков и кривая температур. 73

 

 

Рис. 14. Треугольная диаграмма компонентов луговой растительности (по Ткаченко, 1956, стр. 208). Значки с цифрами: треугольники – пастбища, прямоугольники – залежи. 74

В последние годы появилось значительное количество географов, применяющих статистику, выпускаются даже целые сборники, целиком основанные на статистических исследованиях, как, например, «Топология степных геосистем» (1970). Правда, ландшафтоведы при этом обычно идут не дальше анализа двусторонних межкомпонентных связей. Но такой подход на первых порах резонен.

Опасность, мне кажется, в другом: ландшафтоведы, увлеченные мощным аппаратом математической статистики, начинают видеть в ней самоцель и, выведя кучу коэффициентов корреляции, успокаиваются на этом, как будто результат, к которому они стремились, уже достигнут. Между тем получен только полуфабрикат. Методы статистики не раскрывают никаких истин, они ничего не говорят о причинах взаимосвязей, о структуре ландшафта, о направленности влияний. Они только указывают путь поиска: здесь надо искать закономерность, а вот этот путь – ложный, на него не стоит тратить силы. Они подобны охотничьей собаке – наводят на след зверя, иногда даже могут загнать его на дерево, но снять его оттуда все же должен охотник, и притом другими средствами. В данном случае речь идет о «снятии» с помощью других математических и физических дисциплин или с помощью содержательного географического анализа, раскрывающего скрытый механизм процессов. Впрочем, это относится только к теоретическим исследованиям. В прикладных целях установление коэффициента корреляции или регрессии может быть достаточным завершением исследования. 75

5. Географические классификации

5.1. Упорядочение понятий

Начнем с уточнения некоторых понятий, которыми нам придется пользоваться в дальнейшем. Разделение всей совокупности объектов, связанных известным сходством, ранжированных по какому-либо признаку и соподчиненных так, что низший ранг относится к высшему, как часть к целому, называется систематизацией. Таким образом, систематизация – наиболее широкое понятие: «установление порядка между частями целого на основе определенных закономерностей, принципов или правил» («Систематизация», 1956, стр. 160). Классификацией я буду называть разделение на группы предметов, однородных в каком-либо отношении. Классифицировать можно науки, геосферы, компоненты, типы ландшафта, климата, рельефа и т. д., но нельзя сопоставлять в одной классификации, скажем, аридный климат с горным рельефом, так как они не имеют ни одного общего существенного свойства. Классификация есть «горизонтальное» разделение объектов, равных по рангу. Таксономией называется, наоборот, «вертикальное» разделение объектов, их подчинение, или иерархия. Таксономия создает возможность многоступенных классификаций. Перечисление не всех возможных объектов на данной ступени классификации, а только тех, которые фактически имеются в исследуемой группе или районе, т. е. процесс их выделения, называется типизацией, а самая совокупность, множество выделенных таким образом единиц, – типологией. Группировкой называется объединение объектов, в каком-либо отношении сходных или как-либо зависимых друг от друга. 138

5.3. Наглядность классификаций

 

Рис. 36. Переход качественной решетки в количественную и последней в вариаграмму. В качестве примера взяты экологические условия существования лесостепной растительности в функции тепла и влаги. Границы схематические. 155

 

Рис. 37. Дерево фактических возможностей для ландшафта небольшого участка Курской области. 1. Конечные классификационные признаки. 2. Промежуточные классификационные признаки. Одинаковые цифры в кружках показывают, что выше продолжаются ветви графа, нанесенные только в разветвлении одной из ветвей. 3. Указатель бифуркации признаков: показывает, какие классификационные признаки применены при выделении типов ландшафта, соответствующих разветвлениям вышеуказанных номеров. 157

6. Районирование

6.1. Типологическое районирование

Полное районирование с нанесением границ ареалов нужно только для последней практической цели – вынесения рекомендаций. Поскольку хозяйственное использование не может варьировать бесконечно и обычно бывает ограничено несколькими стандартными приемами, оно нуждается в точном определении границ, для которых действительны данные рекомендации и за которыми изменение условий становится настолько значительным, что нужны уже новые рекомендации. Для других чисто научных выводов границы не нужны, так как само по себе изменение ландшафта не представляет принципиального интереса, а тип процессов, который должен изучаться, изучается в типичной точке. Несколько утрируя, можно сказать, что если практические выводы распространяются на площади, то научные привязаны к точке.

Для научных целей можно произвести «очагирование» территории, даже не производя отбивку и оконтуривание всего ареала. Ю. К. Ефремов (1960) пишет, что для этого достаточно приблизительно наметить «пятно», т. е. очаг, являющийся наиболее типичным представителем ареала. В свое время я предлагал способ нахождения центров очагов или ядер типичности по двум классификационным признакам. На вариаграмме связи я находил центры тяжести соответствующих контуров, а затем относил их по «обратным адресам» на карту (Арманд Д. Л., 1950, стр. 47). Этот способ подразумевал предварительное районирование. В тех случаях, когда оно не нужно, можно просто предъявить к ядру условия, более жесткие, чем предъявляемые классификацией, причем но любому количеству признаков. Например:

Таблица 6.1. Выделение ядер типичности лесного ландшафта

7. Физико-экологическое направление в ландшафтоведении

7.4. Природный комплекс

7.1. Познавательные задачи и методы

Что, собственно, надо знать ландшафтоведу, основательно изучающему ландшафт? Очень многое. Возьмем два примера.

1. Эрозия. Ландшафтовед должен ответить на следующие вопросы. Осадки какой интенсивности и продолжительности способны сформировать потоки, при которых начинается движение частиц почвы и при которых происходит разрушение дерна? Какова начальная водопроницаемость почв и насколько она уменьшается по мере продолжения дождя? При каком режиме зимы к моменту снеготаяния поверхностный слой почв бывает талым и при каком – мерзлым? Сколько воды в снеге накапливается в мало- и многоснежные зимы? Как быстро тает снег и как снеготаяние влияет на эрозию? Как быстро происходит смыв почв? Как реагируют на сток различные горизонты почвы? Что способствует концентрации стока и вызывает начало размыва? Как образуется, какую конфигурацию имеет первичная сеть водороин? При каких условиях происходит смена стадий развития эрозионных, форм: водороин, промоин, оврагов? Как глубо202ко проникают фильтрующиеся воды осадков и выклиниваются ли они в оврагах? Если выклиниваются, то как это отзывается на росте оврагов? Образуют ли овраги водобойные колодцы и если да, то какой высоты и на каком расстоянии? Каковы откосы оврагов: осыпные, обвальные, оползневые? При каких условиях в оврагах начинается аккумуляция аллювия и зарастание склонов? Из каких видов состоят пионеры зарастания? И многое другое.

2. Нападение листовертки на дубовый лес. Сколько лет продолжается вспышка популяции листовертки и чем она была вызвана? Какова средняя численность листовертки на одно дерево? Какие ярусы деревьев ею больше всего поражаются? Какие погодные условия способствуют ее развитию и какие ее подавляют? Какова фенология вида: срок выхода гусениц из яичек, окукливания, выхода бабочек, кладки яиц? Какой процент или долю листвы поедают гусеницы? Какова дальнейшая трофическая цепь: едят ли птицы гусениц и бабочек, есть ли у них враги среди других насекомых, паразиты? Происходит ли вторичное облиствение дуба и если происходит, то когда? Вызывает ли уничтожение листвы замедление роста или плодоношения, размножение грибковых заболеваний, усыхание деревьев? Как отзывается осветление яруса крон листоверткой на травяной, кустарниковой растительности? Как влияет переработка фитомассы в экскременты гусениц на почвообразовательный процесс и жизнь почвенной фауны? Почему и когда происходит затухание вспышки? И опять же многое другое. 203

Рис. 50. Схема взаимосвязей равнинного ландшафта в умеренном поясе. Штрих-пунктирные линии – связи биотических компонентов, пунктирные – то же абиотических, сплошные – то же между биотическими и абиотическими. Черные кружки – тройные связи. Линии за рамкой – переход вещества через границу ландшафта. вклейка

Важен вопрос об определении места и времени наблюдений. Как я упоминал, для выбора репрезентативных точек необходимо произвести районирование площади, значительно превосходящей площадь размещения пунктов наблюдения. После изготовления типологической карты желательно составить список типов ландшафта (видов, разновидностей и т. д.), выписать их в порядке убывающих площадей и взять в качестве ключей посильное количество наиболее распространенных типов (Арманд Д. Л. и др., 1972, стр. 32-33). К ним можно добавить и мало распространенные, но почему-либо особенно интересные типы. Такая привязка позволит потом пересчитать результаты опытов и наблюдений на имеющиеся площади типов ландшафта и на единицу площади (га, кв. км). Кроме того, иерархический ряд типов ландшафта позволит заключить, какое из выявленных его свойств репрезентативно только для вида, а какое – для рода, секции ландшафта и т. д. В частности, при составлении 6алансов можно будет пересчитать их на определенные объемы 6алансируемого вещества.

Вопрос о времени наблюдений должен решаться с учетом естественных природных циклов, а также интенсивности наблюдаемого явления. Если нивелировку эпейрогенического поднятия или измерения роста оврагов достаточно производить раз в 10 лет, то обычные ландшафтные наблюдения требуют повторения по крайней мере раз в год. По мере возможности их надо дробить на ежесезонные, ежемесячные, ежедекадные и т. д. Если наблюдения над растительностью и энтомофауной достаточно приурочивать к вегетационному, а над снегом – к зимнему периоду, то атмосфера, вода, фауна позвоночных и почвы (промерзание) должны служить объектом круглогодичных наблюдений. Для каждого вида животных особенно важны сроки, определяемые его биологическим ритмом. В активные периоды их надо учащать. Но все же желательно, чтобы некоторые сроки наблюдений за разными объектами, хотя бы годовые и сезонные, совпадали. Только в этом случае можно свести воедино различные балансы. 206

Учет минерального питания можно производить методом последовательных анализов почвы или выяснения обогащения тем или иным минералом самого растения при анализе его зольных остатков. Надо только учитывать неравномерность поступления отдельных элементов в течение года и возможность приноса их Большое значение имеет флористическое богатство. Оно увеличивает коэффициент полезного действия растительного покрова Расположение растений в виде ряда вертикальных синузий – светолюбивые наверху, а все более теневыносливые внизу или с тонкими линейными листьями наверху, а широкими округлыми внизу – позволяет фитоценозу улавливать максимум света до полного поглощения солнечного луча.

Поэтому подсчет числа видов на площади стационара является обязательным этапом работ его коллектива. В этом вопросе опять сталкиваются структура сообщества и функции его элементов. Знание количества видов необходимо для определения взаимоотношений и роли каждого вида в сообществе. Однако подсчет числа видов даже на площади порядка гектара представляет значительную трудность. Это относится также и к видам членистоногих, особенно живущих в почве. Так как просмотреть все растения или всех насекомых даже на такой площади невозможно, то Е. Одум (1968, стр. 46) рекомендует следующую эмпирическую формулу: , где S – искомое число видов, N – подсчитанное число особей.

График для нахождения числа видов строится следующим образом (рис. 53). На оси ординат откладывается простая шкала оси абсцисс – логарифмическая. Если на 1 кв. м найдено 5 видов, а на 10 кв. м – 10, то это дает нам две точки – М₁ и М₂, через которые проводится прямая Так как в гектаре 10⁴ квадратных метров, то вероятное число видов на площади в 1 га будет 25, на квадратном километре – 35 и т. д. Метод основан на предположении, что число особей пропорционально площадям, что позволяет заменить его числом квадратных метров. 217

 

 

 

Рис. 53. Определение числа видов на большой площади по подсчету особей на пробной площадке (по методу Е. Одума). 218

7.4. Природный комплекс

Рис. 55. Комплексный профиль. R – балансовое сальдо, LE – потери на испарение, Т_0,5 – средняя температура на высоте 0,5 м, Т_1,5 – то же на высоте 1,5 м. Растительные ассоциации: 1 – ковыльно-прямокостровая, 2 – трясунковая, 3 – чемерицевая, 4 – котовниковая, 5 – ковыльно-шалфейная. Продуктивность пропорциональна высоте (шкала справа). Почвы: 6 – чернозем типичный, 7 – выщелоченный, 8 – оподзоленный, 9 – карбонатный, 10 – лугово-черноземные почвы. Мощность горизонта А+В₁ – в масштабе (шкала справа). Породы: 11 – двуслойный нанос (суглинок и супесь), 12 – известняк. G – гумус, W – влажность почвы. 232-233

8. Конструктивное ландшафтоведение

8.3. Сельский ландшафт

Итак, не говоря о «нейтрализации» городов, т. е. максимальном насыщении их светом, воздухом, водой и зеленью, что выходит за рамки настоящей работы, проблема сельских местностей сводится к организации производственной зоны, рекреационной зоны – назовем ее природными парками – и заповедников.

Производственная зона, занимающая подавляющую часть территории, определяет благосостояние населения, от нее в первую очередь зависит тонус жизни планеты и ее внешний габитус. Следовательно, ее же должна обслуживать основная часть ландшафтоведов. Целенаправленное районирование, кадастр земельных угодий, разработка проектов преобразования природы – все это или исключительно их области, или области, в которых они должны принимать первоочередное участие.

При составлении проектов не следует бояться коренного преобразования природы. Половинчатость невыгодна и некрасива. Если человек нарушил естественную прелесть природы, то он должен заменить ее красотой и прочностью изделий своих рук. Такие изменения, как постройка ирригационных систем, террасирование, создание сети лесных полос, помимо того что сильно повышают рентабельность сельского хозяйства, могут иметь и более отдаленные последствия. Они позволяют вводить в культуру новые растения, в изменившихся условиях легко образуются новые сорта.

Желательно, чтобы дальнейший рост валовой продукции сельского хозяйства происходил в большей степени за счет роста урожайности, чем за счет увеличения площади пашни.

Продуктивность культурных растений ниже, чем диких. Когда участок луга заменяется пашней, доля биомассы, приходящейся на человека, увеличивается, но общая биологическая – уменьшается. Это объясняется тем, что хотя культурное растение лучше использует падающий на него солнечный луч, чем дикое, но сообщество культурных растений не имеет такой многоярусной структуры, как естественный травостой, и потому улавливает меньшую долю лучей, больше пропускает их на почву (Грин и др., 1970). Некоторые народы, еще практикующие ручное земледелие, преодолевают этот недостаток комбинированным посевом нескольких культур. Очевидно, этот прием сыграет большую роль в повышении урожайности, когда будет найден способ их раздельной механизированной уборки. 260

Следует заметить, что контурная вспашка с чередованием культур на разных террасах, равно как и мелкая нарезка полей, разделенных лесными или травяными полосами, является лучшим средством не только против эрозии, но и против вредителей, так же как и введение севооборотов вместо монокультур. Важно, чтоб паразиты не находили себе пищи на соседних полях и чтобы следующая генерация попадала в условия другой, несъедобной для нее культуры. Бескрайние однородные поля и повторение культур в следующем году способствуют вспышкам популяций вредителей, с которыми потом не справиться никакими инсектицидами. Хорошие результаты дает также своевременная и технически правильная обработка земли (Павлов, 1969, стр. 90-94).

Коренные преобразования природы должны быть экономически оправданы. Человек может поднимать воду на горы и орошать горные склоны, он может приостановить эрозию путем постройки террас, он может защитить посевы от ветра с помощью кулис, наконец, он может имитировать лучший климат, выращивая растения в парниках или оранжереях гораздо севернее границы их естественного распространения. Но каждый раз, когда мы гладим природу против шерсти, нам приходится затрачивать много труда и средств на преодоление неблагоприятных условий. Это благородная работа, но всегда надо задаваться вопросом: оправдана ли она экономически? Если мы собираемся террасировать склон, чтобы сажать на нем картошку, то надо подсчитать, не выгоднее ли использовать террасы под более ценную культуру или, не террасируя, посеять на склоне траву, чтобы получить высокий укос? Иными словами: не выгоднее ли погладить природу по шерсти? Немецкие специалисты по обустройству ландшафта утверждают, что, чем тщательнее мы будем изыскивать пути преобразования природы, подходящие к каждому варианту ландшафта, тем более культурное хозяйство мы получим.

Приспособление к ландшафту возможно только при многоотраслевом хозяйстве. При возделывании какой-либо одной культуры или хотя бы одного севооборота будет «работать» не вся территория. Участки, не приспособленные к избранной культуре, будут давать малый урожай, хотя бы их обрабатывали теми же приемами, как и остальные массивы. Критерием сходства условий обычно служат сходные почвы. Как только харак262тер почв меняется, должен изменяться состав культур или по крайней мере приемы земледелия.

Э. Бохниг пишет, что современные сельскохозяйственные предприятия в противоположность прежним землевладельцам при размещении угодий не ставят перед собой эстетических целей. Они преследуют только утилитарные задачи географически и биологически правильного размещения культурных растений (Восhnig, 1962, стр. 13-14). Это, конечно, так, и это можно понять. Но это пренебрежение эстетикой временное. Когда будут удовлетворены насущные нужды и общий культурный уровень поднимется, появится и потребность в красоте, которая будет постепенно распространяться от собственного палисадника на все владения колхоза. И я думаю, что ландшафтоведы сумеют внести свой вклад в эту добрую тенденцию. Тем более что для этого надо будет очень немногое добавить к их проектам, ведь рациональное обычно красиво само по себе. Недаром даже на заводах работают теперь специалисты по промышленной эстетике, добиваясь придания красивой формы таким прозаическим вещам, как станки и подъемные краны.

В статье Г. Хаазе (Нааsе, 1967, стр. 672-673) рекомендуется трехступенный подход к проблеме: 1) широкое научное картирование по всем признакам, полезным для сельского хозяйства, без точной специализации; 2) превращение научных представлений в доступную для агрономов форму; 3) выбор территорий, экономически и технически оправдывающих проведение определенных мероприятий.

После обсуждения принципиальных вопросов в немецких работах по организации ландшафта следуют практические указания по размещению и нарезке полей, организации контурной пахоты, укреплению склонов, залужению оврагов и балок, террасированию и т. д. Приводятся карты и фотографии хозяйств до реорганизации и после (см. например, Восhnig, 1962, стр. 154-157; Jоасhim u. а., 1961, стр. 49).

В ГДР большое внимание уделяется разведению саженых лесов и Flurhоlzаnbаu – полевому лесоразведению. Под последним подразумевается мероприятие, соединяющее в себе и защитное лесоразведение, и промышленное использование неудобей, и эстетическое оформление ландшафта. Лесом засаживаются все неиспользуемые пространства: даже небольшой косогор, который можно бы распахать, но с угрозой получить смыв почв, склон балки, выход песков или камней, границы полей, угодий или владений, полосу отчуждения каждой самой малой полевой дороги. В сумме в каждом хозяйстве набирается немало леса, который можно эксплуатировать. Поэтому сажают почти исключительно фруктовые деревья и быстрорастущие тополя, которых в употреблении находятся десятки видов – для каждой почвы свой. Тополя сажают в разные сроки, чтобы вырубка не оставляла участок ландшафта голым. 263

Рис. 64. План природно-хозяйственного районирования колхоза. 1 – I категория пахотопригодности; 2 – II категория; 3 – III категория; 4 – незаболоченные участки поймы; 5 – склоны лощин, балок; 6 – запущенные сады или кустарники; 7 – заболоченные участки поймы; 8 – населенные пункты; 9 – границы полей; 10 – границы колхоза. 266-267

Рис. 65. Проект организации территории колхоза. Севообороты: 1 – полевой; 2 – кормовой; 3 – прифермерский; 4 – лугово-овощной на пойме; 5 – сенокосы; 6 – пастбища; 7 – сады; 8 – леса существующие; 9 – проектируемые; 10 – лесные полосы; 11 – римские цифры – номера полей, индексы – номера бригадных участков: п – полевой, к – кормовой, с – луго-овощной, ф – прифермерские севообороты; внизу – площадь поля в гектарах; 12 – направление пахоты; 13 – животноводческие фермы; 14 – граница землепользования колхоза. Жирные линии – населенные пункты, рядом – приусадебные участки. 268-269

Рис. 66. «Поляризованная биосфера» на равнине (по Родоману, 1973, стр. 16-17). 1 – городские историко-архитектурные заповедники; 2 – общественное обслуживание и утилитарные пути сообщения; 3 – постоянные жилища и промышленность; 4 – сельское хозяйство высокой и средней интенсивности; 5 – естественные пастбища, лесная промышленность, рекреационные парки; 6 – природные заповедники; 7 – турбазы и туристские дороги. 272