Теоретические предпосылки экологических оценок и прогнозирования

Параметрическая форма задания динамической и субстанциональной экосистем

Параметрическая форма задания динамической и материальной экосистем.

Основываясь на параметрической форме задания пространственной геосистемы — рельефа ЗП как базовой познавательной конструкции, попытаемся в этой же форме разработать специальные (динамическую и субстанциональную) экосистемы.

Пространственная система в любой форме ее задания используется в качестве своеобразного ядра при конструировании специальных экосистем, с помощью которых изучаются динамический и субстанциональный аспекты геоявлений геотопологического ряда. Названные здесь экосистемы представлены наборами морфологических, динамических (кинематических) и субстанциональных показателей, соотносящихся друг с другом с помощью «радиальных связей».

Внутри каждой из экосистем параметры, характеризующие морфологию, динамику и субстанцию, соотносятся друг с другом через «концентрические связи», присущие каждой из специальных экосистем. Эти экосистемы включают в себя друг друга по схеме: морфологическая (пространственная) < динамическая (кинематическая) < субстанциональная (< — знак включения), так что динамическая экосистема одновременно с кинематическими показателями системообразующих нисходящих по ЗП потоков содержит определяющие их геоморфологические параметры, а субстанциональная — включает всю совокупность морфологических, кинематических и зависимых от тех и других материальных показателей (рис. 39).

Ядро динамической и субстанциональной экосистем на рис. 39 представлено параметрической формой задания морфологической экосистемы в виде совокупности взаимосвязанных основных геоморфологических параметров ЗП: Н (х, у), Нх, у), Н"(х, у) и Кг. Их соотношения друг с другом показаны здесь дугообразными стрелками, отражающими свойственные морфологической геосистеме пространственные «концентрические связи». Геосистема — познавательная конструкция, используемая для изучения не только рельефа ЗП, но и морфологии всех связанных с ним геоявлений геотопологического ряда: геокомпонентов, геокомплексов, географических полей, геопотоков в ЛГО. Через параметрическую форму ее задания удалось выйти на полную группу морфологических элементов ЗП и всех связанных с ее рельефом геоявлений геотопологического ряда.

Рис. 39. Параметрическая форма задания морфологической, динамической и субстанциональной экосистем (по А. Н. Ласточкину, 2002).

Вертикальные стрелки отражают увеличение или уменьшение того или иного показателя в зависимости от роста исходного (морфологического) определяющего его параметра Учитывая, что функционирование экосистемы в целом трудно отделить от динамики и как принципиально не параметризуемую категорию невозможно представить в виде набора взаимосвязанных параметров, на рис. 39 параметрическая форма задания функциональной экосистемы отсутствует.

Параметрическая форма задания динамической экосистемы включает не только целостную совокупность перечисленных взаимосвязанных морфологических показателей или пространственную экосистему в целом, но и связанные с ними (расширяющими экосистему межпредметными «радиальными связями») кинематические параметры внутрисистемных нисходящих геопотоков по ЗП и в ее ближайшей окрестности. С увеличением высоты как функции плановых координат уменьшается количество переносимого материала — его объем или общая масса, перемещающаяся от верхних элементов к нижним (TV). (Здесь и ниже вертикальные стрелки отражают увеличение (Т) или уменьшение (Т) того или иного показателя в зависимости от роста исходного — морфологического — определяющего его параметра.) В целом объем транспортируемого нисходящими потоками по ЗП материала увеличивается сверху вниз. Но на общем фоне этой «радиальной зависимости» V от Я (х, у) существенные коррективы в распределение объема вносит линейная плотность потока (GI) — количество переносимого вещества, которое проходит в единицу времени через створ — склоновую СЛ определенной длины. Она увеличивается (ТGI) или уменьшается (iGl) при возрастании соответственно отрицательной (Кг 0) горизонтальной кривизны морфологических элементов и их совокупностей на вогнутых или выпуклых в плане склонах — происходит дезинтеграция или, наоборот, концентрация перемещающихся масс. Данная зависимость на рис. 39 фиксируется в виде отражающей «концентрическую связь» дугообразной стрелки от GI к V.

Скорость нисходящего потока прямо зависит от уклонов ЗП («радиальная связь» от Я'(х, у) к у) и от количества переносимого материала («концентрическая связь» от V к у).

Ускорение потока (а) прежде всего определяется вертикальной кривизной ЗП («радиальная связь» от Н'(х, у) к а) и связано с его скоростью («концентрическая связь» от у к а), как любая вторая производная связана с первой производной от той же функции. Ускорение потока зависит от формы поперечного профиля следующим образом: при его выпуклой форме [Н"(хУ) > 0] оно увеличивается (Та), а при вогнутой [Н"(ху) < 0] — уменьшается (Та) вплоть до его замедления (-а).

В целом параметрическая форма задания динамической экосистемы свидетельствует о том, что она крепко сбита за счет сочетания сети «концентрических и радиальных связей», позволяющих прогнозировать кинематические параметры потоков, исходя из основных геоморфологических параметров ЗП, а также сделать морфодинамический анализ на геотопологической основе, который может заключаться в динамическом доопределении морфологических элементов.

Направление «концентрических связей» между кинематическими параметрами находится в полном соответствии с направлением этих же связей в морфологической геосистеме.

Материальная экосистема представлена тремя собственно субстанциональными параметрами — приходной и расходной составляющими баланса перемещаемого нисходящими потоками вещества и энергии, а также (положительным или отрицательным) балансом в целом и остальными двумя уровнями входящих в нее морфологических динамических параметров.

Балансовый подход при конструировании экосистем и затем при субстанционально-динамическом доопределении морфодинамических элементов и, в частности, при оценке их антропогенного загрязнения основывается на следующих положениях:

• а) давно высказанной идее А. И. Воейкова (1911) о необходимости «ведения приходно-расходной книги» исследуемого вида энергии или вещества в изучаемой части географического (геоэкологического) пространства;
• б) утверждении А. А. Григорьева (1966) о ведущей роли балансового метода при исследовании происходящих в ней физико-географических (и экологических) процессах;
• в) приложении А. С. Девдариани (1964) к ЗП теории упомянутых выше двух методических принципов кинематического описания движений.

Реализация данных теоретических представлений и этих принципов по отношению к ЗП и ЛГО оказалась возможной только тогда, когда удалось четко выявить естественную делимость той и другой, что обеспечило, во-первых, точное и однозначное ограничение местоположений, заполняемых перемещающимися водными, воздушными и минеральными массами с транспортируемыми ими компонентами и микрокомпонентами и одновременно освобождающимися от них, и, во-вторых, возможность регистрации приходной и расходной составляющих их баланса на границах местоположений — СЛ.