Экологический прогноз, его разновидности и методы

Прогнозы, формулируемые в ходе специальных ландшафтно-экологических исследований, по содержанию, обоснованности и технологии значительно отличаются от прогнозирования, осуществляемого в результате ландшафтного мониторинга с его ретроспективными, инвентаризационными и режимными многократными наблюдениями. Прогнозы, получаемые при мониторинге, носят сугубо хронологический характер (см. подразд. 10.4).

Проблема пространственных экстраполяций установленных тенденций изменчивости экологической ситуации, а также связанного с ней размещения репрезентативных точек или станций наблюдения разрешима только при совмещении мониторинга с ландшафтно-экологическими работами. Эти работы могут сопровождаться разными по длительности или повторными (через различные отрезки времени) наблюдениями за динамикой тех или иных естественных и антропогенных процессов (что, в частности, предусмотрено инструкциями (Г. С. Вартанян и др., 1990) и что, несомненно, повышает точность и обоснованность экологических прогнозов), но могут осуществляться и автономно, без элементов мониторинга (в том числе литомониторинга) с прогнозами хроно-хорологического характера. Ландшафтноэкологические прогнозы этой категории основываются на одноразовых наблюдениях в репрезентативных точках и заключаются в определении реакции на различные антропогенные воздействия вычлененных в ландшафтной оболочке относительно однородных по экологическим свойствам отдельностей — элементарных ландшафтов (экотопов) — без указания конкретных сроков проявления этой реакции (или отклика). В результате такого прогноза каждому элементарному ландшафту (экотопу) придается строго определенное место в прогнозном ряду их устойчивости или уязвимости по отношению к соответствующему антропогенному воздействию, например по скорости накопления вредных компонентов.

В неразрывной связи с этим прогнозируется уязвимость данных отдельностей и по отношению к естественным (например, к затоплению и разрушению абразией трансгрессирующего моря, к селевым потокам и др.), и антропогенно-естественным или спровоцированным в результате жизнедеятельности человека природным процессам (например, по отношению к интенсивной эрозии и заболачиванию почв при техногенном нарушении растительного покрова и подъеме уровня грунтовых вод). Как видно, это прогнозирование —хорологическое прогнозирование — смыкается с экологической оценкой, которая осуществляется в результате экстраполяции данных, полученных в репрезентативных точках, на представленные ими, но непосредственно не изученные ландшафты (экотопы) определенных геотопологических категорий.

Таким образом, геотопологическая концепция ландшафтно-экологических работ предусматривает прогнозирование в такой последовательности: хорологические —> хронохорологические —> хронологические прогнозы. Прогнозы первого вида — это фактически оценка современных геолого-географических и вытекающих из них экологических свойств всех, в том числе конкретно не исследованных, но отнесенных к той или иной геотопологической категории элементарных ландшафтов (экотопов). Они осуществляются в рамках решения обратной задачи — геотопологической экстраполяции.

Ландшафтно-экологические прогнозы второго вида заключаются в предсказаниях относительной изменчивости экологической ситуации уже не только в пространстве, но и во времени под воздействием антропогенных, естественных и антропогенно-естественных факторов и процессов. Эти предсказания осуществляются для геокомплексов (экотопов) каждой конкретной разновидности по сравнению с экотопами других геотопологических категорий, без указания скорости и времени достижения того или иного состояния меняющейся в них экологической обстановкой.

Хронологические же прогнозы с различными сроками упреждения, как указывалось выше (см. 10.4), должны представлять собой обоснованные суждения, полученные в результате ландшафтного мониторинга в репрезентативных точках, об «абсолютной» изменчивости ландшафтов с количественной оценкой скорости изменения либо с указанием времени, которое потребуется для изменения экологической обстановки.

Все три вида прогнозирования основываются на выявлении местоположений (инвариантов) элементарных ландшафтов (экотопов), устойчивость которых определяет унаследованность их динамики. Установленные геотопологические показатели и их корреляции с геолого-географическими и экологическими параметрами обеспечивают предсказуемость изменчивости в ландшафтах (экотопах) экологической ситуации, позволяют определить меняющиеся в пространстве тенденции и скорость ее развития.

Таким образом, без решения вопросов, касающихся «статики» — чисто пространственного аспекта отношений человека с ОС, нельзя рассчитывать на высокую эффективность слежения за динамикой экологической обстановки и на обоснованность хронологических и хронохорологических прогнозов ее изменчивости. Изменчивость экологической ситуации, связанная с появлением новых САВ, катастрофическими или быстрыми антропогенными (аварии), природными и природно-антропогенными процессами, с качественными преобразованиями ландшафтов (вырубки леса, вспашка лугов и пастбищ, создание водохранилищ и т. д.), требует картографического обеспечения мониторинга — составления серии разновременных дежурных общих экологических карт с использованием аэрофотои фотокосмических материалов разных залетов. И если такое обеспечение в глобальной экологии обычно сводится к изолинейному изображению на мелкомасштабных и обзорных картах одного или нескольких параметров, характеризующих состояние или изменчивость обстановки в рамках континуального планетарно-геоэкологического пространства, то сильно дифференцированная обстановка и ее изменчивость в пределах ландшафтно-геоэкологического пространства требуют дискретного картографического отображения, предусматривающего строгое определение экологических свойств и точную фиксацию меняющихся границ («старых» и новообразованных) САВ и ОАВ, а также соединяющих их потоков вещества и энергии.

Морфодинамическая концепция естествознания, связывающая морфологию исследуемых объектов с их функционированием и развитием, дает возможность перейти от статики к динамике — осуществлять хронохорологическое прогнозирование изменения экологической ситуации в рамках элементарных ландшафтов (экотопов). В основу этого прогнозирования следует положить их систематику по функциональнодинамическому признаку той роли, которую играют элементарные ландшафты (экотопы) выделенных категорий в функционировании каждой геосистемы (экосистемы) в отношении к внутрисистемным потокам вещества и энергии. По отношению к нисходящим по земной поверхности и в ее ближайшей окрестности потокам выделяют следующие категории элементов ландшафтно-геоэкологического пространства.

• 1. Собственно-инициальные точечные (С₀+) и площадные (Р₊₅) элементы. В пределах данных элементов экологическая ситуация фиксируется в репрезентативных точках С₀⁺, а также в точках С₍₁₎_₅, С (2)_₅ и С₅_₇, расположенных на границе верхних плосковершинных ландшафтов (экотопов) — линиях выпуклых перегибов 1₅. Эти сравнительно редко встречающиеся элементы выполняют в геосистемах (экосистемах) роль поставщика вредных (и полезных) компонентов, вступающих во внутрисистемные нисходящие потоки и фиксируемых на выходе за пределы плосковершинных ландшафтов (экотопов) Р₊₅.
• 2. Инициально-разделительные линейные гребневые (1_х) и площадные пригребневые элементы. Эти элементы осуществляют

функции верховьев или истоков (подобно элементам первой категории) и функции разделения нисходящих по (и подходящих к) земной поверхности и в ее ближайшей окрестности вещественных и энергетических потоков. Представляют эти элементы репрезентативные точки С_г__ь а также C-^-q, С₁_(₂)> С_г⁺, С₀~ и С₁_₇. Замеренные в них, как и в вышеназванных репрезентативных точках, экологически значимые параметры, во-первых, характеризуют общий фон в их распределении или среду, в которой развиваются и автономизируются исследуемые геосистемы, и, во-вторых, входящие в геосистемы ландшафты (экотопы) Р_1-т с положительной анизотропией.

• 3. Линейные (L₃-L₆) и площадные (P_n__m при п, т — 3—6) склоновые элементы с неконцентрированным транзитом: а) быстрым (уступы), б) замедленным (площадки) или прерывающимся (—Р₆_₅), в) ускоряющимся (фасы) и г) замедляющимся (подножия). Эти склоновые элементарные ландшафты (экотопы) характеризуются экологически значимыми параметрами, замеренными в репрезентативных точках C₍₁₎__m, (Р), С₍₂)__т (Р) и С_п_₇ (при п, т = 5, 6), и отрицательной анизотропией ландшафтно-геоэкологического пространства.
• 4. Линейные килевые (L₂) и площадные прикилевые (Р_п_₂) элементы канализированного транзита. Эти элементы выполняют функцию ландшафтно-экологической интеграции разнонаправленных потоков в геосистемах (экосистемах). Их характеристика должна основываться на замерах экологически важных параметров в репрезентативных точках С₂_₂, а также С₍₁)_₂, С (₂₎_₂, С₂+, С₂~ и С₂_₇. Значения этих показателей, кроме степени интеграции, отражают различные динамические условия в ландшафтах (экотопах) Р_п_₂ с К_ан >0 — увеличение поверхностного стока, изменение скорости потока, его эрозионную и транспортирующую способность, соотношение боковой и глубинной эрозии и аккумуляции и т. д. В данных ландшафтах (экотопах) в анализе экологической обстановки особое значение приобретают методы получения и обработки информации, разработанные в гидрологии суши, в том числе правило порядков рек и связанные с ним гидрометрические и гидрографические закономерности, установленные Р. Хортоном (1948), А. Штраллером (1952), Н. А. Ржаницыным (1960) и др.
• 5. Терминальные плоскодонные площадные (Р₆") и точечные (С₀^_) элементы. В этих элементах экологическая обстановка, фиксируемая в репрезентативных точках С₀~ и С₍₁₎_₆, С (₂)_₆ и С₆_₇, определяется концентрацией — «конечной» аккумуляцией вещества с вредными или полезными компонентами.

Аналогично по отношению к нисходящим потокам выделяются ландшафты (экотопы), характеризующиеся разной формой в плане (концентрирующие и рассеивающие потоки) и профиле (ускоряющие и замедляющие потоки). Такая же функционально-динамическая систематика ландшафтов (экотопов) может быть осуществлена по отношению к двум другим видам потоков в ландшафтно-геоэкологической оболочке.

Хронохорологический прогноз устойчивости и реакции элементарных ландшафтов (экотопов) на антропогенные воздействия предлагается основывать: а) на экологическом истолковании их геотопологических характеристик; б) на знании обо всех источниках этих воздействий, прежде всего загрязнения ОС на исследуемой и примыкающей к ней территории, и о типах землепользования, сельскохозяйственной, промышленной, селитебной и транспортной нагрузке на ландшафты;

в) на оценке совокупности установленных наиболее экологически значимых свойств геокомпонентов, определяющих устойчивость и реакцию элементарных ландшафтов (экотопов).

Экологическое истолкование геотопологической информации заключается в формулировке представлений о том, какова наиболее вероятная реакция на антропогенные воздействия у характеризующихся разными местоположениями элементарных ландшафтов (экотопов) исследуемой территории. При этом антропогенные воздействия рассматриваются в соответствии с гравитационной и циркуляционной экспозициями ландшафтов (экотопов) или с теми проходящими через них вещественными и энергетическими потоками, которые обусловливают вызванные этими воздействиями избыток или дефицит транспортируемых компонентов — неравномерно распределяют эти компоненты в зависимости от своих кинематических характеристик.

В связи с экспозициями элементарных ландшафтов (экотопов) выделяются определенные группы антропогенных воздействий (табл. 51).

Таблица 51

Виды антропогенных воздействий на элементарные ландшафты и их экспозиции

Первая группа (группа I) включает загрязнения элементарных ландшафтов (экотопов) различными водорастворимыми, взвешенными и влекомыми, а также пылегазовыми продуктами жизнедеятельности человека — веществами и элементами, транспортируемыми субгоризонтальными потоками по эквигравитационным уровням (подгруппа I—А) и потоками по земной поверхности и в ее ближайшей окрестности (подгруппа I—Б). Сюда же относится распределение по земной поверхности загрязняющих веществ, выпадающих с атмосферными осадками на суше или с осаждающейся взвесью в субаквальных условиях (подгруппа I—А, Б). Выпадение химических (кислотные дожди и др.) и радиоактивных веществ считается фоновым загрязнением, или первичным распределением, подчиненным циркуляционным процессам в атмосфере (течениям в морях и озерах) и циркуляционной экспозиции ландшафтов (экотопов). Этому же виду распределения подчинено распространение неантропогенных, но экологически значимых веществ, в частности эоловый перенос солей (например, из осушенной части Карабогазской впадины и Аральского моря), который вызывает засоление почв и деградацию пастбищ. В первичном распределении вредных компонентов (подгруппа I—А) рельеф земной поверхности участвует (в разной мере в горных и равнинных областях) на более высоком масштабном уровне, обеспечивая циркуляционную экспозицию тех элементарных ландшафтов (экотопов), которые отличаются от обычно выделяемых при среднеи крупномасштабных ландшафтноэкологических исследованиях единиц ландшафтной дифференциации значительно более крупными размерами. В чистом виде оно может изучаться на мелкомасштабных и обзорных картографических моделях, а также при лабораторном моделировании аэроили гидродинамических процессов в ландшафтно-геоэкологической оболочке. Именно по отношению к первичному распределению загрязнителей следует выделять ландшафтно-геохимические геотопологические барьеры второго рода.

При более детальных изысканиях на аналитическом уровне количество выпадающих из атмосферы на земную поверхность вредных веществ и элементов (коэффициент концентрации) в рамках одной геосистемы принимается равным на ее верхних элементах. А в каждом другом элементарном ландшафте (экотопе) геосистемы (экосистемы) их концентрация рассматривается и прогнозируется как следствие их внутрисистемного распределения, или вторичного распределения в геосистеме между всеми слагающими ее элементарными единицами (подгруппа I—А, Б).

Отличие подгруппы I—А, Б от косвенных антропогенных воздействий, осуществляемых по схеме I—Б (см. табл. 50), сводится к тому, что последние подчинены только гравитационной экспозиции и заключаются в неравномерном распределении между элементарными ландшафтами (экотопами) вредных веществ и техногенных элементов, исходящих из «местных» источников загрязнения (промышленные узлы, населенные пункты, транспортные артерии, сельскохозяйственные угодья, животноводческие комплексы и т. д.), расположенных в пределах данной геосистемы на земной поверхности.

Прогноз устойчивости и реакции элементарных ландшафтов (экотопов) должен основываться на оценке как приходной, так и расходной частей баланса (или их соотношения) транспортируемых вредных компонентов не только при варианте I—Б, но и при варианте I—А, Б. При изучении реакции на антропогенные воздействия, относящиеся ко второму из этих видов, наряду с принятием равенства выпадения вредных компонентов в исследуемой геосистеме (экосистеме) предусматривается, что уязвимость каждого из составляющих ее склоновых и нижних ландшафтов (экотопов) определяется скоростью, ускорением и геометрией нисходящего потока как на «выходе» из ландшафта (экотопа), так и на «входе», т. е. не только расхода, но и прихода компонентов. Эти два варианта отличаются тем, что если во втором из них в качестве источника наибольшего загрязнения при равном фоновом загрязнении всегда выступают верхние и вообще вышерасположенные элементы геосистемы (экосистемы), то в первом варианте местные источники могут располагаться в любой ее точке или части. Это обстоятельство необходимо принимать во внимание как при «прослеживании» транспортирующих вредные компоненты потоков по земной поверхности и в ее ближайшей окрестности, так и при планировании рационального землепользования с оптимальным расположением в геосистеме (с минимальным риском в расположении) возможных источников загрязнения.

Нисходящие перемещения вредных компонентов в двух рассматриваемых вариантах загрязнения (I—Б и I—А, Б) осуществляются в основном поверхностными и грунтовыми водами на суше или определяются «отеканием» мягких связных и слабых тонкодисперсных осадков предельно малой степени литификации, которые слагают более 90% поверхности океанического дна, а также суспензионными потоками на континентальных склонах.

Этому перемещению, кинематике нисходящих потоков и геотопологическим характеристикам элементарных ландшафтов (экотопов) подчинено, в частности, вторичное распределение техногенных радионуклидов в первый же год их поступления в ландшафтную оболочку. Максимальная концентрация долгоживущих радиоактивных изотопов, формирующих современную геохимическую среду, следующая: Се—144 (133,5 кэВ, 284,4 сут), Ри—103 (497 кэВ, 39,4 сут), Cs—134 (604 кэВ, 2,06 лет), Ри—106 (622 кэВ. 367 сут), Cs—137 (661 кэВ, 30 лет), Zr—95 (765 кэВ, 35 сут), Nb—195 (724 кэВ, 64 сут). Она фиксируется Л. Л. Малышевой и другими (1990) в основном на нижних элементарных единицах ландшафтной дифференциации и на подножиях или на линиях вогнутых перегибов — L₆. Именно в этих элементах отмечаются наибольшие значения коэффициентов концентрации радионуклидов и других компонентов, превышающие предельно допустимое их содержание в почвах, растительности и водах. Исходя из общих корреляций между кинематическими и геотопологическими параметрами, наименьшую концентрацию техногенных радионуклидов следует ожидать на верхних элементарных ландшафтах (экотопах), наиболее крутых элементах (уступах), фасах, а также на ландшафтах (экотопах) с выпуклой формой в профиле и в плане.

Во вторую группу (группу II) входят неблагоприятные антропогенные воздействия на ландшафты (экотопы), осуществляемые через изменение интенсивности и характера проходящих через них литодинамических процессов.

К подгруппе II—А относятся в основном те чаще всего непреднамеренные действия человека (распашка земель без применения почвозащитных мер, интенсивный круглогодичный выпас скота на пастбищах, сенокосах и по стерне, вырубка лесов и др.), которые приводят к резкому усилению ветровой эрозии почв, усилению динамики подвижных песчаных форм и опустыниванию. Эти же антропогенные воздействия усугубляют водную эрозию, а также склоновые процессы (подгруппа II—Б). Таким образом, если устойчивость элементарных ландшафтов (экотопов) при антропогенном усилении ветровой эрозии определяется в основном их циркуляционной экспозицией, то реакция на возросшую в связи с деятельностью человека интенсивность водной эрозии и склоновых процессов в их пределах зависит от их гравитационной экспозиции.

В данную же группу входит вибрационное воздействие, представляющее собой передачу энергии вынужденных механических колебаний, вызываемых различными видами транспорта, строительных машин, промышленных агрегатов и т. п. От этих источников колебания распространяются на грунтовые массивы и далее на формы земной поверхности, рельефоиды и другие рукотворные образования (Л. Л. Розанов, 1990), становясь одной из многих причин оползней, обвалов и прочих склоновых процессов. Длительная вибрация обусловливает неоднородное по простиранию и величине захвата уплотнение или, наоборот, потерю связности дисперсных грунтов разного литологического состава. Скальные и полускальные (кроме сильно трещиноватых и выветрелых) горные породы не изменяются при вибрации, и все воздействия передаются от источника через состоящую из них среду непосредственно на рельефоиды, приводя к их деформациям. В большинстве случаев основная причина отрицательных явлений, связанных с вибрацией, — ее длительность и непрерывность, в результате которых возникают дополнительные динамические напряжения, приводящие к усталости грунтов, материалов и конструкций зданий.

Третью группу (группу III) составляют те воздействия человека, которые меняют гидроклиматические условия в пределах крупных ландшафтов. В связи с различиями в нагревании и охлаждении минеральных и водных масс и в испарении с земной и водной поверхности создание водохранилищ или, наоборот, спуск озер и прочее перераспределение субаквальных и субаэральных площадей приводят к изменению температур, абсолютной и относительной влажности, количества атмосферных осадков в соответственно экспонированных, территориально смежных с этими новообразованиями или ликвидированными водоемами ландшафтах (подгруппа III—А).

Особенно мощное воздействие подобные и другие (каналы, дамбы, плотины, насыпи) объекты и мероприятия (мелиорация, интенсивный водозабор на сельскохозяйственные, промышленные и бытовые нужды) оказывают на увлажненность элементарных ландшафтов (экотопов) через антропогенное изменение зеркала грунтовых вод (подгруппа III—Б). Оно сказывается на уровне обеспеченности водными ресурсами, запасах почвенной влаги, которые рассматриваются (наряду с термическими условиями) в качестве основного агроклиматического ресурса, на засоленности почв в связи с выносом к земной поверхности хлоридов и сульфатов натрия при обильном орошении.

К антропогенным воздействиям одновременно на литодинамические процессы и гидроклиматические условия ландшафтов (экотопов) относятся те, которые вызывают усиление термокарстовых проявлений в областях развития многолетнемерзлых пород (подгруппа II, III—А) и склоновых процессов (подгруппа II, III—Б). Второй вид связан с антропогенным подъемом (или опусканием) уровня грунтовых вод, изменением увлажненности грунтов и образованием поверхностей скольжения в литогенной основе склоновых ландшафтов (экотопов), обычно с резкой интенсификацией оползневых процессов.

Экологический прогноз на геотопологическом принципе сводится к составлению и последующему соотнесению рядов устойчивости элементарных ландшафтов (экотопов) с видами антропогенных воздействий на их природу (табл. 51). Каждый из рядов соответствует определенной геотопологической характеристике или критерию систематики ландшафтов (экотопов): относительному положению по вертикали (а) и крутизне (б), (в), вертикальной (г) и горизонтальной (б) кривизне, а также углу встречи (Q°) или антропогенной составляющей циркуляционной экспозиции (е).

В ряду б категории элементарных ландшафтов (экотопов) расставлены в соответствии с уклонами, определяющими скорость нисходящих потоков и расходную составляющую транспортируемых через них вредных компонентов и минеральных масс, а в ряду в — в зависимости от значений вертикальной кривизны Н"(х, у), не характеризующих форму земной поверхности в рамках одного исследуемого элементарного ландшафта (экотопа) (это отражено в категориях ряда г), а отнесенных к значениям данного параметра в смежных с ним на профиле вышеи нижерасположенных элементах. Указанное отношение контролирует разность скоростей нисходящего потока на «входе» и «выходе» из исследуемого ландшафта (экотопа), а также ?_пр/?расх ^в немРяды устойчивости элементарных ландшафтов и виды антропогенных воздействий

Примечания: 1 — стрелками показано направление уменьшения устойчивости (увеличения уязвимости) элементарных ландшафтов к различным антропогенным воздействиям; 2 — см. табл. 51; 3 — устойчивость элементарных ландшафтов с разной антропогенной составляющей циркуляционной экспозиции; 4 — устойчивость элементарных ландшафтов с одинаковой антропогенной составляющей циркуляционной экспозиции (РФ_+К); 5 — устойчивость вогнутых (а) и выпуклых (а) в плане ландшафтов; 6 — устойчивость ландшафтов в связи с уменьшением влагосодержания в почвах и грунтах; 7 — устойчивость ландшафтов к ветровой эрозии (а) и эоловой аккумуляции (а); 8 — устойчивость ландшафтов при снижении (б, в, г) и подъеме (б, в, г) уровня грунтовых вод в связи соответственно с уменьшением и повышением увлажненности отложений; 9 — устойчивость фронтальных (д) и теневых (д) ландшафтов; 10 — устойчивость ландшафтов в связи со снижением (а—д) и подъемом (а—д) уровня грунтовых вод.

Категории элементарных ландшафтов (экотопов) расположены в рядах по мере убывания их устойчивости (нарастания уязвимости) к различным антропогенным воздействиям. В каждом из них предусматривается прямая (например, а, б и т. д.) и обратная (а, бит. д.) последовательности в зависимости либо от вида антропогенного воздействия или его направленности на изменение того или иного геокомпонента [например, на дефляцию (а) или эоловую аккумуляцию (а), на снижение (б—г) или подъем (б—г) уровня грунтовых вод], либо непосредственно от геотопологических характеристик элементарных ландшафтов (экотопов) (например, устойчивость фронтальных (д) и теневых (д) ландшафтов (экотопов) при одних и тех же антропогенных воздействиях).

Самое распространенное антропогенное воздействие — загрязнение ландшафтов (экотопов) вредными компонентами. Менее широко развита вызванная жизнедеятельностью человека активизация дефляционных и эрозионных процессов соответственно в аридных и гумидных областях, а также изменение увлажненности в связи с антропогенными колебаниями зеркала грунтовых вод. Остальные виды антропогенных воздействий (II, III—А; II, III—Б; III—А) более локализованы.

Учитывая все это, геотопологической части легенды прогнозиоэкологической карты можно придать универсальность. Она должна состоять из перечня стандартных рубрикаций с характеристикой устойчивости и реакции. Устойчивость и реакции ландшафтов (экотопов) на каждое антропогенное воздействие изображают на карте одними и теми же условными знаками (для разных территорий). Наиболее сильные средства картографического изображения следует отдать характеристике устойчивости элементарных ландшафтов (экотопов) к загрязнениям, которая в основном сведется к отражению вторичного распределения между ними вредных компонентов.

Значение каждого геотопологического параметра элементарных ландшафтов (экотопов) для их реакции на одни и те же антропогенные воздействия зависит от особенностей рельефа земной поверхности, геолого-географической и экологической обстановки. В равнинных областях с малоконтрастным рельефом циркуляционная экспозиция (соответственно ряд е) имеет подчиненное значение по сравнению с гравитационной экспозицией и характеризующими ее параметрами. В широко распространенных условиях развития однотипных по форме в профиле элементарных ландшафтов (экотопов) эта геотопологическая характеристика (и ряд г) также существенно не влияет на различную устойчивость. То же можно сказать и о других геотопологических характеристиках, если элементарные ландшафты (экотопы) не сильно различаются по горизонтальной кривизне (ряд Э) или если рельеф в целом представлен только лестницей террас без таких элементов, как фасы и подножия.

В экстремальных условиях увлажненности в равнинном рельефе наибольшее значение приобретают ряды устойчивости а—в. Максимально неблагоприятная реакция будет у тех элементарных ландшафтов (экотопов), в пределах которых уровень грунтовых вод наиболее приближен или, наоборот, удален от земной поверхности. В горных областях устойчивость элементарных ландшафтов (экотопов) в большей степени определяется циркуляционной экспозицией. Ряд е приобретает неодинаковое значение при разной удаленности от источника загрязнения.

Учет всех этих факторов позволяет предвидеть реакцию тех или иных ландшафтов (экотопов) и квалифицировать каждый из них как единицу ландшафтной дифференциации, наиболее (средне или наименее) устойчивую к различным антропогенным воздействиям.

Каждая ЭП и связанное с ней местоположение в зависимости от принадлежности той или иной геотопологической категории и от своих геотопологических параметров выполняют разные функции, ускоряя, замедляя или прерывая, дезинтегрируя или концентрируя, канализируя, а также направляя потоки, выступая в роли их начальных, транзитных и конечных звеньев. В зависимости от всех этих геотопологических факторов, многочисленные сочетания которых определяют все разнообразие местоположений, в их пределах преобладает или расходная или приходная составляющие баланса транспортируемых полезных и вредных для биоты и человека компонентов вещества и энергии, осуществляется их распределение и перераспределение. В соответствии с этим происходит дифференцированное развитие геокомпонентов и геокомплексов, а также дифференцированные антропогенные воздействия на них (прежде всего загрязнения) и их различные реакции или отклики на эти воздействия.

Следует обозначить основные тенденции в изменении приходной и расходной частей баланса вещества и конвективной энергии, перемещаемых как нисходящими, так и сублатеральными потоками в ЛГО. При прочих равных геотопологических условиях приход вещества и энергии, транспортируемых нисходящими потоками, увеличивается от верхних к нижним, от выпуклых к вогнутым в плане местоположениям, от местоположений Р₅__т к местоположениям Р₆__т. Приходная часть баланса субгоризонтально перемещающегося вещества увеличивается от тыловых к фронтальным, среди фронтальных — от выпуклых к вогнутым в плане, среди тыловых, наоборот, — от вогнутых к выпуклым в плане. При тех же условиях расход нисходящего вещества увеличивается при переходе от вогнутых к выпуклым в профиле, от местоположений Р_п_₆ к местоположениям Р"_₅, а перемещаемого сублатерально — от вогнутых к выпуклым в плане фронтальным, а также боковым местоположениям.

Можно назвать определенную категорию местоположений, геотопологические показатели которых обусловливают их наибольшую способность к концентрации того или иного вещества (влаги, гумуса, органики, радионуклидов с определенным периодом полураспада, тяжелых металлов и т. д.). К ним относятся те из них, которые одновременно выступают в роли вертикальных и латеральных барьеров — фронтальные подножия и площадки с вогнутой формой в плане и профиле, а также нижние привершинные местоположения. Их антиподами — местоположениями с наибольшей способностью к расходу вещества являются выпуклые в плане и профиле фасы и уступы. В связи с этим в экологическом отношении фасы и уступы наиболее «чистые» местоположения, максимально «промытые» поверхностными и грунтовыми водами. В данном же отношении верхние вершины изометричных форм, гребневые линии и особенно вершины их положительных ундуляций, а также плосковершинные местоположения в целом характеризуются фоновым загрязнением, значения которого определяются не внутрисистемными, а внешними (по отношению к каждой конкретной геосистеме) потоками, принадлежащими к надгеосистемам или к планетарно-геоэкологическому пространству в целом.

В зависимости от географической широты, общей увлажненности и других физико-географических и экологических условий региона может осуществляться сравнительная оценка земель путем ранжирования местоположений разных категорий в порядке убывания их хозяйственной ценности от местоположений с оптимальным сочетанием обеспеченности теплом (прежде всего фотосинтетически активной радиации) и водного баланса к местоположениям с дефицитом тепла и недостатком (избытком) влаги. В отличие от обширного опыта оценки земель как в сельскохозяйственной науке, так и в ландшафтоведении, где рельеф выступает в качестве первого критерия их деления по хозяйственной ценности, данную бонитировку предлагается осуществлять на строгой геотопологической основе с точной фиксацией границ и строгими определениями местоположений. Эта же основа может быть использована при инженерно-экологических исследованиях на суше и шельфе, оценке экологической безопасности и при картографировании всех надлитосферных геокомпонентов.

Главным аргументом в пользу морфодинамического анализа на геотопологическом уровне в прикладных экологических исследованиях служат широкие возможности функционально-динамического и субстанционального истолкования морфологии элементов ЗП и ЛГП, для выделения которых в камеральных условиях достаточно первичных аэрофотои фотокосмических материалов на суше и результатов эхолотирования и сейсмоакустического профилирования на море. Геотопологическая карта с изображенными на ней местоположениями может быть целиком подвержена функционально-динамической и субстанциональной интерпретации, чему, в частности, способствует отображение на ней элементов в виде системы векторных линий нисходящих по ЗП потоков. Универсальность содержания и легенды карты обеспечивает универсальность данной интерпретации применительно к элементам любого размера, генезиса и любым экологическим (субаквальным, субаэральным, горным, равнинным, гумидным, аридным и т. д.) условиям.

О прикладном значении геотопологии в рамках экологической науки говорилось ранее, но к этому можно добавить, что соответствующий анализ на геотопологической основе использован и используется: а) при разработке теории прикладной экологии, геоэкологии и природопользования, основанной на представлениях о рельефе, как главном распределителе и перераспределителе всех полезных и вредных компонентов в ЛГО (на данной теории базируется курс лекций в СПбГУ «Геоморфологические основы геоэкологии ландшафта»); б) при региональных геоэкологических исследованиях (оценке загрязнения тяжелыми металлами и техногенными радионуклидами) в отдельных районах на северо-западе России и в Украине; в) при оценке лесорастительного потенциала; г) картировании почвенного покрова; д) микроклиматическом картировании; е) оценке и картировании геоморфологического риска при проектировании и строительстве разных хозяйственных объектов (трубопроводов, буровых, складов ГСМ, олимпийских объектов в Сочи, полигонов твердых бытовых отходов и др.); ж) при изучении и картографировании подледно-подводного рельефа Антарктиды и подводного рельефа Арктики; з) при разномасштабном аналитическом геоморфологическом картографировании рельефа океанического дна, поисках и разведке железно-марганцевых конкреций в океане (Срединно-Атлантический хребет и др.), а также и) при разработке методических указаний по геоморфологическому картографированию рельефа морского дна в комплексе работ по геологической съемке масштаба 1:1 000 000 и реализации их при составлении геоморфологических карт и карт четвертичных отложений для целого ряда листов северного шельфа России и многого другого. Кроме этого предлагается использование системно-морфологической основы при организации системы мониторинга, обеспечивающей наблюдения только в репрезентативных точках, представляющих строго ограниченные обширные территории. Последние рекомендации существенно снизят затраты труда, времени и средств на полевые работы.

Главным практическим предложением геотопологии являются составленные на системно-морфологическом принципе аналитическая геоморфологическая и геотопологическая карты, которые могут рассматриваться в качестве основы создания всех геокомпонентных, ландшафтных и экологических карт (и карт экологических полей распределения в ЛГП отдельных показателей) с границами элементарных картировочных единиц, соответствующими линейным элементам ЗП.

Подробнее вопросы прикладного использования системно-морфологической основы, в том числе при ландшафтно-экологических исследованиях, изложены в коллективной монографии кафедры геоморфологии СПбГУ «Прикладная геоморфология на основе общей теории геосистем» (2008), в изданном на русском и английском языках «Геоморфологическом атласе Антарктики» (2011, 2013), в монографии А. Н. Ласточкина «Общая теория геосистем» (2011) и учебнике «Основы общей теории геосистем» (2016).