Устойчивость ландшафтов

Устойчивость – это одно из основополагающих понятий экологии ландшафтов. Проблема устойчивости имеет сугубо практическое происхождение. Тема устойчивости и предельно допустимых нагрузок стала актуальной в связи с утратой ландшафтами части своих полезных для общества свойств в результате хозяйственной деятельности человека, т.е. с разрушением природной составляющей ландшафтов, продолжающей выполнять основную функцию регулирования. Пока это не было столь явным, не было и попыток постановки такой проблемы. В случае, если когда-нибудь регулирование целиком станет функцией антропогенной составляющей, то и вопрос в данном виде перестанет быть актуальным.

В.С.Преображенский (1983), говоря о статусе проблемы устойчивости, обратил внимание на то, что она не имела самостоятельного положения, а рассматривалась как бы попутно. Это действительно так. Исследования, проводимые под руководством В.Б.Сочавы и А.А.Крауклиса значительно расширили наши представления об инварианте геосистем, о серийно-динамических рядах элементарных геомер, т.е. «работали» на проблему устойчивости. Другой пример: изучение влияния водохранилищ на ландшафты. Эти исследования позволили выявить зоны, подзоны, пояса влияния, их высотные и горизонтальные границы, направления трансформации геосистем, т.е. также как бы попутно рассматривалась проблема устойчивости ландшафтов под влиянием создания водохранилищ (антропогенного фактора).

Устойчивость ландшафта – это свойство геосистемы сохранять свою структуру и характер функционирования при изменяющихся условиях его среды (Охрана ландшафтов, 1982). Устойчивость можно рассматривать в структурном и функциональном аспектах. Устойчивость в аспекте вертикальной и горизонтальной структуры геосистемы отражает форму постоянства объекта, которое задается соответствующим инвариантом. Устойчивость в аспекте функционирования отражает форму развития объекта через смены суточных, сезонных, годовых состояний, через преобразовательную и стабилизирующую динамику, в основе которой лежит отрицательная обратная связь (Дьяконов, 1974). Генезис возмущающих геосистему факторов (механических, химических, физических, биологических) может быть как естественным – извержение вулкана, аномалии атмосферного увлажнения и солнечной активности, землетрясения, так и антропогенными – деградация пастбищ от неумеренного выпаса скота, засоление почв при орошении, антропогенный термокарст.

Понятие устойчивость, заимствованное из техники, было распространено на ландшафты в начале 80-х годов. Это связано с резко возросшим интересом к проблемам сохранения свойств ландшафтов как ресурсовоспроизводящих систем. Уже к началу 90-х годов насчитывалось более 60 определений устойчивости (Дьяконов, 1991). Охарактеризуем кратко различные взгляды на понятие устойчивости, основываясь, в основном на литературном обзоре А.Д.Арманда (1983).

Устойчивость, как вероятность сохранения данного объекта в течение некоторого времени (Глазовская, 1983). Устойчивость – это способность легко «пропускать» сквозь систему загрязнители, так как они за время воздействия не успевают оказать вредного влияния на систему (Глазовская, 1983). Устойчивость – это способность «глушить» внешний сигнал, многократно передавая его от одного элемента к другому; стабильность состояния во времени, инертность (Пузаченко, 1983). Устойчивость – это способность восстанавливать прежнее состояние после возмущения (Преображенский, 1983; Пузаченко, 1983). Устойчивость – это способность сохранять некоторые жизненно важные параметры на определенном уровне за счет гибкости других параметров, гомеостаз (Новосельцев, 1983). Устойчивость – это способность сохранять производственную функцию в социально-экономической системе (Преображенский, 1983; Куприянова, 1983). Устойчивость – это способность возвращаться после возмущения в исходное состояние, с которым связан гомеостаз геосистемы; возводить «уровни обороны» против шума (А.Арманд, 1983).

Итак, из приведенных определений устойчивости следует, что она может рассматриваться в отношении отдельных природных явлений и процессов, факторов, круговоротов веществ, потоков энергии по цепям питания, причем как в связи хозяйственной деятельностью человека, так и вне ее.

Целесообразно различать устойчивость природных и антропогенных ландшафтов. Под устойчивостью природных и полуприродных геосистем понимается их способность сохранять под влиянием внешних (природных и антропогенных) воздействий свою структуру. Снятие антропогенной нагрузки в этом случае приведет к возврату геосистемы в практически прежнее состояние за счет ее саморегулирования.

Устойчивостью природно-антропогенных геосистем чаще всего называют способность их, испытывая внешние воздействия, продолжать выполнять социально-экономические функции (ресурсовоспроизводство, средовоспроизводство) в заданных пределах. Устойчивость таких систем обеспечивается сочетанием процессов управления и саморегуляции.

Устойчивость геосистем оценивается путем выяснения устойчивости свойств компонентов, а также пространственных и временных аспектов структуры геосистем.

Устойчивость природных геосистем по отношению к различным видам антропогенного воздействия, по существу, связана только с фундаментальными природными законами и соответственно может быть трех видов: физическая, химическая и биологическая (С.Г.Покровский, 2001).

Физическая устойчивость как основа динамического равновесия определяется, прежде всего, подводимым к геосистемам внешним потоком энергии. Постоянство колебаний его характеристик во времени и создает устойчивость. Увеличение амплитуды колебаний нарушает сложившееся равновесие внутри отдельных компонентов геосистем и внешние взаимосвязи между ними. Поэтому устойчивое физическое «состояние» сохраняется не при постоянном потоке энергии, а применительно к природным геосистемам при постоянстве колебаний этого потока во времени.

Химическая устойчивость зависит от направленности, степени и скорости превращения веществ, составляющих материальный мир. Такие процессы в геосистемах могут сопровождаться (или не сопровождаться) изменениями их состава и строения. Равновесие поддерживается опять же постоянством колебаний во времени химических параметров воздуха, воды, живых организмов, почв, а также стабильностью и постоянством «химического обмена» между компонентами геосистемы.

Биологическая устойчивость также присуща геосистемам. Особо следует подчеркнуть, что она относится не к отдельным особям, а к популяции, т.е. к совокупности особей одного вида, в течение большого числа поколений населяющих определенное пространство. Несмотря на то, что человечество с его «разумом» выделилось из биоты благодаря своей «осознанной» деятельности и стало, согласно В.И.Вернадскому, «геологической силой», значение биологической устойчивости любой геосистемы не меньше физической и химической.

Безусловно, все три вида устойчивости тесно связаны между собой, однако насколько «потеря» одной из них приводит к «потерям» остальных – вопрос сложный, и в разных географических условиях ответ на него может быть разным.

По мнению К.Н.Дъяконова (1991) решения проблемы устойчивости можно достигнуть путем последовательного изучения пяти относительно самостоятельных задач. Первая из них – это сопряженный анализ пространственно-временной изменчивости показателей геосистем на «входе» и «выходе». Поскольку ландшафты– это системы открытые с элементами гомеостаза, то анализ пространственной и особенно временной структуры внешних (входных) сигналов приобретает важное значение. Все воздействия могут быть охарактеризованы силой, напряженностью потока и хроноорганизацией. Пространственно-временная организация проявляется в том, что внешние факторы и связанные с ними процессы разного пространственного масштаба и разной длительности характеризуются качественным своеобразием, приводящим к существованию разнокачественных объектов. Поэтому так важен учет характера внешнего воздействия. Они могут быть эпизодическими, носящими характер импульса, который в зависимости от силы способен переводить геосистему в новое состояние или не сказываться на ее функционировании и структуре. Периодические, а чаще всего квазипериодические влияния могут быть описаны характерным временем, частотой и длиной волны.

Вторая задача решения проблемы устойчивости – анализ изменчивости круговорота вещества и устойчивости взаимодействия потоков вещества и энергии. Задача чрезвычайно трудоемкая из-за необходимости проведения многолетних стационарных исследований (Дьяконов, 1991).

Третья задача – определение изменчивости показателей геосистем (экосистем) по трофическим цепям и роли гетеротрофов как фактора устойчивости. Р.И.Злотин (1989) показал, что функции гетеротрофов в качестве фактора устойчивости необходимо рассматривать в четырех аспектах в зависимости от: 1) масштаба времени, 2) масштаба пространства (фации или пространственного сочетания геосистем), 3) типа геосистемы (наземной или аквальной), 4) возмущающего фактора (природного или антропогенного) (Дьяконов, 1991).

Гетеротрофный механизм устойчивости геосистем в первую очередь определяется типом питания, которых Р.И.Злотиным выделено 24. Тип питания коррелирует уровень первичной биологической продуктивности. Первичная продукция служит в наземных геосистемах основным источником энергии для гетеротрофов. Гетеротрофы поддерживают гомеостаз биотической системы, т.е. способность сохранять относительное постоянство своей структурно-функциональной организации.

Гетеротрофы характеризуются различной специализацией в отношении выполнения функции устойчивости. Например, сапрофаги, обеспечивающие функционирование детритных цепей, своей трофической деятельностью способствуют увеличению их пропускной способности, что поддерживает устойчивость не только автотрофно-гетеротрофной биотической системы, но и всей элементарной геосистемы (фации), включая почвенный блок.

В эволюционном масштабе времени возрастает стабилизирующая функция биоты, на что указывал еще В.Б.Сочава. Биота преобразует абиотические компоненты и процессы в сторону, благоприятную для развития самой биотической системы. Р.И.Злотин (1989) приводит яркий пример средообразующей функции гетеротрофов – роющей деятельности млекопитающих и некоторых групп беспозвоночных: «Мощный вертикальный профиль типичных черноземов в европейской лесостепи – результат не столько глубокого проникновения корневых систем растений или периодически промывного режима, сколько непрерывный многовековой роющей деятельности почвенных животных – дождевых червей и грызунов (слепышей и сурков). В зонах, расположенных южнее лесостепи, наблюдается резкое снижение мощности прогумусированной толщи, что находит удовлетворительное объяснение в пониженном здесь обилии и активности указанных групп землероев».

Сложность решения третьей задачи в сравнении с двумя предыдущими заключается в необходимости учета информационных связей, проявляющихся в процессах опыления, переноса биологически активных веществ и т.д.

Подытоживая роль гетеротрофов в устойчивости ландшафтов, приходим к выводу, что нарушения структуры антропогенных геосистем сопровождается полной или частичной утратой гетеротрофами регуляторных функций; при этом они нередко оказывают дестабилизирующее действие на организацию антропогенной геосистемы.

Четвертая задача касается выявления критических значений каждого из компонентов системы в отдельности, пространственно-временных экстремальных характеристик и предельно допустимых норм антропогенных экстремальных влияний. Одной из наиболее актуальных проблем в этом отношении является установление пределов геохимической и биогехимической совместимости техногенных и естественных потоков вещества для каждого из компонентов ландшафта, обладающих своим характерным временем, а, следовательно, своей рекурперацией (термин А.А.Величко). Правило рекурперации гласит «геосистема тем быстрее способна к восстановлению, чем меньшим характерным временем обладает компонента, наиболее ощутимо испытавшее внешнее воздействие» (Величко, 1989).

Наконец, пятая задача, наиболее сложная, - выявление пространственно-временной изменчивости и устойчивости ареалов геосистем, их пространственной структуры как результата функционирования. Говоря об устойчивости ландшафтов необходимы две существенные оговорки: о каком ранге систем идет речь и каковы принципы выделения иерархии геосистем. Поэтому исследуя устойчивость систем разных иерархических уровней, необходимо нахождение строгого физической обусловленности геометрии геосистем (их рисунка) и т.д. Геометрический и математический анализ рисунка геосистем разных рангов – это первый шаг на пути к научному объяснению устойчивости геосистем (Дьяконов, 1991).

Одним из аспектов проблемы устойчивости выступает выявление инерционности различных геосистем к внешним воздействиям. Характеристикой инерционности служит их географическая масса – М. По аналогии с классической механикой, массу геосистем следует определить как отношение действующей из вне на систему силы – F и связанными с ней процессами различного масштаба, к вызываемому ею географическому ускорению – G, показывающему, в какой степени система отреагировала на внешнее воздействие: G=F/M. Если равнодействующая внешних сил равна нулю (или они постоянны), то на первый план выходит такой механизм организации геосистем как саморазвитие.

Термин «надежность» не синоним термина устойчивость (Дьяконов, 1979). Надежность геосистем (приводных и природно-антропогенных) – это их способность на конкретном этапе развития общества выполнять общественно-социальные функции. Главнейшие из которых – производственные, оздоровительные, эстетические, оборонительные, научные. Устойчивость геосистем в известной мере определяет их надежность, но понятия эти принципиально различны, поскольку устойчивость понимается как природная категория, а надежность как природно-социальная. Например, пляжи Черноморского побережья Кавказа – это системы в природном отношении неустойчивы, но в целом геосистемы побережья как тип природного комплекса надежны в отношении выполнения рекреационных функций. Ряд геосистем по своим природным свойствам может быть одновременно надежным (по производственным функциям) и не надежным по другим.

Устойчивость не означает абсолютной стабильности, неподвижности. Напротив, она предполагает колебания вокруг некоторого среднего состояния, т.е. подвижное равновесие. Надо полагать, что чем шире естественный «привычный» диапазон состояний, тем меньше риск подвергнуться необратимой трансформации при аномальных внешних воздействиях. Например, ландшафты экваториальных лесов, существующие длительное время в стабильных и узко ограниченных условиях теплообеспеченности и увлажнения, менее приспособлены к резким аномалиям этих условий, чем ландшафты умеренных широт. Однако противостоять подобным аномалиям позволяют внутренние механизмы саморегулирования, присущие различным ландшафтам. Благодаря отрицательным обратным связям эффект внешних воздействий «гасится» или, во всяком случае, ослабляется. Один из простых случаев: уменьшение стока в бессточное озеро вызывает сокращение площади зеркала, а тем самым – испарения, и таким образом восстанавливается водный баланс (устанавливается новое подвижное равновесие).

В саморегулировании ландшафтов большую роль играет биота – важнейший стабилизирующий фактор благодаря ее мобильности, широкой приспособляемости к абиотическим факторам, способности восстанавливаться и создавать внутреннюю среду со специфическими режимами – световым, тепловым, водным, минеральным. Так, упомянутый выше экваториальный лес противостоит интенсивному вымыванию элементов минерального питания из почвы путем накопления их в биомассе и интенсификации внутреннего оборота элементов. (Это свойство присуще в большей или меньшей степени и другим лесным сообществам). Отсюда следует, что высокая интенсивность биологического круговорота и соответственно биологическая продуктивность служит одним из существенных условий и показателей устойчивости геосистем.

Роль других компонентов в поддержании устойчивости неоднозначна и подчас противоречива. Климат и влагооборот быстро реагируют на входные воздействия и сами по себе крайне неустойчивы, но быстро восстанавливаются. Твердый фундамент – один из наиболее устойчивых компонентов, но в случае нарушения не способен восстанавливаться и поэтому его нарушение (в основном в результате денудации) ведет к необратимым изменениям в ландшафте. Стабильность твердого фундамента, таким образом, важная предпосылка устойчивости ландшафта, но основным стабилизирующим фактором, поддерживающим гравитационное равновесие в системе и препятствующим денудации, служит растительный покров. Следовательно, и с этой точки зрения следует признать, что в механизме саморегулирования ландшафта биоте принадлежит ведущая роль.

Вопрос о мере устойчивости ландшафта, по существу, мало обсуждается в научной литературе. Исходя из сказанного, можно в первом приближении считать косвенной мерой устойчивости запасы биомассы в ландшафте и ее продуктивность. Поскольку же эти показатели определяются в первую очередь соотношением теплообеспеченности и увлажнения, то оптимальное соотношение этих двух факторов должно, по-видимому, рассматриваться как важный критерий устойчивости.

Необходимо подчеркнуть, что устойчивость всякого ландшафта, разумеется, относительная и имеет свои пределы. Рано или поздно ландшафт подвергнется трансформации в ходе своего развития. Любая система устойчива при сохранении важнейших параметров внешней среды. При сохранении определенной стабильности зональных и азональных условий, все современные ландшафты будут оставаться устойчивыми, и диапазон параметров внешней среды, от которых зависит их устойчивость, в общих чертах известен. Но в каждом отдельном случае порог устойчивости, т.е. критические значения каждого конкретного возмущающего фактора, предстоит выяснить. В этом состоит одна из нерешенных задач современной науки.

Степень устойчивости геосистем пропорциональна их рангу. Фации наименее устойчивы к внешним воздействиям и наименее долговечны. Ландшафт – система значительно более устойчивая, о чем наглядно показывают наблюдения над его реакцией на преднамеренное и непреднамеренное вторжение человека с его хозяйственной деятельностью.

Устойчивость геосистем к техногенным воздействиям. Всякая геосистема приспособлена к определенной природной среде в рамках которой она устойчива и нормально функционирует. Многие техногенные факторы, особенно так называемые загрязнения не имеют аналогов в природе и устойчивость геосистем к подобным возмущающим факторам имеет специфический характер. Разнообразие техногенных воздействий на геосистемы намного превосходит набор возможных возмущений природного происхождения. Устойчивость геосистем приходится рассматривать в отношении каждого фактора в отдельно, так что число возможных ситуаций оказывается весьма значительным. В каждой конкретной ситуации механизмы устойчивости и ее порог имеют свои особенности, и в каждом конкретном случае следует искать «слабое звено» и стабилизирующие факторы.

В механизме устойчивости геосистем против техногенных нагрузок роль отдельных компонентов, процессов или свойств может оказаться неоднозначной и даже противоречивой. Так, с точки зрения противодействия техногенному химическому загрязнению благоприятными внутренними факторами следует считать интенсивный сток и большую скорость ветра. Но те же факторы благоприятствуют эрозии и дефляции, т.е. определяют неустойчивость геосистемы к механическому воздействию. Критерии устойчивости к химическому и механическому воздействию в значительной степени исключают друг друга. Даже такой общепризнанный стабилизирующий фактор, как растительный покров, может играть при химическом загрязнении отрицательную роль, поскольку способен аккумулировать вредные соединения и элементы.

Один из аспектов этой проблемы – устойчивость геосистем к загрязнению биохимически активными техногенными веществами (пестицидами, нефтепродуктами) – обстоятельно исследован М.А.Глазовской и ее сотрудниками (1983). В данном случае устойчивость определяется условиями разложения, рассеяния и удаления привнесенных в геосистему веществ. В свою очередь, условия разложения зависят от количества поступающей солнечной энергии и особо ее ультрафиолетовой части как катализатора фотохимических реакций, от гидротермического режима почв (с которым связана микробиологическая деятельность), окислительно-восстановительных и щелочных условий почв и вод. В целом перечисленные факторы изменяются зонально, и соответственно скорость самоочищения уменьшается на территории СНГ с севера на юг. Однако локальные закономерности более сложны: многие морфологические структурные части ландшафта (например, болота) играют роль геохимических барьеров, или своего рода ловушек, способных накапливать загрязняющие вещества.

Что касается интенсивности выноса продуктов техногенеза, то она зависит от величины стока, водопроницаемости почвогрунтов, уклонов поверхности и дренированности территории, ветрового режима (скорости и направления ветра, температурные инверсии, штили).

Иные сочетания свойств геосистем и иные структурные особенности определяют степень устойчивости к механическим нагрузкам, вырубке, пожарам, выпасу и т.д. Эрозионная устойчивость, например, зависит от расчлененности рельефа, интенсивности снеготаяния и осадков, физических свойств почвогрунтов. Устойчивость к рекреационным нагрузкам в первую очередь зависит от устойчивости напочвенного покрова к вытаптыванию, а также от устойчивости древостоев к загрязнению воздуха.

Вряд ли возможно найти единый показатель «интегральной» устойчивости геосистем к техногенному воздействию. Можно, однако, указать некоторые наиболее общие критерии, имеющие силу в большинстве случаев. Это, прежде всего, высокая интенсивность функционирования и сбалансированность функций геосистемы, включая биологическую продуктивность и возобновимость растительного покрова. В свою очередь эти качества определяются оптимальным соотношением тепла и влаги. Основными факторами неустойчивости геосистем являются недостаток тепла и влаги, гравитационная и тепловая (в условиях многолетнемерзлых пород) неустойчивость твердого фундамента. В этих условиях (как впрочем, и в более благоприятных) важным стабилизирующим фактором служит растительный покров, но он относится к числу наиболее уязвимых компонентов, и его устойчивость (возобновимость) находится также в прямой зависимости от соотношения тепла и влаги.

Эти общие критерии устойчивости (и неустойчивости) должны конкретизироваться не только применительно к различным формам и факторам воздействия, но и к различным уровням и типам геосистем. Иначе говоря, при анализе устойчивости геосистем к техногенным воздействиям необходимо опираться на региональные и локальные ландшафтно-географические закономерности, на таксономию и классификацию геосистем. Устойчивость геосистем в зависимости от конкретной задачи исследования можно рассматривать на зональном, собственно ландшафтном и фациальном уровнях.

При самых широких сравнениях отчетливо выявляются различия в устойчивости ландшафтов различных типов. Так, тундровые ландшафты очень неустойчивы ко всяким техногенным нагрузкам. Дефицит тепла определяет низкую активность биогеохимических процессов и медленную самоочищаемость от промышленных выбросов. Мерзлотный водоупор препятствует инфильтрации, а растительный покров легко разрушается при механическом воздействии и очень чувствителен к сернистому ангидриду и другим атмосферным загрязнителям. Неустойчивость растительного покрова служит причиной нарушения теплового равновесия в приповерхностном слое многолетнемерзлой толщи, что ведет к просадкам, термокарсту и т.д.

Таежные ландшафты в целом более устойчивы, чем тундровые, благодаря большей теплообеспеченности и мощному растительному покрову. Обильный сток благоприятствует удалению водорастворимых техногенных веществ. Однако биогеохимический круговорот еще довольно замедленный, микробиологическая активность слабая. Существенным отрицательным фактором служит сильная заболоченность. Устойчивость к механическим и другим нагрузкам резко ослабляется при сведении лесного покрова.

В пустынных ландшафтах интенсивная солнечная радиация способствует быстрому самоочищению от органических загрязнителей, но вынос продуктов техногенеза замедлен из-за недостатка влаги, и эти продукты легко накапливаются на геохимических барьерах – понижениях, впадинах. Растительность пустынь устойчива к тяжелым металлам и способна накапливать их, тем самым, содействуя аккумуляции их в ландшафтах. Легкая ранимость растительности обусловливает неустойчивость ландшафтов к механическим нагрузкам, создаваемым выпасом, передвижением транспортных средств и т.д. Минерализованность почвогрунтов и грунтовых вод – фактор неустойчивости к ирригации.

При более детальном анализе в пределах каждого типа может быть обнаружено большое разнообразие условий, связанное со спецификой отдельных ландшафтов и их видов. Например, в восточноевропейской тайге различная устойчивость к техногенным загрязнениям присуща возвышенным зандровым равнинам, холмисто-моренным возвышенностям, низменным заболоченным глинистым равнинам, карстовым плато и т.д. Наконец, дальнейшая конкретизация требует учета морфологического строения ландшафта. Так, в пределах таежных холмисто-моренных ландшафтов наблюдается большая контрастность урочищ и фаций по их устойчивости к различным воздействиям. От геохимической сопряженности фаций зависит перераспределение внутри ландшафта различных техногенных загрязнителей. Наличие геохимических барьеров способствует очищению плакорных и склоновых (автономных) фаций, но обусловливает формирование очагов аккумуляции в местных депрессиях, водоемах, болотах. С другой стороны, «благополучные» в этом отношении вершинные и склоновые фации неустойчивы к механическим нагрузкам (распашке, инженерному освоению рекреации).

16. Экологические функции ландшафтов

Каждая ландшафтная система – это своего рода «фабрика», которая производит специфические физико-географические «продукты»: почвы, кору выветривания, фитомассу, зоомассу, речной и грунтовый сток и др., поглощает солнечную радиацию, превращает ее в другие формы энергии, осуществляет влагообмен, разрушение органического вещества, минерализацию мертвого органического вещества и многие другие процессы. Кроме того, ландшафты рассматриваются как природные условия, вместилища или продуценты естественных ресурсов, приемники и редуценты отходов хозяйственно-бытовой деятельности, обладающие определенными динамическими свойствами. Поэтому ландшафтные комплексы выполняют ряд экологических функций.

Экологические функции – это свойства ландшафтных структур сохранять (до определенных пределов) и воспроизводить специфические параметры природной среды, внутренне присущие соответствующим геосистемам (территориям) и обусловленные их эволюционными особенностями, факторами соседства и другими обстоятельствами (особенностями функционирования, динамики, продуктивности и др.).

Понятие экологических функций территории (ландшафта) не является принципиально новым. В тех или иных проявлениях оно достаточно давно известно. Так, начиная с 70-х годов в работах московских и прибалтийских экологов при анализе природных особенностей регионов, выделяются «каркасные» функции, но, как правило, без детальной их расшифровки. Подобный функциональный подход уже реализован почвоведами. Так, Г.В.Добровольский и Е.О.Никитин под экологической функцией почв понимают роль и значение почв и почвенных процессов в жизни, сохранении и эволюции экосистем в целом. По мнению этих авторов в экологические функции почв (как компоненталандшафта) входят: сохранение жизненного пространства, поставка элементов питания, сорбция веществ, поступающих из смежных сред, а также санитарная функция в качестве буферного и защитного биогеоценотического экрана. В экологической геологии В.Т.Трофимов (2000) под экологическими функциями литосферы понимает все многообразие функций, определяющих ее роль и значение, в жизнеобеспечении биоты и человеческого общества. Все многообразие экологических функций он сводит к четырем: ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической. Ресурсная экологическая функция определяет роль минеральных, органических и органо-минеральных ресурсов литосферы для жизни и деятельности биоты и человеческого общества. Геодинамическая экологическая функция определяет влияние динамики литосферы в результате ее природного и техногенного развития на условия существования биоценозов, включая человеческое общество. Геохимическая экологическая функция литосферы - отражает свойство геохимических полей (неоднородностей) литосферы природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты и человека. Геофизическая экологическая функция литосферы - отражает свойства геофизических полей (неоднородностей) литосферы природного и техногенного происхождения влиять на состояние биоты, включая человека. Геофизическая и геохимическая экологические функции литосферы определяют медико-биологические условия существования биоты.

Зарубежные исследователи экологические функции территорий идентифицируют прежде всего для экологических коридоров, «зеленых путей» и т.д. Наиболее полно это отражено в фундаментальной работе американских экологов Д. Смита и П. Хелманда «Экология зеленных путей» (1993).

Концепция экологических функций территорий начала формироваться как своего рода социальный заказ практики территориального экологического проектирования.

Представление об экологических функциях ландшафта является ключевым при проектировании и осуществлении функционального зонирования территории – одной из важнейших операций территориального планирования, обеспечивающей наиболее оптимальное использование и охрану природы множества ландшафтов.

В современной ландшафтной экологии все многообразие экологических функций ландшафтов можно свести к следующим основным категориям: собственно экологические функции ландшафтов и социально-экологические функции. Собственно экологические функции – ресурсные (ресурсосодержащие, ресурсовоспроизводящие), средовоспроизводящие (средообразующие, средозащитные), природоохранные, информационные. Социально-экологические функции (их еще называют социально-экономическими) – сохранение in situ, (в месте нахождения), традиционно-хозяйственные (традиционного природопользования), функции, научная, образовательно-воспитательная, эстетико-художественная, рекреационные функции ландшафта.

Рассмотрим кратко некоторые особенности выполнения ландшафтами вышеперечисленных функций.

Ресурсная функция ландшафта. Ресурсные функции (ресурсосодержащая, ресурсовоспроизводящая) связаны главным образом с производственной деятельностью (добывающей промышленностью, энергетикой, сельским, лесным водным хозяйством и др.). Ландшафт, выполняя роль ресурсной системы, обладает способностью содержать (хранить) и воспроизводить ресурсы. Как ресурсосодержащая система, ландшафт располагает и невозобновимыми ресурсами (полезными ископаемыми, территорией) и возобновимыми (водными, лесными, фаунистическими).

Говоря о ресурсовоспроизводящих свойствах ландшафта, мы имеем в виду ее способность воспроизводить некоторые возобновимые ресурсы, например, биологические, и частично возобновимые – воду.

Рассмотрение геосистемы как ресурсной системы определяет и отношение к его охране, прежде всего в процессе использования. В этом случае охрана ландшафта определяется главным образом стратегией ресурсосбережения, разумной технологией, учитывающей необходимость сохранения его ресурсовоспроизводящих свойств. Одновременно возникает потребность в постоянном наблюдении за изменениями геосистемы, в проведении мероприятий по поддержанию его воспроизводящих свойств на оптимальном уровне с помощью управления и регулирования.

Такой подход определяет и наше отношение к охране ландшафта. Мы стремимся охранять ландшафт от всего, что способно нарушить механизм воспроизводства ресурсов. Например, от водной и ветровой эрозии, от насекомых вредителей, от химического загрязнения атмосферы и т.д.

Отметим, что, используя ландшафт как ресурсровоспроизводящую систему, мы, как правило, всегда ее в той или иной мере изменяем. Чаще всего мы заменяем естественную растительность культурной, т.е. создаем на месте степей или лесов пашню, на месте лесов – луга и т.д. Поэтому для многих ландшафтов, используемых в качестве хозяйственных угодий, вопросы охраны их – это уже не охрана от использования, как в случае с заповедниками, а охрана в процессе использования. А в этом случае охрана геосистем определяется прежде всего разумной технологией. Разумной, т.е. учитывающей использование его ресурсовоспроизводящих способностей. Здесь мы имеем дело со сложной, порою весьма точно сбалансированной системой, а не с одной только, например, почвой.

При этом приходится также помнить, что изменения того или иного компонента геосистемы всегда скажутся не только на ней самой, но и отзовутся в других ландшафтах. Так, увеличение удобрений проявится не только добавкой урожая на полях, но и бурным цветением озер и водохранилищ, в которые вместе со стекающими со склонов водами поступают и вещества, стимулирующие рост сине-зеленых водорослей. Изменения агротехники обязательно скажутся на изменении водности рек.

Сохранение ресурсной функции ландшафта по отношению к возобновимым ресурсам (воздух, пресные воды, почвенное плодородие, живые организмы) обеспечивает их неисчерпаемость, а нарушение ее превращает неисчерпаемые ресурсы в исчерпаемые.

Рассмотрение функций ландшафта как ресурсной системы может быть дополнено функций пространственного базиса (места размещения хозяйственной деятельности и расселения людей).

В функции ландшафта как ресурсной системы входят и так называемые ландшафтные условия освоения ресурсов, которые являются важным элементом экономической оценки самих ресурсов. Например, благоприятная или неблагоприятная обстановка, в которой проходит деятельность человека, климатические, гидрологические условия, стихийные явления и пр. Они могут облегчать или затруднять строительство и эксплуатацию технических сооружений, сельскохозяйственное производство и т.д.

Средовоспроизводящие (средообразующие и средозащитные) экологические функции ландшафта. Средовоспроизводящие функции связаны с участием геосистемы в воспроизводстве основных физиологических и социально-психологических факторов жизни людей (состава атмосферного воздуха, качества вод, эстетического разнообразия), а также в воспроизводстве условий некоторых видов и форм производственной и непроизводственной деятельности (рекреационной, спортивной и др.).

Создавая условия для жизни людей, ландшафт обладает способностью быть средообразующей и средовоспроизводящей системой. Ландшафт, точнее, ее природная составляющая непрерывно поддерживает (образует, воспроизводит) те свойства среды, которые необходимы для существования человека в физиологическом и психологическом плане. Природные составляющие геосистем участвуют в формировании столь важных для человека свойств окружающей среды, как газовый состав воздуха, химический и биологический состав поверхностных и грунтовых вод, тепловой режим. Они также играют большую роль в процессах самоочищения воздуха, вод, почвы, биоты от загрязнения.

Ландшафты могут быть как благоприятной, так и неблагоприятной средой для жизни человека. Одни из них характеризуются крайне неблагоприятными – экстремальными условиями (высокогорья, пустыни, Крайний Север), другие сочетают в себе предпосылки развития целого набора заболеваний, третьи могут быть средой для отдыха (пригородные зоны, курортные районы) или восстановления здоровья (лесные, приморские и др.).

Экологическая проблема связана в первую очередь с сохранением этой функции, имеющей важное значение для выживания человечества.

Природоохранная экологическая функция ландшафта. Многообразие – это одно из условий сохранения стабильности свойств природы. Сохранение разнообразия природной пространственной структуры ландшафта, наиболее выразительных или типичных свойств его – одно из важнейших условий сохранения полезных для разных видов деятельности человека свойств природы. В этом случае ландшафт рассматривается как система сохраняющая генофонд.

Важно сохранять природное разнообразие видов животных, растений, микроорганизмов. Чем разнообразнее виды, встречающиеся в той или иной геосистеме, тем менее вероятна возможность быстрого размножения какого-то одного из них, который «забил» бы все остальные. Следует помнить и о том, что далеко не всегда можно предусмотреть полезность свойств отдельных видов животных, растений, микроорганизмов. Поэтому мы должны их сохранять как генетический фонд для близкого или далекого будущего. Для сохранения генетического фонда создаются заповедники, заказники, составляются «красные книги».

Отметим, что охрана живой природы – флоры и фауны – одна из наиболее традиционных и распространенных форм природоохранной деятельности. Она никогда не потеряет своей остроты. Природоохранная экологическая функция – это необходимое условие самовоспроизводства ландшафта.

Природоохранная функция связана также с регулирующей ролью тех или иных ландшафтов и их компонентов в выполнении этими или другими ландшафтами названных выше экологических функций. Например, таковы водоохранная роль ландшафтов в бассейнах рек выше водохранилищ гидроэлектростанций, роль убежищ биоты – центров расселения и кормовых угодий для орнитофауны и др.

Функция сохранение in situ ландшафта. Она означает, что ландшафт самоценен в своей данности и естественноисторическом окружении, имеет высокий информационный потенциал и должен быть сохраняем в своих характерных чертах и параметрах, в своем «местообитании». Цели такого сохранения могут быть как научные, так и эстетические, познавательные, мемориальные и другие. В одних случаях сохранение in situ предполагает полную консервацию и неприкосновенность ландшафта, в частности как эталона первозданной природы. В других – поддержание условий, определяющих устойчивое существование в пределах некоего статус кво при возможности и даже необходимости определенных видов деятельности и использования ландшафта и т.п. Сохранение in situ обязательно ведущая функция всех особо охраняемых территорий, для прочих охраняемых территорий она ведущей не является.

Традиционно-хозяйственная (традиционного природопользования) функция. Эта функция связана с экологическими формами традиционного землепользования (природопользования) в ландшафте. Экологизация природопользования становится ведущей функцией в двух случаях: во-первых, когда территория имеет одновременно природно-информационную и хозяйственную ценность, и пренебречь ни той, ни другой нельзя. Следовательно, необходим поиск способов их бесконфликтного существования. Во-вторых, когда уцелели формы экологического исторического природопользования, представляющие собой объект историко-культурного наследия и нуждающиеся в возрождении.

Рекреационная функция связана с удовлетворением экологических потребностей людей, в число которых наряду с потребностями в экологически чистых (в пределах санитарно-гигиенических норм) воздухе, воде, пище, и т.д., входят и рекреационные потребности. Эти функции являются ведущими в районах особой комфортности и оздоровительного эффекта, которые рассматриваются как специфические экологические ресурсы, требующие сохранения и, соответственно, щадящего режима природопользования. Оздоровительные функции направлены на поддержание высокого качества этих ресурсов. Сочетание районов высокой эстетики, комфортности, оздоровительного эффекта с относительно хорошей доступностью определяет размещение основных курортов и рекреационных территорий. Но возникает проблема: тип природопользования (то есть рекреация), соответствующий данной функции, заключает в себе экологически агрессивные структуры, способные существенно нарушать экологически значимые свойства ландшафтов.

Научная, образовательная, эстетико-художественная функции ландшафта. Перед лицом науки каждый и мало и сильно измененный ландшафт выступает как источник информации, как живая книга истории природы. Изучая ландшафт, мы все глубже познаем законы формирования природного разнообразия, механизмы связей живого и косного вещества, причины разнообразия окружающего нас мира природы, разнообразие форм целостности природы, законы цепных реакций компонентов. Изучая неизмененную геосистему, мы можем, используя ее как эталон, образец, изучать, что же произошло с природой под воздействием человека.

Исследуя современную измененную действием человека геосистему, наука может не только оценить суть различного рода человеческих воздействий на нее, но и познать механизм этого воздействия на состав компонентов, их связи, на ее структуру. Исследовать, чтобы предсказать будущее геосистемы. Исследовать, чтобы суметь сохранить и умело использовать ее ценные свойства.

Ландшафт не только носитель разнообразных материальных (вещественно-энергетических) свойств, она имеет и существенные информационные и культурные функции. Его можно рассматривать как «книгу знаний о природе», как источник эстетического и этического восприятия.

Одной из важных функций геосистем является эстетическая. Красота и гармония природы – постоянный источник вдохновения человека. Уже на ранних ступенях своего существования люди обладали эстетическим отношением к действительности. Первые созданные ими предметы домашнего обихода были также и предметами художественными. Они были как бы слепком пропорции природы, ее растительности и т.д. Современная, преобразованная трудом геосистема – это также и олицетворение эстетических представлений о нем.

Чрезвычайно важно сохранение живописности ландшафта. Поскольку все технические сооружения, устройства, создаваемые в ландшафте, оказывают существенное влияние на внешний его облик, необходимо думать и об эстетических сторонах разрабатываемых проектов преобразования ландшафтов..

Практически любая природная территория несет в себе перечисленные функции, но ведущими, как правило, являются две-три, в зависимости от степени их выраженности. Совокупность ведущих функций определяет экологическое своеобразие, специфику различных ландшафтов.

Ландшафт может выполнять несколько функций одновременно или в некоторой последовательности. Вместе с тем существуют и взаимоисключающие потребности, приводящие к ограничению числа выполняемых функций (например, застройка территории исключает возможность земледелия и др.). В ряде случаев возможность выполнения функций данной геосистемой зависит от характера функций, выполняемых смежным, а иногда и довольно удаленными геосистемами.

Ландшафты могут обладать как основными, так и дополнительными экологическими функциями. Так, в сельскохозяйственных ландшафтах нередко в качестве дополнительной выступает лесохозяйственная деятельность, а в природных лесных геосистемах рекреационного назначения большое внимание уделяется природоохранным мероприятиям.

Поскольку потребности общества и средства их удовлетворения изменяются, наблюдается смена функций ландшафта.

Возможность выполнения функций ландшафтом зависит от его структуры, устойчивости, режима природных процессов, особенностей функционирования и динамики, а также продуктивности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: