Структура и функционирование ландшафта

Общее определение структуры как пространственно-временной орга-
низованности геосистемы, приведенное во «Введении», естественно
имеет силу и применительно к ландшафту. Понятие структуры
ландшафта имеет три аспекта, соответствующие трем этапам разви-
тия и усложнения этого понятия. Первоначальное представление
сводилось к тому, что под структурой понималось взаимное располо-
жение составных частей. В этом представлении заключен лишь чисто
пространственный аспект структуры. При дальнейшем развитии по-
нятия возник его функциональный аспект, который требует обра-
щать внимание на способы соединения частей системы, т. е. на
внутренние системообразующие связи. Однако представление
о структуре ландшафта оставалось статичным, пока не появился
третий, динамический, или временной, аспект, т. е. структура лан-
дшафта стала рассматриваться не только как некоторая организо-
ванность его составных частей в пространстве, но и как упорядо-
ченность смены его состояний во времени.

Таким образом, для познания структуры ландшафта следует
в первую очередь четко определить все его составные части, а затем
изучить «механизм» их взаимосвязей, памятуя при этом о динамиче-
ском подходе. Если представить структурную модель ландшафта
в виде графа, то вершины последнего будут соответствовать струк-
турным частям, а ребра — связям между ними (рис. 38). Структур-
ная модель ландшафта существенно отличается от модели фации
своей многоплановостью, или полисистемностью (по выражению
В. С. Преображенского). Структурными элементами фации служат
ее географические компоненты, а пространственная упорядоченность
структуры (мы пока не будем касаться динамического аспекта)
выражается в закономерном расположении компонентов по вертика-
ли и существовании между ними вертикальных же потоков вещества
и энергии. Изучение горизонтальной (плановой) внутрифациальной
структуры, вообще говоря, не относится к задачам ландшафтоведе-
ния и географии, исключая случаи «зарождения» новых фаций,
которые были рассмотрены нами ранее. На схеме (рис. 38) фации

изображены как моноструктурные системы с вертикальными,
т. е. межкомпонентными, связями (в виде квадратов А, Б, В), кото-
рые, в свою очередь, рассматриваются как элементы структуры

ландшафта.

В ландшафте, как мы знаем, различаются две системы внутрен-
них связей — вертикальные и горизонтальные (латеральные), при-
чем межкомпонентные (вертикальные) связи как бы опосредованы
через латеральную структуру ландшафта, через сопряжение входя-
щих в него элементарных геосистем. На рис. 38 латеральные связи
показаны линиями, соединяющими блоки А, Б, В,... ¹.

Локальные геосистемы разных порядков служат элементами ла-
теральной структуры ландшафта, его блоками, или субсистемами.
Следовательно, латеральная, или горизонтальная, структура ланд-
шафта — это то же, что морфологическая структура.

Что касается вертикальной структуры ландшафта, то ее состав-
ными частями обычно принято считать отдельные географические
компоненты — твердый фундамент, почву, биоту и т. д. Поскольку
своими предельными (однородными) пространственными подразде-
лениями они представлены в составе фации, ландшафт выступает
как некоторая сложная интегральная система элементарных верти-
кальных структур. Однако если говорить о функциональном подходе
к структуре, то анализ межкомпонентных связей не есть единственно
возможный путь. Во-первых, далеко не всегда достаточно рассмат-
ривать каждый компонент как единое и неделимое целое, и в анализ
приходится вовлекать определенные части, или элементы, компо-
нентов, которые по отношению к геосистеме представляют структур-
но-функциональные подразделения второго порядка. Так, для пони-
мания роли биоты в ландшафтном «механизме», в системе географи-

1 Структуру ландшафта едва ли возможно отобразить с достаточной полнотой на
плоскости, и рис. 38 дает о ней лишь крайне упрощенное представление: на нем пока
заны лишь морфологические части одного порядка (фации), притом условно обозначе-
ны только три блока; модель не отражает смены состояний и т. д.

ческих связей, важно различать три функционально разнокачествен-
ные (трофические) группы организмов — продуценты, консументы
и редуценты. Далее, рассматривая функционирование в ландшафте
основной, наиболее активной части биоты, представленной зелеными
растениями, важно вычленить из нее всю совокупность ассимилиру-
ющих органов, а также подземную часть (корни) и массу транспорт-
но-скелетных органов. Специфическую роль в ландшафтной структу-
ре играет мертвое органическое вещество, сосредоточенное в под-
стилке, хотя в традиционном перечне географических компонентов
подстилка отсутствует и обычно присоединяется к почве на правах ее
нулевого горизонта.

Во-вторых, компоненты в общепринятом значении этого слова,
строго говоря, не вполне соответствуют составным частям верти-
кальной структуры ландшафта, которые должны иметь упорядочен-
ное расположение в вертикальном профиле геосистемы в виде яру-
сов, или горизонтов. Поэтому предпринимались попытки расчленить
геосистему по вертикали на особые структурные части — «хорогори-
зонты», или «геогоризонты».

Согласно Н. Л. Беручашвили, элементарными структурно-фун-
кциональными частями ПТК служат так называемые геомассы —
качественно разнородные тела, характеризующиеся определенной
массой, специфическим функциональным назначением, а также ско-
ростью изменения во времени и (или) скоростью перемещения
в пространстве¹. Таковы аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмас-
сы (массы мертвого органического вещества), литомассы, педомас-
сы, гидромассы. Геомассы отличаются от компонентов большей
вещественной однородностью. Например, под педомассой подразуме-
вается не почва, а только почвенный мелкозем вместе с гумусом,
т. е. органо-минеральная смесь, куда не входят почвенная влага,
почвенный воздух, скелетная часть почвы, корни растений и почвен-
ные животные. Под аэромассой имеется в виду «сухой воздух»,
т. е. смесь атмосферных газов без водяного пара и других примесей.
Таким образом, компонент геосистемы в обычном понимании — это
более сложное образование, чем геомасса: в нем присутствуют
элементы всех геомасс, но одна из них преобладает, служит его
основным субстратом.

Однородные слои в пределах вертикального профиля ПТК, ха-
рактеризующиеся специфическими наборами и соотношениями гео-
масс, Н. Л. Беручашвили называет геогоризонтами. Основные из
них: аэрогоризонт, аэрофитогоризонт (приземный слой атмосферы,
пронизанный растениями), мортаэрогоризонт (с растительной ве-
тошью), снежный горизонт, педогоризонт, литогоризонт. Каждый из
них может быть подразделен в зависимости от количественного
соотношения геомасс на геогоризонты второго порядка (например,
в аэрофитогоризонте — горизонты с кронами, транспортно-скелетны-

¹ См.: Беручашвили Н. Л. Четыре измерения ландшафта. М., 1986. С. 22.

ми органами, травяным ярусом, моховым покровом; в педогори-
зонте — с разным содержанием почвенной влаги и корней).

Надо заметить, что понятия «геомассы» и «геогоризонты» разра-
ботаны применительно к элементарной геосистеме — фации и, следо-
вательно,— к изучению первичных вертикальных связей в ландшаф-
те. Поскольку геомассы и геогоризонты специфичны для разных
фаций, установить их единую систему для ландшафта как целого
практически невозможно, и поэтому традиционные компоненты со-
храняют более универсальное значение при структурно-функцио-
нальном изучении геосистем разных уровней.

Состав и взаимное расположение частей — важные элементы
понятия о структуре ландшафта, но сами по себе они еще не объяс-
няют способа соединения частей, т. е. того, что составляет главное
в представлении о структуре. Между геосистемами и между их
блоками существуют крайне многообразные связи, которые можно
классифицировать по их физической природе, направленности, зна-
чимости, тесноте, устойчивости и другим признакам. Первооснову
этих связей составляет обмен энергией, веществом, а также инфор-
мацией. Геосистемы пронизаны вещественно-энергетическими пото-
ками разного происхождения и разной мощности. Следует различать
потоки внешние (входные и выходные) и внутренние. Считается, что
собственно системообразующее значение имеют внутренние потоки
(т. е. потоки между блоками системы), которые по своей интенсивно-
сти намного превосходят внешние. Как уже отмечалось, известны
два типа внутренних связей (потоков) — вертикальные и горизон-
тальные, последние играют организующую роль в интеграции про-
стых геосистем в более сложные (геохоры).

Связи между частями системы могут быть односторонними и двус-
торонними, прямыми и обратными. При этом, по-видимому, помимо
обмена веществом и энергией особую роль играют сигнальные формы
связи, пока еще недостаточно изученные. Как известно, обратные
связи бывают положительными и отрицательными. При положитель-
ной обратной связи процесс, вызванный действием того или иного
фактора, сам себя усиливает. Примером может служить образование
лавин (отсюда выражение — лавинообразное усиление процесса).
При отрицательной обратной связи начавшийся процесс сам себя
гасит. Так, оледенение возникает в результате воздействия климата
при определенных гидротермических условиях, но ледниковый покров
создает антициклон, ведущий к уменьшению осадков, питания ледни-
ка и его дальнейшего развития. Аналогичные явления можно наблю-
дать в формировании и развитии озер, болот, оврагов. С отрицатель-
ными обратными связями связана способность геосистем к саморегу-
лированию, о чем подробнее пойдет речь в дальнейшем.

Таким образом, существо взаимосвязей в ландшафте не исчерпы-
вается простой передачей вещества или энергии между компонента-
ми или подчиненными геосистемами топологического уровня; ве-
щественно-энергетические потоки подвергаются преобразованию

(трансформации), входные воздействия вызывают различные ответ-
ные реакции в каждом блоке геосистемы, при этом последняя при-
обретает новые качества.

Совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации
вещества и энергии в геосистеме мы назвали (см. «Введение») ее
функционированием, функционирование ландшафта — интеграль-
ный природный процесс; близкий смысл А. А. Григорьев вкладывал
в понятие «единый физико-географический процесс».

Функционирование ландшафта слагается из множества элемен-
тарных процессов, имеющих физико-механическую, химическую или
биологическую природу (например, падение капель дождя, растворе-
ние газов в воде, поднятие почвенных растворов по капиллярам,
испарение, фотосинтез, разложение органической массы микроорга-
низмами и т. п.). Все географические процессы могут быть в конеч-
ном счете сведены к подобным элементарным составляющим, но это
означало бы редукцию, не отвечающую задачам познания геосисте-
мы как целого и привело бы к потере этого целого.

Возможны разные подходы к географическому синтезу природ-
ных процессов и разные уровни этого синтеза. Один из них состоит
в интеграции процессов раздельно по формам движения материи,
т. е. в рассмотрении их на уровне физических, химических и биологи-
ческих закономерностей и методами соответствующих наук. Такой
подход вполне закономерен, на нем основано формирование особых
направлений в науке — геофизики ландшафта, геохимии ландшафта
и биотики ландшафта (биогеоценологии). Все они изучают функцио-
нирование ландшафта с позиций соответствующих фундаментальных
наук. Однако в географической реальности элементарные природные
процессы, связанные с отдельными формами движения, переплета-
ются и переходят друг в друга. С точки зрения географа, их расчле-
нение искусственно и условно. Уже в отраслевых географических
дисциплинах делается шаг к их синтезу. Так называемые частные
географические процессы, например сток или почвообразование,
нельзя считать только физическими, только химическими или биоло-
гическими. Физическая сущность стока элементарна — это всего
лишь движение воды под действием силы тяжести. Однако географи-
ческий смысл стока вовсе не сводится к простым законам механики.
Сток — это одновременно процесс гидрологический, геоморфологи-
ческий, геохимический и географический в широком смысле слова.

Сток, в свою очередь, служит лишь звеном еще более сложного
и комплексного процесса — влагооборота. Рассматривая влагообо-
рот как единый процесс, мы делаем еще один шаг к географическому
синтезу, к познанию функционирования геосистем как целостных
образований. Влагооборот — важная составная часть механизма
взаимодействия между компонентами геосистем и между самими
геосистемами, его можно определить как одно из главных функцио-
нальных звеньев ландшафта. Другим звеном является минеральный
обмен, или геохимический круговорот. В совокупности влагооборот

и минеральный обмен (вместе с газообменом) охватывают все
вещественные потоки в геосистеме. Но перемещение, обмен и пре-
образование вещества сопровождаются поглощением, трансформа-
цией и высвобождением энергии — массообмен тесно связан с энер-
гообменом, который также следует рассматривать как особое фун-
кциональное звено ландшафта.

Таким образом, мы получили три главных составляющих функци-
онирования ландшафта. Но это лишь один подход к его изучению,
который должен быть дополнен с учетом иных важных аспектов
функционирования. В каждом из названных звеньев необходимо
различать биотическую и абиотическую составляющие. Во влагообо-
роте, например, с биотой связаны такие существенные потоки, как
десукция и транспирация, участие воды в фотосинтезе, а также
задержание части осадков листовой поверхностью и др. Биотический
обмен веществ («малый биологический круговорот») — наиболее
активная часть минерального обмена. Биологический метаболизм
осуществляется, как известно, за счет использования солнечной
энергии. Продукционный процесс и связанное с ним вещественно-
энергетическое взаимодействие биоты со всеми остальными компо-
нентами геосистемы — настолько важная составляющая в механиз-
ме функционирования ландшафта, что вполне закономерно выделять
ее в особое функциональное звено, как бы перекрывающее три
исходных звена, намеченных ранее. Подобное перекрытие служит
доказательством единства функционирования геосистемы как цело-
го. В сущности, перекрытия имеются между всеми звеньями. Тран-
спирация, например,— составной элемент влагооборота и одновре-
менно биологического метаболизма и энергетики геосистемы. Любое
расчленение единого процесса функционирования на звенья условно
и служит лишь методическим приемом в целях познания.

Далее, в каждом звене важно различать внешние (входные
и выходные) потоки и внутренний оборот. Функционирование геоси-
стем имеет квазизамкнутый характер, т. е. форму круговоротов
с годичным циклом. Степень замкнутости цикла может сильно
варьировать, представляя важную характеристику ландшафта. От
интенсивности внутреннего энергомассообмена зависят многие ка-
чества ландшафта, в частности его устойчивость к возмущающим
внешним воздействиям.

Для количественной оценки функционирования и соотношения
между, внешним и внутренним вещественно-энергетическим обменом
необходимы данные по балансам различных видов вещества и энер-
гии, т. е. нужно знать величины их поступления в систему, внутренне-
го обмена, трансформации и аккумуляции в системе и потерь за счет
выноса во внешнюю среду (по выходным каналам). Изученность
ландшафтов в этом отношении крайне недостаточна и неравномерна,
так что пока еще приходится пользоваться отрывочными, не всегда
однородными, а также косвенными данными.