big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

О теоретических основах проблемы преобразования природы

Рост населения, увеличение его потребностей и стремительное развитие техники непрерывно усиливают эксплуатацию человеком природных богатств, расширяют и углубляют его воздействие на природу. На больших территориях наиболее населенных стран это воздействие создало существенно преобразованную природу: естественный растительный покров почти полностью заменен культурным, почвы трансформированы, водный режим зарегулирован или сильно изменен и даже климат испытывает ощутимые преобразования.

В обозримом будущем проблема регулирования стихийного антропогенного изменения природы с каждым годом будет становиться все более острой. Поэтому уже сейчас, когда мы говорим о преобразовании природы, мы должны иметь в виду не только осуществляемые мероприятия по гидротехнической перестройке водной сети, по орошению или осушению отдельных территорий и не только пока еще отдаленные проекты коренного изменения климата, а весь комплекс современного взаимодействия человека с природой. Это взаимодействие осуществляется в значительной степени стихийно и усиливается столь стремительно, что его уже нельзя оставлять вне научного контроля и управления.

Учение о зонах природы, впервые в схематическом виде намеченное И. И. Лепехиным и Гумбольдтом, затем четко сформулированное В. В. Докучаевым (1948) и детально разработанное Л. С. Бергом (1952) и его учениками, основывается на признании единства природы. Разнородные элементы природной обстановки— климат, воды, почвы, рельеф, растительность, животный мир находятся в тесной связи и непрерывном взаимодействии друг с другом, что объединяет их в неразрывный комплекс. Характерные черты такого комплекса более или менее точно повторяются при сходных условиях на разных территориях и объединяются в понятии ландшафта.

Из учения о зонах природы вытекает, что, воздействуя на какой-либо один из элементов ландшафта, мы неизбежно затрагиваем все внутренние связи и в той или иной степени изменяем все элементы. Поэтому всякое преобразование какого-либо элемента природной среды есть преобразование ландшафта.

Однако необходимо подчеркнуть, что учение о природных зонах само по себе не дает ответа на то, что же лежит в основе единства природы, что определяет группировку ее разнородных элементов в конечное (хотя и большое) число ландшафтных комплексов. Многочисленные исследования ландшафтов создали достаточно подробную картину их распределения и свойств, они вскрыли ряд частных причинно-следственных связей между разнородными элементами природы, но не дали ключей к выходу из этой замкнутой системы.

Только в работах А. А. Григорьева (1937, 1954, 1956) был сделан необходимый шаг, обусловивший возможность дальнейшего развития учения о зонах природы. А. А. Григорьев, положив в основу своих исследований изучение процессов обмена вещества и энергии, а не статическое сопоставление распределения явлений в пространстве, показал, что облик природы определяется притоком извне солнечного тепла и влаги. Идеи А. А. Григорьева получили дальнейшее развитие в. работах М. И. Будыко (1950), И. П. Герасимова (1960), В. Р. Волобуева (1960) и других исследователей, которым удалось непосредственно вскрыть и показать количественную энергетическую сущность природной зональности. Были найдены те величины показателей водно-теплового режима, изолинии которых совпадают с границами крупных таксономических единиц физико-географического районирования — природных зон. Тем самым, были определены те нижние и верхние пределы притока энергии и влаги, в которых может существовать в естественных условиях данный достаточно широкий ландшафтный комплекс водного режима, почв и растительности.

Достигнуть в изучении географической среды таких результатов можно было только благодаря применению современных количественных геофизических методов. Однако, как будет показано далее, выявленных закономерностей для построения общей теории регулирования природных процессов и преобразования природы еще недостаточно.

Важнейшей для человеческого общества и наиболее универсальной особенностью каждого ландшафта является его биологическая продуктивность. Конечно, природа оказывает на его деятельность влияние также и во многих других отношениях, определяя, например, условия строительства, транспорта и организации отдыха, но все эти вопросы имеют либо второстепенное, либо локальное значение по сравнению с задачей производства продуктов питания. Поэтому цель преобразования природы можно с достаточным основанием свести к повышению биологической продуктивности ландшафта.

В самой общей постановке вопроса можно принять, что биологическая продуктивность территории характеризуется величиной биомассы, образующейся за год на единице ее площади. При этом мы для упрощения оставляем без рассмотрения вопрос о качестве биомассы, хотя, как известно, качественная ценность урожая даже одного и того же растения не находится в однозначной связи с объемом урожая.

Продукция биомассы изменяется во времени — от года к году и в пространстве — от места к месту.

В этих изменениях мы можем выделить чисто биологический компонент, зависящий от видового состава растительности, и компонент, определяемый условиями среды (почвой, климатом). Биологический компонент находится в частичной зависимости от компонента среды, поскольку последняя определяет ареалы возможного распространения отдельных видав. Однако осуществление возможностей распространения естественной растительности зависит от внутренних законов эволюции видов и условий переноса семян, а культурной растительности — от направляющей деятельности человека. В качестве второго упрощения задачи можно исключить из рассмотрения ту часть биологического компонента, которая не зависит от условий среды.

Систему причинно-следственных связей, определяющих биологическую продуктивность ландшафта и одновременно являющихся сутью единства природного комплекса, можно подразделить на два основных вида. Одни связи, динамические, представляют процессы движения и преобразования вещества и энергии. Другие связи, организационные — это условия или факторы, определяющие направление и интенсивность динамических связей.

В реальных условиях динамические процессы непосредственно или через другие процессы, но всегда непрерывно взаимодействуют друг с другом. Не нарушая реальной картины явлений, можно принять, что один процесс формирует некоторые условия, а эти условия определяют направление и интенсивность процесса, составляющего следующее звено цепи. В наиболее простом виде такая связь проявляется между процессами, следующими друг за другом во времени.

По существу к подобной схематизации в научных исследованиях мы прибегаем постоянно, когда считаем некоторые условия изучаемого процесса заданными и не интересуемся их происхождением и формированием. Без этого приема мы никогда не смогли бы отделить область одной науки от другой, так как все в природе связано непрерывной цепью. В случае одновременно протекающих процессов такое расчленение также вполне законно до тех пор, пока мы не располагаем методами аналитического описания их непрерывного взаимодействия.

Отделение процессов от факторов в данной системе связей имеет особый смысл. Такая схематизация позволяет подчеркнуть, что при решении проблемы преобразования природы главную роль играет изучение влияния факторов, меняющихся во времени или в пространстве, на направление и интенсивность процессов.

Схему связей можно было бы продолжить и распространить на весь космос и на все явления природы, поскольку все в мире так или иначе связано. Однако мы обрываем эти связи на определенных факторах, формирование которых выходит за пределы данной частной проблемы и которые мы принимаем заданными. Такое ограничение всегда несколько условно, хотя и абсолютно необходимо для постановки любой научной задачи.

Рассмотрим более подробно существо и степень изученности причинно-следственных связей, определяющих биологическую продуктивность ландшафта.

Величина биомассы, накопленная растением к концу вегетационного периода, является итогом процесса фотосинтеза в течение всего этого периода. То же самое справедливо и для всего растительного покрова на какой-либо территории, с той только оговоркой, что вегетационный период многовидового растительного сообщества имеет менее четкие границы во времени, и полная продуктивность территории определяется как сумма итогов по отдельным видам, зафиксированным в разные сроки.

Величина, биомассы, представляя итог процесса фотосинтеза, поступает в ненарушенном природном ландшафте в круговорот веществ и является одним из начальных условий (биологическим фактором) процессов почвообразования (рис. 1).

Процесс фотосинтеза заключается в преобразовании в органические вещества углекислоты, поступающей в растение через устьичные отверстия в листовой поверхности из атмосферы, и минеральных солей, поступающих в него через корневую систему из почвы. Наличие углекислоты и минеральных солей в листьях представляет необходимые условия фотосинтеза. Поступление углекислоты из атмосферы является одним из процессов взаимодействия растений со средой. Однако можно с достаточным основанием предполагать, что содержание углекислоты в атмосфере не бывает столь низким, чтобы ограничивать потребление растения и служить самостоятельным фактором изменения интенсивности фотосинтеза. Процесс фотосинтеза, меняясь под действием других факторов, сам определяет интенсивность потока углекислоты из атмосферы к растительному покрову; это является одним из примеров замкнутых прямых и обратных

Схема причинно-следственных связей, непосредственно определяющих биологическую продуктивность растительного покрова

связей. Именно поэтому новейшие методы измерения вертикального потока углекислоты в приземном слое воздуха служат способом непосредственного определения интенсивности фотосинтеза.

Поступление минеральных солей из почвы является уже иным процессом взаимодействия растения со средой, поскольку этот процесс регулируется не только потреблением растения, но и геохимическим составом почвы, т. е. элементом внешней среды. Этот процесс входит в сферу изучения как физиологии растений, так и почвоведения.

В естественных ненарушенных условиях, когда биомасса со всеми поглощенными из почвы веществами вновь поступает в почву и круговорот веществ оказывается полностью замкнутым, система находится в химическом равновесии. При изъятии урожая равновесие нарушается и для его поддержания становятся необходимыми искусственные удобрения и применение севооборотов.

Фотосинтез может развиваться различно в непосредственной зависимости от трех меняющихся факторов. Первым из этих факторов является освещенность растения так называемой активной солнечной радиацией. По-видимому, естественные колебания освещенности в зависимости от изменений количества солнечной энергии, поступающей к земной поверхности, не влияют существенно на фотосинтез на большей части территории СССР (хотя это положение еще нельзя считать полностью доказанным). Несомненное и весьма существенное влияние на фотосинтез оказывает изменение удельной освещенности листьев в связи с развитием самой листвы и, следовательно, роста биомассы, и ростом затенения ее нижних ярусов; наиболее наглядно это можно наблюдать в лесу. В этом случае мы сталкиваемся с примером вторичных обратных связей, когда следствие оказывает обратное воздействие на причину: освещенность усиливает рост растений, а затем этот рост начинает уменьшать освещенность.

Другой внутренний фактор интенсивности фотосинтеза — это температура листьев. В общем виде установлено, что жизнедеятельные процессы в растении развиваются с наибольшей интенсивностью при некоторой оптимальной температуре его органов. Как при понижении температуры ниже этого оптимума, так и при повышении ее выше оптимума интенсивность жизнедеятельности, в частности фотосинтеза, снижается. За некоторыми температурными пределами (верхним и нижним) фотосинтез прекращается. Резкое снижение температуры до еще более низкого предела величин (обычно отрицательных) приводит к необратимым изменениям, связанным с отмиранием вегетативных органов или общей гибелью растения. Перегрев растения приводит к сходным последствиям. Получение конкретных количественных характеристик связи фотосинтеза с тепловым режимом растений осложняется не только крайним разнообразием реакции различных видов, но часто и недостаточно четким определением этого режима. Лишь в последнее время появились методы измерения температуры самого растения. Эти измерения показали, что температура листьев может отличаться на десяток и более градусов от температуры воздуха, которая раньше часто принималась за однозначный показатель температуры растения.

Наиболее важным фактором, определяющим интенсивность фотосинтеза, является внутренний водный режим растений. При прочих равных условиях (световых, термических) фотосинтез протекает с максимальной интенсивностью в случае наибольшего насыщения тканей растения водой, выражающегося в максимуме тургора и минимуме сосущей силы. Как известно, для ряда органов многих растений такая водонасыщенность означает содержание в них до 90% воды. Снижение водонасыщенности, уменьшение тургора приводит к ослаблению фотосинтеза, а при переходе за некоторый предел — к полному его прекращению. Дальнейшее-высушивание растения или увеличение периода со сниженным тургором может привести к необратимым биохимическим и физиологическим изменениям — к отмиранию пораженных органов или к полной гибели растения. Методы измерения сосущей силы и тургорного давления достаточно разработаны ив физиологической литературе приводится значительный материал, характеризующий зависимость фотосинтеза отдельных растений от их водного режима. Однако, как и большая часть других подобных материалов, основанных на опытах с отдельными растениями, он отражает крайнее разнообразие различных видов, вскрывает некоторые общие качественные закономерности, но пока еще не обобщен в количественную теорию.

Зависимость фотосинтеза от этих трех внутренних факторов изучается физиологией растений и бесспорно принадлежит к сфере биологических наук. Однако вполне очевидна полная зависимость этих внутренних факторов от процессов взаимодействия растения с окружающей средой, причем движущая роль в этих процессах принадлежит именно среде, а растение обладает возможностью лишь более слабого вторичного последействия.

Процессы взаимодействия растения со средой лежат на границе между сферами изучения крайне различных циклов наук биологического и геофизического профиля. Физиология растений и геоботаника, с одной стороны, метеорология с климатологией и гидрология — с другой, пытаются перекинуть мост через этот барьер. Однако различие в подходах, в методах, в самом понимании процессов настолько велико, что до последнего времени эти важные вопросы развивались со значительным опозданием. Только в последнее время наметились перспективы построения общей теории гидротермического взаимодействия растения со средой в связи с появлением новых геофизических методов.

Температура растительного покрова, как и любого иного участка земной поверхности, определяется согласно уравнению теплового баланса, притоком и отдачей тепла через каналы четырех основных процессов, показанных на схеме (рис. 1).

Поглощение энергии солнечных лучей растительным покровом зависит главным образом от меняющегося в широких пределах количества поступающей солнечной энергии, а также от альбедо самого растительного покрова. Количество поступающей солнечной энергии определяется процессом прохождения солнечных лучей через атмосферу, который изменяется во времени и в пространстве в зависимости, в свою очередь, от шести факторов.

Из этих факторов интенсивность солнечного излучения пока приходится принимать постоянной во времени и в пространстве для сей планеты, поскольку мы еще не имеем возможности измерить ее изменения (хотя и предполагаем их существование). Прозрачность атмосферы и, облачность, естественные изменения которых во времени и в пространстве определяются процессами общей циркуляции атмосферы (исключенной из рассмотрения на данной схеме), в настоящее время становятся доступными для искусственных воздействий. Как известно, опыты по рассеянию облачности и по созданию дымовых завес (для борьбы с заморозками) уже находят частично практическое приложение. В обозримом будущем может встать проблема искусственного запыления стратосферы для сокращения либо притока солнечного тепла, либо уходящего излучения. Таковые два из возможных путей искусственного управления системой ландшафтных связей.

Остальные четыре фактора можно принять в качестве граничных для нашей системы, поскольку причины их возможных изменений лежат далеко за пределами данного ландшафта и даже нашей планеты или же эти изменения происходят крайне медленно (изменение экспозиции склона в связи с трансформацией рельефа).

Альбедо растительного покрова меняется в сравнительно узких пределах, особенно для одного вида растений, но все же должно учитываться в количественных расчетах. Излучение растительного покрова и турбулентный теплообмен с атмосферой зависят, в основном, от соотношения между температурами растительного покрова и воздуха. На турбулентный теплообмен влияют также скорость ветра и шероховатость самой поверхности, определяющая структуру турбулентных вихрей. На шероховатость поверхности мы можем искусственно воздействовать при помощи, например, посадки полезащитных лесных полос.

Наконец, четвертый процесс, определяющий термический режим растения, — транспирация — связан с затратой очень большого количества тепла. Но хотя транспирация существенно влияет

Система причинно-следственных связей, определяющих изменение влажности корнеобитаемого слоя в течение вегетационного периода

на термический режим, она находится в тесной зависимости от него как и от водонасыщенности растения. Поэтому интенсивность транспирации — не самостоятельный фактор; транспирация регулируется, в основном, температурой и водорасыщенностью растения, в свою очередь зависящими от притока солнечного тепла и влаги из почвы.

Разрыв между биологическим и геофизическим подходами к изучению взаимодействия растения со средой заключается главным образом в том, что биология обычно изучает отдельное растение и не использует современных методов измерения процессов, протекающих в окружающей его среде. В то же время геофизика не учитывает биологических закономерностей и рассматривает растительный покров лишь как более или менее дискретную поверхность с определенными физическими свойствами. Наиболее ярким примером этого разрыва могут служить

Система причинно-следственных связей, определяющих запасы влаги в почве к началу вегетационного периода

изучение транспирации путем использования растений срезанных или в вегетативных сосудах, с одной стороны, и измерение суммарного испарения с растительного покрова методами тепло-балансовых наблюдений, с другой. Координация биологических и геофизических методов при изучении взаимодействия растения со средой является одной из основных задач проблемы преобразования природы.

Влажность корнеобитаемого слоя почвы в течение вегетационного периода, наряду с притоком солнечного тепла представляет основной фактор, управляющий через ряд промежуточных звеньев биологической продуктивностью ландшафта. Вместе с тем этот фактор является интегральным следствием сложной системы процессов, развивающихся в течение вегетационного периода (рис. 2). Летние и весенние осадки, как показано на схеме, испытывают коренное пространственное перераспределение под влиянием стока и инфильтрации в разных условиях рельефа и водных свойств почвы. Влажность почвы через начальные весенние влагозапасы связана с системой процессов весенней инфильтрации и зимней динамики снежного покрова (рис.3).

Как показано на схемах (стрелками), некоторые звенья во всех частях системы могут быть подвергнуты искусственному воздействию и регулированию. Значительная часть этих путей воздействия уже в настоящее время используется в практике сельского хозяйства.

Согласно принятому выше принципу система ландшафтных связей обрывается на некоторых определенных звеньях. В частности, мы не рассматриваем процессы на Солнце, управляющие притоком солнечной энергии, поскольку эти процессы не испытывают вторичных воздействий со стороны наземных процессов. Процессы общей циркуляции атмосферы также могут быть исключены из рассмотрения в случаях локальных преобразований природы, так как они не могут оказать вторичного воздействия на циркуляцию. Однако последнее ограничение более условно, так как, если существенные преобразования охватывают пространства порядка, например Полярного бассейна, мы воздействуем на циркуляцию атмосферы и обязаны включить ее в круг наших исследований. С другой стороны, рельеф в целом в рамках нашей задачи может рассматриваться в качестве постоянного заданного условия, меняющегося лишь в пространстве и постоянного во времени, хотя некоторые современные процессы денудации должны обязательно учитываться при мелиоративных мероприятиях. Они сказываются на биологической продуктивности через систему почвообразовательных процессов (рис.4).

С указанными ограничениями система ландшафтных связей в естественных условиях может рассматриваться в качестве замкнутой системы. Образуемая биомасса в пределах ограниченной территории вновь поступает в круговорот веществ, являясь одним из факторов почвообразовательного процесса.

Однако всегда следует иметь в виду относительность этой замкнутости. Процессы обмена энергии приводятся в действие огромными потоками энергии, получаемой извне и вновь отдаваемой в мировое пространство, а влага поступает из общепланетарной системы влагооборота и вновь отдается этой системе.

Можно также считать, что ландшафтные связи в целом поддерживают равновесие, но равновесие это является не статическим, а динамическим, подобным равновесию упругой системы. В пределах годового цикла весь облик природы и все ландшафтные связи испытывают окоренные изменения, особенно в умеренных широтах. Но годовые циклы вновь повторяют друг друга, хотя и не совпадают абсолютно. Междугодовая изменчивость процессов определяется колебаниями циркуляции атмосферы. Если сопоставить средние годовые суммы энергии, получаемой

Система причинно-следственных связей, определяющих состояние снежного покрова и почвы под снегом к началу снеготаяния

и отдаваемой ландшафтом, с междугодовыми разностями этих сумм, то максимальные междугодовые разности оказываются примерно на порядок меньше средних сумм. Эти отклонения имеют форму дисперсии конкретных годовых сумм около средней многолетней величины, почему мы обычно и принимаем, что средний многолетний энергетический баланс с достаточной точностью отражает условия естественного равновесия.

Некоторые процессы (процессы выветривания, аккумуляции энергии в форме органических остатков и многие другие) приводят к необратимым результатам, которые определяют многовековую эволюцию ландшафта. О порядке величин необратимых затрат энергии на -почвообразование дают представление расчеты В. Р. Волобуева (1960), который показал, что эти затраты составляют около 0,01% от суммы энергии годового цикла. Эта величина показывает, что предпосылка естественного равновесия ландшафта достаточно близка к истине, хотя она, конечно, исключает из рассмотрения эффект эпизодических засух, экстремальных морозов и других явлений.

После внедрения антропогенных факторов — сведения лесов, распашки целины, частичного уничтожения фауны, постройки плотин и систематического изъятия части производимой биомассы в виде урожая — положение коренным образом изменилось. Естественное равновесие оказалось нарушенным; очевидно, оно может быть вновь восстановлено но, как правило, либо на более высоком, либо на более низком уровне биологической продуктивности после некоторого периода ускоренной эволюции. Как мы уже знаем из исторического опыта, эволюция неуравновешенной ландшафтной системы часто бывает направлена в сторону перевода высших форм движения в низшие, в сторону повышающейся энтропии и уменьшения биологической продуктивности.

Конечно, было бы неверно считать все или большую часть исторических примеров антропогенных воздействий негативными. Помимо широко известных отрицательных последствий распашки американских прерий и украинских степей, можно указать на ряд противоположных примеров. B частности, хозяйства некоторых стран Западной и Северной Европы добились высокой продуктивности при сравнительно низком начальном естественном уровне. Противоположность результатов антропогенных воздействий объясняется различием между быстрым стихийным массовым сельскохозяйственным освоением территорий и ее освоением, осуществляющимся в ходе медленного накопления многовекового опыта. Методы сбалансированных агротехнических воздействий не только компенсируют вредную эволюцию, но сохраняют равновесие ландшафта на уровне более высоком, чем естественный.

В регулировании современных нарастающих воздействий на природу у нас нет и не может быть такого опыта — здесь на помощь может придти только наука.

Ландшафт, как единое комплексное природное явление, представляет объект изучения только физической географии, ее специального направления— ландшафтоведения. Физическая география — единственная в своем роде наука, на долю которой выпало изучение конгломерата столь разнородных взаимодействующих явлений. Поэтому вполне естественно, что период освоения и систематизация фактов, присущий каждой науке, у физической географии затянулся несколько дольше, чем у большей части так называемых фундаментальных наук.

Как уже говорилось, в трудах Д. А. Григорьева была впервые широко поставлена задача изучения не только самих явлений, но и процессов их формирования. А. А. Григорьев показал причинную связь природных зон с соотношением тепла и влаги, а М. И. Будыко разработал энергетические показатели, количественно характеризующие эту зависимость. Этим были заложены основы нового количественного энергетического подхода к изучению физико-географических процессов.

Анализ всей системы ландшафтных связей позволяет выяснить пределы применения выявленных закономерностей и очередные задачи географии на пути создания теории преобразования природы. Величины радиационного индекса сухости: М. И. Будыко (1955), характеризующие энергетические рубежи между наиболее крупными единицами дифференциации природной среды — между природными зонами, сильно генерализованы. Они усреднены по многолетнему периоду и в качестве характеристики количества влаги в них используются средние годовые суммы выпадающих осадков. Следовательно, согласно схеме, связывая суммы осадков с продукцией биомассы, мы минуем все промежуточные звенья причинной цепи. Поверхностный сток и неравномерная инфильтрация коренным образом перераспределяют выпадающую влагу по территории, не говоря уже о междусезонных связях. Поэтому показатели, имеющие достаточную точность в пределах крупной территории, оказываются неприменимыми для характеристики внутризональных различий. Для этого необходимо раскрытие всех промежуточных звеньев.

При решении задачи преобразования ландшафта, даже наиболее совершенные энергетические показатели природных зон недостаточны в качестве основы для научной разработки этой проблемы. Помимо слишком большой генерализации, они также основаны на предпосылках сохранения естественного равновесия системы ландшафтных связей и не предназначены для прогноза последствий воздействия на какое-либо из звеньев этой системы.

Повышение биологической продуктивности территории представляет центральную проблему сельскохозяйственной науки. В силу господства в физической географии качественных методов ее материалы и выводы очень мало использовались для решения задач сельского хозяйства. Внедрение каждой культуры, каждого агротехнического метода требуют количественной проверки их эффективности и качественное сравнение здесь недостаточно. Основой развития сельского хозяйства был и оставался опыт, практический и научный, поскольку не было дисциплины, теоретически исследовавшей весь комплекс факторов и процессов, определяющих биологическую продуктивность. Сущность каждого сельскохозяйственного опыта заключается в определении излишка урожая на опытном участке по сравнению с контрольным. Этот излишек принимается за количественную характеристику эффективности испытываемого объекта. Таким путем был накоплен огромный эмпирический материал, представляющий большую практическую ценность и лежащий в основе современной агротехники и специализации сельского хозяйства.

Однако, как и у всякого эмпирического метода, не связанного с теорией, у сельскохозяйственного опыта имеется уязвимое место: всегда остается неопределенность в отношении тех пределов времени и пространства, на которые можно распространять результаты опыта, проведенного в конкретном месте в определенное время.

Насколько велика эта неопределенность, можно судить по следующему примеру. Эффективность снегозадержания, проводимого зимой, определяют то урожаю на опытном и контрольном участках в конце лета, т. е. оценку воздействия, осуществленного в начале причинно-следственной цепи, проводят по конечному звену межсезонных связей. Очевидно в этом случае предполагается равенство всех промежуточных воздействий на динамику влаги не только на данных участках в течение 2—3 лет испытаний, но и по всей зоне во все другие годы, на которые должен быть распространен результат опыта. Обоснованность такого предположения остается сомнительной даже при самых скромных требованиях в отношении точности.

Сельскохозяйственный опыт сам по себе не может служить обоснованием преобразования природы, затрагивающего столь сложную систему закономерностей. Однако при наличии соответствующей количественной теории ландшафтных связей он мог бы стать мощным массовым экспериментальным средством для решения этой проблемы.

Если до настоящего времени ни одна из наук не исследовала ландшафт с той глубиной и целеустремленностью, которая необходима для научного обоснования преобразования природы, то можно предположить, что они еще не располагают необходимыми методами исследования. Некоторые из наук в настоящее время интенсивно развивают тонкие количественные методы исследования.

Хорошо разработаны методы измерения составляющих радиационного и теплового балансов земной поверхности. Осваиваются методы радиоактивных изотопов для изучения движения воды в почве и процессов снеготаяния. В последнее время появился метод измерения вертикальных потоков углекислоты с целью непосредственного определения интенсивности фотосинтеза.

Вместе с тем, развивается теория отдельных процессов и разрабатываются методы географического обобщения их результатов за пределы района непосредственных экспериментальных измерений. Достаточно подробно разработана теория снеготаяния, заложены основы теории транспирации растений и динамики влаги в почве.

Применение геофизических методов эксперимента и теоретического анализа к отдельным частным вопросам мелиорации уже дало весьма эффективные результаты. В частности, пересмотрены представления о воздействии лесных «полос на воздушный поток и основы расчета их гидрометеорологической эффективности, разработаны физико-географические основы проектирования водорегулирующих полезащитных лесных полос, созданы схемы расчета роли размеров орошаемых площадей, гидрометеорологического эффекта осушения болот и т. д.

Количественные методы исследований с огромной быстротой распространяются на все процессы ландшафтной системы. Причем следует сказать, что речь идет не о каких-то еще, неясных перспективах, а о конкретной испытанной аппаратуре и опубликованных результатах исследований. Но если дело обстоит так, если методы исследования разработаны и вся ландшафтная система поделена между разными науками, то можно было бы предположить, что научное обоснование проблемы преобразования природы сформируется в результате исследований по этим линиям без специальной постановки такой комплексной проблемы.

Такое предположение, разумеется, далеко, от истины. Проблема преобразования природы требует настолько целеустремленного и сконцентрированного исследования всей разнородной системы ландшафтных связей, что мы стоим перед весьма необычной для истории науки задачей. Если до сих пор науки все больше расчленялись и специализировались, то для решения данной проблемы необходим органический синтез методов целой группы наук, достигаемый путем совместной работы представителей разных специальностей, сохраняющих свой высокий профессиональный уровень.

Но при решении данной проблемы все специальные, методы приобретают совсем иное назначение и характер; поэтому речь должна идти не столько о комплексе специальных дисциплин, сколько о единой синтетической дисциплине. Применение количественных геофизических и геохимических методов при решении проблемы преобразования природы имеет иной методический смысл, чем их использование в частных специальных дисциплинах — здесь речь идет не об их механической сумме, а об их органическом слиянии для решения единой научной задачи. Поэтому теория преобразования природы будет создана не в результате замены физической географии геофизикой и геохимией, а в результате перехода физической географии на новую студень развития и исследования комплексных природных процессов количественными методами.

Зарождение и развитие новой физической географии в недрах старой качественно-описательной дисциплины, выдвигает ряд методических проблем.

Первая проблема заключается в необходимости не только освоения существующих количественных методов в применении к поставленной конкретной задаче, но и разработки новых методов, измерении в природе, лабораторного и полевого эксперимента для охвата всех звеньев системы ландшафтных связей.

Вторая проблема состоит в создании истинной, а не внешней комплексности подхода к изучению ландшафтных связей. Общеизвестно, что такая комплексность далеко не всегда достигалась даже в обычных полевых географических исследованиях и при создании страноведческих описаний. Разные элементы природы исследовались многими лицами, и объединение результатов часто ограничивалось общим заглавием публикации. При изучении системы ландшафтных связей каждый исследователь может иметь своим объектом вполне самостоятельное звено, принимая некоторые условия в качестве заданных. Однако выбор этих заданных условий, направление исследования и оформление результатов не могут быть произвольными и должны диктоваться общей целью исследований по проблеме и задачами исследования смежных звеньев. Так, например самостоятельное, звено динамики снежного покрова или даже еще более частный вопрос — закономерность ветрового перераспределения снега — не могут изучаться с произвольным выбором условий и методики. Диапазон всех условий изучения динамики снежного покрова должен соответствовать или перекрывать диапазон таких условий в местности, где исследуются снеготаяние на весенний сток, а методика изучения должна давать возможность рассчитать по заданным факторам запасы и свойства снежного покрова к началу снеготаяния. Конечной целью является получение серии количественных зависимостей, по которым можно было бы рассчитать изменение биологической продуктивности ландшафта при естественном или искусственном изменении любого из звеньев системы ландшафтных связей.

Третья методическая проблема — это пространственное обобщение лабораторных опытов, натурных экспериментов и специальных наблюдений на обширной территории. Принципиальные пути такого обобщения заключаются в получении количественных характеристик явлений и процессов параллельно как по специальным данным, имеющимся только для ограниченного числа точек, так и по массовым данным, освещающим всю территорию.

Четвертая и последняя проблема носит, в основном, психологический характер. Переход от качественных описательных методов, связанных с особым вниманием, уделяемым деталям, к количественным методам, основанным на стилизации, обобщении и абстрагировании, требует от географов значительной внутренней перестройки. Но по глубокому убеждению автора, такая перестройка для физической географии, как для самостоятельной науки, неизбежна.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.