Общая технологическая схема ландшафтно-экологических исследований

Геотопологическая концепция использует познавательный потенциал и прогностическую ценность главного и вместе с тем наиболее доступного для фиксации однозначного понимания и строгого изучения географического свойства элементарных экотопов — их местоположения. Эта концепция, вобрав в себя ряд представлений учения о морфологии ландшафта и о геосистемах, отличается от них приоритетным, первоочередным и всесторонним изучением местоположений на количественной основе. Если в учении о морфологии ландшафта географические фации выделяются в результате интуитивного анализа геокомпонентов (главным образом, почвенно-растительного покрова) и параллельно с этим далекой от полноты фиксации их местоположений, то геотопологическая концепция предусматривает строгую последовательность процедур: сначала выделение элементарных единиц ландшафтной и геокомпонентной дифференциации через ограничение составляющих их геоморфологическую основу элементарных поверхностей, затем точное определение, характеристика и количественная оценка их местоположений и, наконец, базирующаяся на результатах этих процедур и решения прямой задачи оценка и прогноз их географоэкологических свойств.

Puc. 46. Аналитическая карта рельефа Земли Принцессы Елизаветы, построенная по системно-морфологическому принципу (по А. Н. Ласточкину, 2004).

Структурные линии: 1 — гребневая; 2 — килевая; 3 — выпуклых перегибов;

4 — вогнутых перегибов; 5 — индексы площадных элементов. Площадные элементы показаны в виде цифровых индексов входящих в общий символ элементарной поверхности.

Рис. 47. Геотопологическая карта дна Баренцева моря.

Масштаб 1:4 500 000. Составитель Д. А. Намятова:

А—С — местоположения, выделенные по гравитационной экспозиции:

А — верхние, В — склоновые, С — нижние; 1—3 — местоположения, выделенные по циркуляционной экспозиции: 1 — фронтальные, 2 — боковые,.

3 — подветренные Местоположение каждого экотопа рассматривается в качестве важнейшего фактора, определяющего особенности входящих в него геокомпонентов и его географо-экологические свойства. Эти особенности и свойства отличают конкретный экотоп от смежных с ним и проявляются на общем уровне (тренде) непрерывных фоновых их изменений в соответствии с географической зональностью и азональностью, вертикальной поясностью и региональными различиями. Без знания данных свойств в рамках фона и конкретных элементарных ландшафтов не могут быть осуществлены экологическая оценка и прогноз трансформации его природы при антропогенных воздействиях разного рода.

На основе геотопологической концепции ландшафтно-экологические исследования могут проводиться на двух уровнях: на уровне выделения и изучения элементарных экотопов (ландшафтов) и САВ (аналитические исследования) и на уровне районирования и изучения экосистем и геотехносистем (синтетические исследования, методика которых полностью еще не разработана).

Рассматриваемые аналитические исследования включают два этапа:

• 1) этап общих ландшафтно-экологических исследований, завершаемый фиксацией и характеристикой экологической обстановки на общей геоэкологической карте;
• 2) этап специальных ландшафтно-экологических исследований, обеспечивающий экологическую оценку, прогноз и планирование рационального природопользования.

Экологическая оценка условий обитания и производственной деятельности человека осуществляется на основе установленных корреляций между геотопологическими и кинематическими параметрами и на результатах решения прямой задачи с определением географоэкологических свойств — обеспеченности приносимыми (и одновременно удаляемыми) теплом, влагой, минеральными и другими массами и их компонентами элементарных экотопов (ландшафтов). На этом же базируется геотопологическая интерполяция и экстраполяция данных сети относительно редких наблюдений в репрезентативных точках при оценке содержания вредных компонентов в грунтах, водах, снежном покрове, растениях и почвах. Прогноз устойчивости элементарных экотопов (ландшафтов) и возможной реакции их геокомпонентов и природы в целом на различные антропогенные воздействия также формулируется в зависимости от геотопологических параметров и связанных с ними кинематических характеристик потоков и составляющих баланса перемещаемых воздушных, водных и минеральных масс с их различными вредными компонентами.

Аналитические ландшафтно-экологические исследования включают ряд последовательных операций (рис. 48), которые начинаются со сбора материалов о рельефе земной поверхности (7), а также о конкретной эколого-географической обстановке: гидроклиматических условиях или потоках вещества и энергии (2) и других менее подвижных геокомпонентах (3). Лежащая в основе выделения местоположений геоморфологическая карта составляется на автоматизированном, инструментальном (4, 5) или визуальном (6) уровнях в соответствии с методикой аналитического картографирования рельефа на морфологическом принципе и системной основе.

Рис. 48. Общая технологическая схема ландшафтно-геоэкологических исследований (по А. Н. Ласточкину, 2002):

А — первичные и вторичные материалы о рельефе ЗП; Б — гидроклиматические материалы по динамике воздушных и водных масс, гидрологическому, температурному, ледовому, ветровому режиму, гидродинамике, снежному покрову, уровням грунтовых вод и др.; В — материалы по дочетвертичным породам, четвертичным отложениям, современным донным осадкам, почвам, растительности, животному миру на картах, профилях и описаниях;

Г — карты основных геоморфологических параметров ЗП; Д — аналитическая геоморфологическая карта, построенная по системно-морфологическому принципу; Е — геотопологическая карта; Ж — полевые материалы, собранные на геотопологической основе (в репрезентативных точках) — количественные оценки концентрации вредных компонентов, других санитарно-гигиенических параметров, а также характеристики отдельных геокомпонентов;

3 — отраслевые (геологические, литологические, почвенные, геоботанические, зоогеографические и др.) карты, а также карты концентраций вредных веществ, инженерно-геологические, медико-географические и другие карты, составленные на геотопологической основе; И — аналитические ландшафтные карты; К — карты и материалы о субъектах и видах антропогенного воздействия;

Л — общая геоэкологическая карта; М — отраслевые (составленные для нужд сельского хозяйства, жилого, промышленного или транспортного строительства, рекреационного обустройства и т. д.) и комплексные геоэкологические карты оценки земель (условий всех видов жизнедеятельности человека); Н — карты геоэкологического прогноза устойчивости и реакции элементарных ландшафтов на все виды антропогенного воздействия и на отдельные их категории: химическое или радиоактивное загрязнение, изменение интенсивности и характера литодинамических процессов и т. д., а также карты прогнозирования опасных естественных процессов и геоявлений. Цифрами обозначены операции.

(см. текст) Полученные при картографировании рельефа контуры элементарных поверхностей (7) используются в качестве каркаса геотопологической карты, при построении которой фиксируются также значения основных геоморфологических параметров земной поверхности, вычисленных в репрезентативных точках (8), представляющих ЭП. Окончательное преобразование геоморфологической карты в геотопологическую осуществляется в результате угловых измерений — оценки азимута падения (вектора) элементарной поверхности в репрезентативной точке и угла его (вектора) встречи с векторной линией экологически значимого потока по эквигравитационным уровням. Экологическую значимость сублатералъных потоков определяют в зависимости от их частоты, интенсивности, времени года. При этом прежде всего учитывают направление (розу) ветров на суше и течений в морях и озерах, свойства перемещающихся и преобладающих по воздействию на природу элементарных экотопов (ландшафтов) воздушных и водных масс, а также антропогенную экспозицию (9). Эти же данные используют при составлении общей геоэкологической карты.

При необходимой для экологических оценок и прогнозов фиксации на карте характеристик геокомпонентов привлекают все имеющиеся на исследуемую территорию материалы, которые существенно дополняются в ходе специальных полевых работ (10). Из собранных материалов в основном используют те, которые могут быть отнесены к репрезентативным точкам или к элементарным экотопам (ландшафтам) в целом. Полевые работы включают комплексное изучение всех геокомпонентов и процессов в ландшафтной оболочке и сопровождаются фиксацией и измерением в репрезентативных точках всей совокупности экологически значимых геолого-географических, а также собственно экологических показателей. Они проводятся с минимальными затратами сил и средств, так как планируются на геотопологической основе (11).

Все процедуры 1—11 (а также 17) осуществляются в рамках решения прямой задачи ландшафтно-экологических исследований.

В итоге анализа полевых данных (12) и учета геотопологического каркаса (13) уже в камеральных условиях на геотопологической основе составляют аналитические карты отдельных геокомпонентов и их параметров, отражая на них элементарные единицы дифференциации и раздельную характеристику литогенной основы, почв, климата, вод и биоты каждого ландшафта в соответствии с его принадлежностью к определенной геотопологической категории. К этим же картографическим документам относятся карты концентраций (изоконцентрат) химических и радиоактивных компонентов, других экологически значимых параметров, а также узкоспециализированные карты. Их составление предусматривает верификацию интерполированных или экстраполированных значений и характеристик с повторными выездами и наблюдениями в поле (14).

Весь комплекс карт используется при построении и всесторонней характеристике элементарных экотопов (ландшафтов) на аналитической ландшафтной карте (25). Первое место в ней занимает отражение местоположения каждого экотопа (26). Выделенные на данной карте элементарные экотопы (ландшафты) выступают в качестве конкретных ОАВ и одновременно как субъекты воздействия ОС на человека.

Параллельно с комплексом перечисленных процедур осуществляются сбор и фиксация на карте материалов по элементарным САВ, видам и механизмам их воздействия на ОС (27), определяются их экологические свойства, зависящие не только от потребляемого сырья, технологии и производимой продукции, но и от особенностей местоположения (28).

Эти материалы, с одной стороны, и ландшафтная карта, с другой, выступают в качестве основы построения общей геоэкологической карты (29, 20), отражающей все взаимодействующие субъекты и объекты экологических отношений между человеком и ОС и являющейся в свою очередь базой для оценочного и прогностического экологического картографирования {21, 22). Оба данных вида картографирования связаны друг с другом. При оценке каждого элементарного ландшафта необходимо учитывать перспективы его развития в относительно неизменных или изменяющихся экологических условиях (23), а при прогнозировании изменяющихся условий — учитывать исходные или стартовые географо-экологические свойства, имевшие или имеющие место перед антропогенными воздействиями (24). И только базируясь на экологических оценках и прогнозах, можно обоснованно планировать рациональное природопользование (25).

Контрольные вопросы

• 1. Из чего складывается методический опыт экологических исследований?
• 2. В чем заключается прямая задача ландшафтно-экологических исследований?
• 3. Как можно сформулировать обратную задачу ландшафтно-экологических исследований? 4. В чем заключается практическое решение прямой и обратной задач ландшафтно-экологического исследования? 5. Охарактеризуйте три категории геотопологических моделей. 6. Какие операции включает технологическая схема ландшафтно-экологических исследований на геотопологической основе?