Субстанционально-динамическое доопределение экотопов и прогнозы в ландшафтно-экологической оболочке

Использование и усовершенствование метода бонитировки при субстанциональном доопределении экотопов

В России научная база оценки земель была заложена Л. Г. Раменским (1938), который предложил ввести две стандартные шкалы. В этих шкалах перечисляются конкретные участки земли в соответствии с качественной оценкой их увлажненности и богатства почв. Шкалы располагаются по двум осям ортогональных координат, в рамках которых создаются поверхности распределения участков и выделяются их группировки по качеству. Шкалы стали прообразами широко используемых в дальнейшем бонитировочных рядов (Н. П. Благовидов, 1960, и др.), а их соединение в одной системе координат — прообразами предлагаемых ниже бонитировочных таблиц. Изложенный ниже метод оценки баланса вещества основывается на опыте бонитировки почв или сравнительной оценки качества земель, которая выражает степень благоприятности последних для возделывания разных сельскохозяйственных культур.

Бонитировка земель — это по сути невоспроизводимая процедура, в ходе которой эксперты пытаются суммарно учесть и субъективно обобщить многие естественные («залегание по рельефу», водный режим, мощность гумусового горизонта и другие показатели почвенного покрова, микроклиматические характеристики и т. д.), сельскохозяйственные (разная степень трудности повышения плодородия, условия выполнения мелиоративных работ и использования техники и др.), экономические и экономико-географические (урожайность, выход натуральной и сельскохозяйственной продукции, доход на единицу площади, удаленность от грунтовых дорог, дорог с твердым покрытием, пунктов переработки и др.) взаимосвязанные факторы и показатели. Учет множества данных факторов осуществляется субъективно в результате экспертной оценки, недостатки которой хорошо известны. При этом не принимается во внимание, что все естественные и многие сельскохозяйственные факторы, влияющие на качество земель, зависят в конечном счете от «залегания по рельефу», т. е. от геотопологических параметров.

В морфодинамическом анализе, наоборот, определяющие распределение и перераспределение вещества и энергии геотопологические факторы рассматриваются отдельно друг от друга, и лишь на конечной стадии этого анализа данные об их влиянии на приход и расход субстанции концентрируются в кратких дефинициях (доопределениях), а также алгебраически или арифметически суммируются. Такая оценка экотопов по расходной и приходной составляющим и самому балансу вещества на строго последовательные процедуры: а) алгоритмизирует данные прикладные изыскания; б) делает их воспроизводимыми, позволяя верифицировать их результаты на разных стадиях; в) предоставляет возможность внести в них отдельные, иногда весьма существенные коррективы, связанные с разными естественными (например, дренируемость территории) и антропогенными (например, мелиоративные мероприятия, удаленность от САВ) особенностями изучаемой территории, не предусмотренными в общей излагаемой здесь методической схеме; г) обеспечивает (если есть данные, полученные в репрезентативных точках об интересующих параметрах) переход от качественной оценки распределения и перераспределения компонентов к их количественной оценке в результате решения прямой и обратной задач — экстраполяций наблюденных значений.

Разработанная в рамках морфодинамического анализа методика оценки первичного распределения — прихода или перераспределения баланса загрязнителей (как и любого другого вещества) предусматривает, так же как бонитировка земель, расстановку в бонитировочный ряд выделенных на исследуемой территории ареалов (в нашем случае — экотопов) от худших к лучшим (в частности, от более загрязненных к менее загрязненным), или наоборот, и их положение в этом ряду оценивается в сравнимых числовых показателях — баллах. Это сходные черты между бонитировкой земель и морфодинамической оценкой распределения и перераспределения вещества.

Но между ними существуют и отличия: 1) если при оценке земель баллы чаще всего присваиваются конкретным участкам ЗП, то в морфодинамическом анализе эти баллы характеризуют классы бонитета и относятся не к отдельным местоположениям, а к их строго определенным геотопологическим категориям; 2) в отличие от оценки земель, при которой квалифицируемые ареалы произвольно группируются по своему качеству и субъективно ограничиваются по разным признакам или просто без таковых, экотопы строго систематизированы только по геотопологическим критериям (показателям) и однозначно ограничены СЛ в результате аналитического картографирования на системноморфологической основе; 3) если оценка земель осуществляется путем присваивания тому или иному ареалу одного показателя ее качества, то в морфодинамическом анализе речь идет о разносторонней характеристике и субстанциональном доопределении разных категорий экотопов в соответствии с каждым из геотопологических критериев (параметров).

При рассматриваемой в данной главе оценке распределения и перераспределения вредных компонентов под экотопами понимаются местоположения с относительно однородным взаимодействием человека с ОС или, конкретнее, однородным антропогенным воздействием на них — техногенным загрязнением. Категории экотопов выделяют по геотопологическим критериям или показателям: Н (х, у), Нх, у), Н"(ху), Кг и Q°, контролирующим приход и/или расход загрязнителей.

В соответствии с функционально-динамическим доопределением экотопы располагаются в бонитировочные ряды, каждый из которых составлен для одного из перечисленных критериев. Знак, приписываемый баллам или классам, отражает составляющие баланса — нежелательный для человека приход загрязнителей (знак «+ «) и улучшающий качество экотопов определенных категорий (содержащихся в них ландшафтов в целом, почвенных разностей или растительных сообществ) расход или вынос загрязнителей через их нижние границы (знак «—») в зависимости от каждого из геотопологических параметров. И лишь затем оценивается баланс — суммирование отраженных в нормированных баллах расходной и приходной его частей отдельно по вторичному распределению вредных компонентов. Сравнительная оценка экотопов по данным составляющим баланса и по одному из названных геотопологических критериев заключается в составлении бонитировочного ряда, аналогичного используемому при оценке земель. Сложение же приходной и расходной составляющих и определение их баланса, а также субстанциональное доопределение морфологических элементов может осуществляться с помощью бонитировочных таблиц (табл. 37, 38), составляемых раздельно в связи с циркуляционной и гравитационной экспозициями. В каждой из таблиц содержатся вертикально поставленные ряды (в виде столбцов), соответствующие тем геотопологическим параметрам (критериям), по которым они составлены. Два ряда экотопов по первичному распределению субстанции (табл. 37) составлены каждый по одному из параметров: Н (х, у) и Нх, у) |. Остальные ряды составлены сразу по двум критериям, один из которых отражает ведущие [Q° в табл. 37; Н{х, у) и |Н (х, у) | в табл. 38], а другой — менее сильные или подчиненные [Кг в табл. 37 и 38; Н"(х, у) в табл. 38] геотопологические факторы.

Таблица 37

Бонитировочные ряды местоположений, составленные по первичному распределению приносимых в них веществ и энергии сублатеральными потоками из окружающей среды

В бонитировочных таблицах фигурируют разные по протяженности ряды с различным количеством членов. В связи с этим для более правомерного соотнесения положения одного и того же экотопа между собой в разных рядах и последующего сравнительного анализа и возможного сложения, присваиваемых каждому экотопу баллов необходимо эти баллы отнести к общему числу баллов в каждом ряду. В результате номер занимаемого экотопом места в бонитировочном ряду или балл (0 относится к общему количеству членов (баллов) этого ряда (п) в соответствии с выражением: j = (i — 1)/(n — 1) и выступает в связи с этим в виде не целого (i), а дробного (j) числа — десятичной дроби, изменяющейся в каждом ряду от 0 до +1 или —1.

Бонитировочные ряды местоположений, составленные по перераспределению вещества и энергии, переносимых системообразующими нисходящими

потоками на земной поверхности и в ее ближайшей окрестности

Однако и при этом не обеспечивается необходимая корректность в оценке. Условность или основной недостаток предлагаемого метода оценки распределения и перераспределения вещества (в частности, техногенных загрязнителей) заключается в неправомерности суммирования баллов в бонитировочных таблицах, характеризующих различные по воздействию на распределение и перераспределение (загрязнение) геотопологические факторы. Как известно, баллы — компаративные, а не аддитивные величины. В «чистом виде» их можно было бы сравнивать только в одном бонитировочном ряду. Этим обстоятельством пользуются специалисты — эксперты по оценке земель, суммируя многочисленные определяющие продуктивность факторы «в уме» до присвоения балла тому или иному угодью или категории угодий и расстановки их в единый бонитировочный ряд. Именно поэтому претензии со стороны математики она не вызывает. Оперируя цифрами (номерами мест определенных категорий экотопов), получают качественный характер оценки загрязнения.

Главное преимущество данного метода заключается в том, что он дает возможность картографирования отдельных составляющих в распределении и перераспределении компонентов, их суммирования и общей количественной оценки баланса, при которой для каждого из слагаемых, представленных на бонитировочных таблицах, определяется своя значимость.