Опыт и результаты использования карты местоположений при изучении комфортности местообитаний, первичного распределения загрязняющих веществ

Морфодинамическая концепция уже на геотопологическом уровне обеспечивает корреляцию единиц инженерно-геологической (в рамках подземной части ЛГП) и надлитосферной дифференциации и их параметров, единую методику их выделения и общую (геотопологическуто) основу геокомпонентного (геоботанического, почвенного, микроклиматического, гидрогеологического и др.), специального (землеустроительного, оценочно-земельного, лесорастительного и др.) и синтетического (ландшафтного), а также общего и специального (радиологического, по загрязнению тяжелыми металлами, углеводородами и т. д.) экологического картографирования.

С появлением точного метода картографирования местоположений идея о необходимости изучения всех взаимодействий и взаимосвязей в ландшафте при исследовании его отдельных геокомпонентов может полностью реализоваться через взаимную корреляцию этих характеристик с геотопологическими показателями. Их информативность и прогностический потенциал обеспечивают интеграцию географических и экологических отраслей (интересов). Возможность установления тесных корреляций между экологической и географической информацией через рельеф ЗП определяет центральную позицию геоморфологии, основанной на морфодинамической концепции в тех науках о Земле, которые ориентированы на решение экологических проблем.

Геоморфология предлагает всем этим наукам, несмотря на различие их объектов и предметов, единый геотопологический принцип, который развертывается в общую теорию и методику географии и экологии.

Каждая ЭП и связанное с ней местоположение в зависимости от принадлежности к 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 и в соответствии с этим 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_п_₅, а расход перемещаемого сублатерально вещества — 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 (влага, гумус, органика, радионуклиды с определенным периодом полураспада, тяжелые металлы и т. д.). К ним относятся те, 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 ГС) потоками, принадлежащими к надгеосистемам или уже не к ландшафтно-, а к планетарно-геоэкологическому пространству в целом.

В зависимости от географической широты, общей увлажненности и других физико-географических условий региона сравнительная оценка земель может осуществляться путем ранжирования местоположений разных категорий в порядке убывания их хозяйственной ценности от местоположений с оптимальным сочетанием обеспеченности теплом (прежде всего фотосинтетически активной радиацией) и влагой к местоположениям с дефицитом тепла и недостатком (избытком) влаги.

В отличие от обширного опыта оценки земель как в сельскохозяйственной науке, так и в ландшафтоведении, при которой 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 должна быть использована при инженерно-геологических исследованиях на суше и шельфе, оценке экологической безопасности в горных областях и при картографировании всех надлитосферных геокомпонентов.

Главным аргументом в пользу морфодинамического анализа на геотопологическом уровне служат широкие возможности функциональнодинамического и субстанционального истолкования морфологии элементов ЗП и ЛГП, для выделения которых в камеральных условиях достаточно использовать первичные (аэрофотои фотокосмические) материалы на суше и результаты 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 географическим.

(субаквальным, субаэральным, горным, равнинным, гумидным, аридным и т. д.) условиям.

Соответствующий анализ на геотопологической основе использован и используется:

• а) при разработке теории геоэкологии и природопользования, основанной на представлениях о рельефе как главном распределителе и перераспределителе всех полезных и вредных компонентов в ЛГО (А. Н. Ласточкин, 1995, 2002; А. И. Жиров, 2001);
• б) при региональных экологических исследованиях (оценке загрязнения тяжелыми металлами и техногенными радионуклидами) в отдельных районах на Северо-Западе России и Украине;
• в) при оценке лесорастительного потенциала (А. А. Солодов, 1998);
• г) при картировании почвенного покрова (М. Ю. Челпанов, 1997) и оценке почвенно-экологических условий (А. С. Стрелков, 2005);
• д) при оценке потенциальной урожайности (Н. В. Надежина, 2002— 2004, и др.).

Кроме того, системно-морфологическую основу предлагается применять в микроклиматологии (А. Н. Ласточкин, А. И. Жиров, 1995), а проводить наблюдения только в репрезентативных точках, представляющих строго ограниченные обширные территории. Последние рекомендации существенно снизят затраты труда, времени и средств на полевые работы.

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

Например, для упомянутого ранее в подразделе 3.2. участка опытного полигона исследований размером 300×300 м в окрестности геостанции «Железо» в долине р. Луги на системно-морфологической основе легко создаются карты заморозкоопасности, увлажнения почв, детальные почвенные карты, геооботанические, ландшафтные и мн. др. (рис. 40, 41, 42).

А. А. Солодовым, как для этого же участка, так и для участка хвостохранилища АО «Фосфорит» (Кипгисеппский район Ленинградской области) (рис. 44) был оценен лесорастительный потенциал выделенных по системно-морфологической основе местоположений или экотопов в связи с предстоящей рекультивацией земель и лесопосадками. Проведение комплексной оценки лесорастительных условий территории хвостохранилища позволило выбрать наиболее оптимальную схему размещения насаждений и проведения мелиоративных и ветрозащитных мероприятий. Оценочная величина лесорастительного потенциала (табл. 31) отражает степень комфортности данного типа земель для основных лесообразующих пород подзоны южной тайги и непосредственно связана с годичным приростом фитомассы.

Рис. 40. Карта и системно-морфологическая основа участка опытного полигона в окрестностях геостанции «Железо».

(среднее течение долины р. Луги, левый берег).

Масштаб 1:1400.

Рис. 41. Карта заморозкоопасности.

Рис. 42. Карта типов режимов увлажнения почв (по А. И. Жирову и С. Ф. Сушкову, 2008).

Рис. 43. Почвенные карты ключевого участка в окрестностях геостанции «Железо». Масштаб 1:1400: а — классическая; б — на морфоизографной основе; в — на системно-морфологической основе (по А. С. Стрелкову, 2008).

Почвенные разности: 1 — болотная верховая торфяная почва; 2 — болотноподзолистая торфянисто-перегнойная иллювиально-железисто-гумусовая почва; 3 — слабооподзоленная смытая трансэлювиальная почва; 4 — слабоподзолистая на погребенном подзоле; 5 — слаборазвитая смытая трансэлювиальная почва;

• 6 — слабооподзоленная трансэлювиальная с погребенным профилем;
• 7 — подзол среднемощный на озерно-ледниковых песках, подстилаемых песчаной мореной; 8 — слабоподзолистая Al-Fe — гумусовая на песчаной морене;
• 9 — среднеподзолистая иллювиально-железистая на озерно-ледниковом песке;
• 10 — болотно-сильноподзолистая торфянистая почва; 11— болотная верховая торфяно-перегнойная на погребенном подзоле иллювиально-железисто-

гумусовом; 12 — торфянисто-подзолистая сильно гумусированная иллювиальножелезистая; 13 — аллювиально-делювиальная оторфованная; 14 — коричневая, делювиально-аккумулятивная на песках. Линейные элементы земной поверхности: 15 — гребневые линии (1^); 16 — килевые линии (1₂); 17 — линии выпуклого перегиба (L_s); 18 —линии вогнутого перегиба (1₆); 19 — морфоизографа (L₇); 20 — обозначение границ (для классической почвенной карты обозначение № 19) между почвенными разностями (почвенными ареалами). Линии с незакрашенными индексами являются осложняющими, т. е. дополняют морфологическое строение поверхности.

Рис. 44. А — карта-схема распределения лесорастительного потенциала (балл) на участке хвостохранилища АО «Фосфорит»;

Б — роза ветров данной территории (по А. И Жирову и А. А. Солодову, 2008).

Подробности расчета лесорастительного потенциала расшифрованы в таблице 33.

Оценочные параметры местоположений (расчетная величина/балл) (по А. И. Жирову и А. А. Солодову, 2008)

Данный пример показывает возможности применения методики в растениеводстве, садоводстве, рекультивации, лесовосстановлении. Методика оценки природно-экологического потенциала территорий на системно-морфологической основе позволит вплотную подойти к решению проблемы не только качественной, но и стоимостной оценки земель.

Контрольные вопросы

1. Параметрическая форма задания динамической и субстанциональной экосистем. 2. Циркуляционная и инсоляционная экспозиции и отношение экотопов с окружающей средой.