Лекция № 1. Введение, цели и задачи ландшафтоведения

Лекция №1

Тема № 1. Введение, цели и задачи ландшафтоведения

Цели и задачи ландшафтоведения

Многие естественные науки при изучении природы географической оболочки рассматривают ее отдельные компоненты (горные породы, почвы, воды, воздух, рельеф, биоту), являющиеся фрагментами сфер, ее слагающих, – литосферы, атмосферы, гидросферы, биосферы. Лишь физическая география изучает все части сфер географической оболочки и ее природные компоненты как единое целое в их взаимосвязи и взаимодействии, в соответствии, с чем она делится на две ветви:

1) Общую физическую географию, или общее землеведение;

2) Региональную физическую географию, или ландшафтоведение.

Термин ландшафтоведение (die Landschaftkunde) впервые, по свидетельству немецкого ученого Карла Тролля, предложили в 1884 г. Оппель и в 1885 г. Виммер для названия новой отрасли наук о Земли.

Ландшафтоведение, как и любая наука, появилось не в одночасье. Время его рождения относят к разным датам (в интервале 25-30 лет) и связывают с исследованиями Василия Васильевича Докучаева (конец 80-х – начало 90-х гг. XIX в.), Георгия Николаевича Высоцкого (1903), Александра Александровича Борзова (1912), Льва Семеновича Берга (1913).

Ландшафтоведение – наука, изучающая природные и антропогенные ландшафты, или природно-территориальные комплексы, – геосистемы регионального и локального ранга как структурные части географической оболочки. Ландшафтоведение – часть физической географии; следовательно, строго говоря, у него не может быть особого объекта исследования, отличного от объекта физической географии в целом.

Объектом исследования ландшафтоведения является ландшафтная сфера как сложный многоуровневый природно-территориальный комплекс (ПТК).

Предметами исследования ландшафтоведения в таком случае будут

1) локальные и региональные комплексы разных типов;

2) морфологическая структура ПТК и их организация;

3) функционирование и динамика природно-территориальных комплексов;

4) антропогенная трансформация и формирование природных ландшафтов и др.

Ландшафтоведение как самостоятельная наука стоит в одном ряду с такими частными физико-географическими науками, как гидрология, климатология, геоморфология, биогеография, почвоведение и др. Каждая из этих наук внесла определенный вклад в развитие ландшафтоведения. В свою очередь, идея о природно-территориальном комплексе легла в основу ландшафтного подхода к изучению отдельных компонентов природы.

Кроме географических дисциплин, к ландшафтоведению близки и другие науки о Земле, в особенности геология, а также геофизика и геохимия. На стыке ландшафтоведения с последними, возникли новые отрасли науки (дочерние дисциплины ландшафтоведения) – геохимия ландшафтов и геофизика ландшафтов.

Геохимия ландшафта – один из разделов ландшафтоведения, занимающийся изучением закономерностей миграции, рассеяния и концентрации химических элементов в ландшафтных комплексах. Основной метод изучения – метод сопряженного анализа.

Теоретические основы геохимии ландшафта были разработаны в 40-х гг. XX в. Б.Б. Полыновым. В эти годы в науке разрабатываются основы учения о водной, воздушной, биогенной миграции химических элементов. В 60-е гг. устанавливаются принципы и методы классификации геохимических ландшафтов, разрабатывается идея геохимических барьеров (Мария Альфредовна Глазовская, Александр Ильич Перельман и др.). С 70-х гг. интенсивно развиваются исследования геохимии техногенных ландшафтов (Николай Сергеевич Касимов, Владимир Алексеевич Алексеенко, Ирина Анатольевна Авессаломова и др.)

Геофизика ландшафтов – особое направление в ландшафтоведении; стало развиваться в 60–80-е гг. XX в. Занимается изучением массоэнергообмена и передачи информации в ландшафтах.

По происхождению геофизика ландшафта – наука пограничная, так как она методами физики решает задачи географии. У ее истоков стояли Андрей Александрович Григорьев, Михаил Иванович Будыко, Давид Львович Арманд, позже – Николай Леванович Беручашвили, Алексей Давидович Арманд, Кирилл Николаевич Дьяконов и др.

Основная форма организации работ в геофизике ландшафтов – это получение экспериментальных данных в ходе полустационарных и стационарных исследований.

В центре внимания геофизики ландшафта находятся вопросы взаимодействия абиогенных компонентов, изучаемые по результатам балансов.

Метод балансов позволяет рассматривать потоки вещества и энергии, поступающие в ПТК и выходящие из него, а также внутренние преобразования и связи процессов внутри комплекса. Среди множества балансов наибольшее распространение получили радиационный, тепловой и водный.

Помимо этого, ландшафтоведение тесно связано с экологией. Появилось новое научное направление – ландшафтная экология.

Ландшафтная экология изучает взаимодействие биотической составляющей ландшафта с абиотической и социально-экономической средой. Термин «ландшафтная экология» введен в 1939 г. немецким ученым К. Троллем. Введение понятия ландшафтной экологии способствовало сближению ландшафтных и социально-экологических подходов в изучении пространственно-временного взаимодействия природных процессов и явлений в рамках экосистемы.

Для ландшафтоведов представляет большой интерес научные исследования по биологическому метаболизму, трофическим цепям. В то же время выводы экологов приобретают большую значимость и конкретность, если они опираются на строгую географическую территориальную иерархию, на географо-картографический метод и другие представления, подходы и методы, присущие географической науке.

Значителен круг вопросов, которыми можно определить задачи ландшафтоведения.

Основные из них перечислены ниже.

1. Изучение и картографирование ПТК.

Эта задача очень актуальна, так как ландшафтные карты находят широкое использование в изыскательских, проектных и научно-исследовательских работах.

2. Типизация и классификация ландшафтов.

Имеет важное теоретическое значение.

3. Внутриландшафтный синтез.

Изучение взаимодействия структурно-генетического, эволюционного и функционально-динамического направлений. Предполагает выяснение истории формирования ПТК, закономерностей их развития для составления ландшафтного прогноза. Познание структуры ландшафтов помогает установить внутренние взаимосвязи ПТК.

4. Расширение полевых и реанимация стационарных исследований по унифицированной программе.

5. Разработка методов использования дистанционной многоканальной информации с относительно высоким разрешением и методов ее анализа.

6. Развитие теории и методологии ландшафтного планирования и управления .

Данная задача подразумевает;

• оценку воздействия хозяйственной деятельности человека на ландшафты;

• решение проблем ландшафтного нормирования;

• сохранение ландшафтного разнообразия;

• решение проблем природных (экологических) рисков и страхования;

• комплексную оценку земель и природных ресурсов;

• оптимизацию размещения производственной и иной деятельности.

На протяжении всей истории ландшафтоведение было связано с практическими потребностями общества. Природные комплексы составляют жизненную среду человечества. От их благополучия зависит бесперебойное воспроизводство таких жизненно важных ресурсов человечества, как свободный кислород, вода, почвенное плодородие и биомасса.

Проблема взаимодействия природы и общества в связи с решением насущных народнохозяйственных задач и необходимостью охраны и оптимизации природной среды в последние десятилетия становится центральной в географических исследованиях и рассматривается как с теоретических, так и сугубо прикладных позиций.

Решительный поворот физико-географических исследований к рассмотрению вопросов, непосредственно связанных с народным хозяйством, породил прикладные направления в ландшафтоведении – сельскохозяйственное, в том числе мелиоративное, медицинское, рекреационное, градостроительное и др.

Каждый вид прикладных комплексных физико-географических исследований имеет свои конкретные задачи и особенности и нуждается в специфических методических приемах. Вместе с тем все они имеют единую «генеральную» цель, общую методологическую основу, основные этапы исследования, а также единые методы.

Общность цели заключается в том, чтобы подвести под природопользование комплексную научную базу. Методологическая основа прикладных исследований состоит в признании объективности существования единой системы «природа-общество» и возможности познания как всей системы в целом, так и каждой из слагающих их подсистем в качестве самостоятельного целого.

Изучение природной подсистемы ведут не только ландшафтоведы, но и специалисты других естественных наук. Однако простым суммированием данных различных наук невозможно получить полную характеристику природно-территориальных единств. Поэтому комплексные физико-географические исследования общенаучного типа, специально нацеленные на выявление закономерностей пространственного размещения, сложности структуры, динамических и функциональных аспектов ПТК, должны стать основой любого вида прикладных исследований для целей рационального природопользования.

Общеисторические этапы и предпосылки развития науки о ландшафтах (ландшафтоведения)

I этап. Накопление знаний и фактов об особенностях природы разных территорий, о размещении природных объектов и явлений на земной поверхности и простых взаимосвязях в природе Земли. III век до н. э. - XVIII век н. э. (р и с. 1.2).

Рис. 1.2. Отдельные факты и разрозненная информация о территориях

Предпосылки к развитию физической географии и зарождению представлений о взаимосвязях в природной среде:

естественные предпосылки (наблюдения и накопление знаний о пространственной изменчивости лика Земли, круговоротах воды, землеописаниях);

социальные предпосылки (требования практики - освоение и завоевание новых земель, торговля).

Наиболее заметные исследования, результаты: натурфилософские обобщения Аристотеля о процессах и взаимосвязях в природе Земли, его труд «Метеорологика». Великие географические открытия XV-XVII веков, позволившие увидеть связи между различными свойствами природы открываемых территорий, выделение относительно однородных в природном и хозяйственном планах регионов (районирование).

II этап. Анализ накопленных фактов и знаний, их сравнение и сопоставление, оценка, поиски и выявление простых территориальных связей между свойствами разных природных компонентов. XVIII-XIX века н. э.

Предпосылки развития физической географии на данном этапе:

естественные предпосылки (открытие новых закономерностей, фактов, методов исследований в смежных науках - биологии, геологии и других);

социально-экономические предпосылки (заказы государства на природно-хозяйственное районирование территории России для лучшего управления и хозяйственного освоения отдаленных районов).

Научные экспедиции Российской академии наук (1768-1784 гг.); Александр Гумбольдт, его идеи о взаимосвязях природных явлений на Земле, в частности, в живой и неживой природе, научный труд «Космос»; Ч. Дарвин и его эволюционное учение; труд профессора Казанского университета Эдуарда Александровича Эверсмана «Естественная история Оренбургского края»; эколого-географические обобщения проф. Николая Алексеевича Северцова (1855 г.) по Воронежской губернии, природно-хозяйственное районирование, или «естественное деление земной поверхности на относительно однородные в природном плане участки; сведения о широтной и высотной поясности на Земле».

III этап. Обобщение накопленных знаний и фактов, их синтез, группировка, построение моно- и полисистемных моделей ландшафтов. Разработка теорий. Середина XIX-XX веков

Моносистемная модель ПТК. ПТК состоят из взаимосвязанной территориально устойчивой совокупности природных компонентов, свойства которых обладают взаимной пространственно-временной обусловленностью (рис. 1.4 а).

Полисистемная модель ПТК. ПТК состоят из определенным образом взаимосвязанной и взаимообусловленной территориально устойчивой совокупности природных комплексов более мелких рангов, функционирующих как единое целое. ПТК любой территории образуют сложную иерархическую ландшафтную или физико-географическую систему (рис. 1.4 б).

Рис. 1.4. Модели природных территориальных комплексов:

а - моносистемная; б - полисистемная (А - атмосфера; Б - биота; Г - гидросфера; Л - литосфера; П - почва)

Естественно-научные предпосылки развития и основные результаты: разработка эволюционного учения, выделение и развитие экологии как науки о всеобщих связях в живой и неживой природе; разработка идей профессора В.В. Докучаева (1846-1903 гг.) о почве как продукте длительного совместного развития компонентов живой и неживой природы, «почва - зеркало ландшафта»; научно-практическая школа В.В. Докучаева - это физико-географическое обобщение, синтез и развитие идеи о новой географической науке, которая призвана заниматься изучением взаимосвязей и соотношений между всеми природными компонентами - «учение о ландшафте». Формулирование и развитие В.В. Докучаевым учения о природных, или естественно-исторических зонах природы - «зональность - мировой закон» (1898-1900 гг.). Ученики и сотрудники докучаевской научной школы: Лев Семенович Берг, Андрей Николаевич Краснов, Георгий Федорович Морозов, Георгий Николаевич Высоцкий, Владимир Иванович Вернадский, Борис Борисович Полынов и др. Лев Семенович Берг (1913 г.) создает первое зональное районирование России, где вводится понятие «ландшафтных зон». В это же время Андреем Николаевичем Красновым, Г.Ф. Морозовым, Г.Н. Высоцким, Лев Семенович Бергом разрабатываются, формулируются и вводятся понятия географического, или ландшафтного комплекса; Лев Семенович Берг определил «ландшафт как область, в которой характер рельефа, климата, растительного и почвенного покрова сливаются в единое гармоничное целое, типически повторяющееся на протяжении известной зоны земли*. Г.Н. Высоцкий разрабатывает и вводит количественный критерий (соотношение тепла и влаги) для выделения природных зон. Часть ученых (Роберт Иванович Аболин и др.) работают над проблемами дифференциации и иерархической организации ландшафтных комплексов. Разрабатываются различные схемы физико-географического (ландшафтного) районирования территории России с использованием зонального, секторного и провинциального принципов дифференциации территории. Разрабатываются и опробываются практические подходы к полевой ландшафтной съемке (картированию) территорий, а также развиваются представления об элементарном ландшафте, или ПТК. Это важные ландшафтные направления, над которыми работали ученые первой половины XX века (Борис Борисович Полынов, Степан Петрович Крашенинников, Иван Васильевич Ларин и др.). В 1930 году выходит книга Лев Семенович Берга с изложением основ учения о ландшафте. Типологическая и региональная (индивидуальная) трактовка понятия ландшафт, разработка представлений о ландшафте, его элементарных (фациях или эпифациях) и более сложных (урочищах) составных «морфологических» частях (ПТК) - важные вехи в развитии ландшафтоведения. Разработка Владимиром Николаевичем Сукачевым в 40-х годах представлений о биогеоценозах, близких по смысловому содержанию к фациям. Формирование московской ландшафтной школы в МГУ под руководством профессора Николая Адольфовича Солнцева. Разработка Б.Б. Полыновым (1944-1946 гг.) основ геохимии ландшафтов. Введение учения о ландшафте в учебные планы университетов. Зарождение различных научных физико-географических и ландшафтных школ: в МГУ - физико-географического районирования и морфологии ландшафтов (рук. Николай Андреевич Гвоздецкий, Николай Адольфович Солнцев); геохимии ландшафтов (рук. Мария Альфредовна Глазовская, Александр Ильич Перельман); в Ленинграде - ландшафтного картирования, типологии и морфологии ландшафтов (рук. Анатолий Григорьевич Исаченко); в Воронежском университете - ландшафтного картирования, типологии и антропогенного ландшафта (рук. Николай Федорович Мильков) и др. Разработка представлений о моно- и полисистемных моделях ландшафтов (Давид Львович Арманд

Социальные предпосылки: становление и развитие капитализма, сопровождающееся территориальным разделением труда и заказами на природное районирование территорий с целью более рационального использования их природных ресурсов; экспедиции Академии наук в черноземные области с целью разработки методов борьбы с засухами и другими неблагоприятными природными явлениями, а также изучения возможностей лесоразведения в степной зоне. В период после 1917 года перестройка экономики СССР на плановых началах сопровождалась большими экспедициями по изучению естественных производительных сил в разных экономических районах страны, заказами на физико-географическое и природно-хозяйственное районирование различных территорий, на ландшафтное картирование с целью освоения новых сельскохозяйственных земель переселенцами, ландшафтно-индикационными исследованиями для водообеспечения пастбищ и осваиваемых земель.

IV этап. Включение теории ландшафтоведения в общую теорию и методологию науки. Вторая половина XX века.

Естественно-научные предпосылки развития: использование физико-математических, геохимических, биофизических и биохимических, балансовых, системных методов и моделей при исследовании ландшафтов, развитие системных представлений о ландшафтах; формирование научной школы структурно-динамического геосистемного исследования ландшафтов (Иркутск, рук. - академик В.Б. Сочава). Развитие представлений о ландшафтных комплексах как геосистемах различного типа. Развитие ландшафтно-экологических исследований и представлений о ландшафтах как геоэкосистемных образованиях, компьютеризация процессов сбора, хранения, обработки и обобщения ландшафтной информации. В 1963 году В.Б. Сочава предложил именовать объекты ландшафтных исследований ‑ геосистемами. Это понятие - более широкое, чем ПТК, поэтому оно, подчеркивая системную организацию природы в целом, лучше вписывается в общую методологию науки. Выделяют три основных уровня организации геосистем: планетарный, региональный и локальный (топологический), вводят понятия структуры, состояния и организации геосистем, их динамики как смены состояний, устойчивости. Ученые, внесшие наиболее существенный вклад в развитие ландшафтной теории на этом этапе: Д.Л. и А.Д. Арманд, Виктор Борисович Сочава, М.А. Глазовская, А.И. Перельман, А.Г. Исаченко, Виктор Арсеньевич Николаев, А.А. Крауклис.

Социальные предпосылки: совершенствование научно-технической базы ландшафтных исследований, заказы на ландшафтно-экологические и физико-географические оценки и обоснование разномасштабных проектов хозяйственного освоения территорий и размещения промышленных объектов в регионах (с целью освоения целинных земель, перераспределения стока северных рек, мелиорации сельскохозяйственных угодий, размещения объектов энергетики, металлургии), отраслевое планирование и проектирование в регионах, отраслевые и региональные комплексные схемы охраны природы и т.д.

Общие направления развития и формирования ландшафтоведческих представлений о ПТК, или геосистемах.

1.Подход сверху (дедуктивный) - разделение территорий на относительно однородные участки (районирование) на основании обобщенных знаний и фактов о тех или иных районах Земли. Часто проводится по одному или нескольким «ведущим» факторам. При этом последовательно сверху вниз крупные районы делятся на все более мелкие (рис. 1.6).

2.Подход снизу (индуктивный) - исследование и анализ локальных и мелкорегиональных взаимосвязей между природными компонентами на конкретных территориях, выделение устойчивых сочетаний компонентов и природных комплексов, изучение организации локальных геосистем и их картирование на местности (в поле), их группировка в ПТК более крупных рангов (рис. 1.7)