Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафта

Сезонные флюктуации функционирования ландшафта — далеко
не единственное проявление его изменчивости во времени. Изменчи-
вость наблюдается как в более узком, так и в более широком диапа-
зоне времени, чем годичный цикл. Хорошо известен суточный ритм.
Смена дня и ночи сопровождается колебаниями освещенности, тем-
пературы, влажности воздуха, что, в свою очередь, влечет пульсацию
вертикальных (конвекционных) и латеральных (склоновых, горно-
долинных, бризовых) потоков воздуха, отчасти также атмосферных
осадков (послеполуденные дожди в экваториальных широтах), про-
цессов замерзания и оттаивания, физического выветривания, фо-
тосинтеза, дыхания.

Годичный цикл с его сезонными фазами, таким образом, может
быть «разложен» на более дробные временные составляющие. Но,
с другой стороны, осредненный (средний многолетний) годичный
цикл не выявляет полного диапазона колебаний отдельных парамет-

ров функционирования ландшафта, его многолетней изменчивости,
возможных аномалий, экстремальных ситуаций и трендов.

Для Ленинграда, например, при средней температуре самого
холодного месяца —7,9° С и самого теплого +17,8° С зафиксирова-
ны экстремумы —36 и -(-34° С, т. е. годовая амплитуда средних
температур составляет 25,7, а экстремальных — 70° С. Годовое коли-
чество осадков составило в 1920 г. 417 мм, а в 1935 г.—825 мм. Сред-
няя дата последнего заморозка в воздухе приходится на 5 мая, но
самая ранняя — на 9 апреля, а самая поздняя — на 28 мая; первый
заморозок наблюдается в среднем 9 октября, крайние даты —
15 сентября и 17 ноября. Следовательно, продолжительность безмо-
розного периода для отдельных лет колеблется от 118 до 190 сут при
средней многолетней 156. Еще более разителен диапазон межгодо-
вых колебаний даты образования устойчивого снежного покрова: от
27 октября до 20 февраля (средняя дата — 6 декабря), т. е. разница
составляет 116 сут. Отклонения фенодат от средних многолетних
в основном около ±20 сут, причем наиболее сильные колебания
наблюдаются весной, летом же даты более устойчивы.
Известны аномальные в гидротермическом отношении отдельные
годы и многолетние периоды. Так, в конце XIX — первой половине
XX в. наблюдалось общее потепление климата по сравнению с пре-
дыдущими десятилетиями; за последние 30 лет фенологические
явления наступали на 8—12 сут раньше, чем 100 лет назад. Но на
общем фоне потепления выделялись годы с аномально холодным
вегетационным периодом и очень суровой зимой (1955/56, 1965/66,
1978/79, 1986/87). Чередование сухих и влажных периодов и отдель-
ных лет особенно характерно для семигумидных и семиаридных
ландшафтов. В полупустыне и сухой степи Восточной Европы засухи
повторяются в среднем через год, в типичной степи — через 2—3 го-
да, в лесостепи — через 3—4 года.

В 1972 г. засуха охватила обширную территорию европейской
части СССР, над которой летом образовался устойчивый анти-
циклон. Средняя температура воздуха была на 2—4° С выше нормы,
а количество осадков составило от 30 до 80% средней многолетней
величины. В лесной части Русской равнины в этот год фенологиче-
ские явления протекали быстрее, чем обычно, особенно на юго-
западе (в зоне широколиственных лесов), где основные фенодаты
наступили на 10—20 дней раньше. В дубравах запасы почвенной
влаги расходовались очень быстро, ассимиляция была сильно по-
давлена, уменьшилась продуктивность древесного и травяного яру-
сов, пожелтение листьев началось раньше обычного, усилилось их
поражение вредителями и грибковыми заболеваниями. Однако мас-
совое пожелтение березы и ряда других деревьев и кустарников
наступило позже средних сроков '.

Влияние гидротермических аномалий на биоту зависит от сочета-

¹ Засуха 1972 года и ее влияние на сезонную жизнь и биологическую продуктив-
ностьрастений Восточно-Европейской равнины. Л., 1975, 200 с.

ния многих условий. Специфика данного вегетационного периода
сама по себе еще не определяет реакции растений, так как многое
зависит от характера предшествующих сезонов. Так, высокая тепло-
обеспеченность летом, теплая и сухая осень благоприятствуют после-
дующей перезимовке. Но сильная засуха может способствовать
снижению зимостойкости у незасухоустойчивых видов. Влияние
сильных засух на древесную растительность может сказаться через
несколько лет. По наблюдениям А. А. Крауклиса, изменения в коли-
честве осадков проявляются в продуцировании биомассы деревьев
с опозданием на 5 лет.

Когда сухие или влажные периоды следуют по нескольку лет
подряд, в ландшафтах наблюдаются более существенные изменения.
Так, по данным В. А. Фриша, в степных ландшафтах Юго-Восточно-
го Забайкалья с 1952/53 гг. начался влажный период. Если в 1940—
1951 гг. среднее количество осадков вегетационного периода состав-
ляло 247 мм, то в 1952—1963 гг.—309 мм, а в 1958 г. сумма осадков
в 3 раза превысила норму. Это привело к трансгрессии озер, активи-
зации родников и мерзлотно-наледных явлений. В доминирующих
пижмовых и вострецовых сообществах усилилась роль мезофильного
разнотравья, увеличилась биологическая продуктивность. (В сухие
и жаркие годы наблюдается наступление более конкурентноспособ-
ных ковыльных сообществ.)

Климатические аномалии имеют обычно макрорегиональный ха-
рактер и охватывают территории целых секторов. При этом нередко
наблюдается гетерохронность процессов в соседних секторах, напри-
мер наступление аномально влажных лет в Восточной Европе сопро-
вождалось усилением сухости в Западной, что связано с установле-
нием меридионального типа циркуляции атмосферы.

Многолетняя изменчивость неоднозначно проявляется в разных
ландшафтах, а в одних и тех же ландшафтах — у разных компо-
нентов и морфологических подразделений. К. Н. Дьяконов определил
изменчивость некоторых зональных типов ландшафтов Западной
Сибири по трем показателям с помощью коэффициента вариации по
формуле

где С —коэффициент вариации; К — модульный коэффициент
(отношение годового значения к среднему многолетнему); п

число лет.

Оказалось, что С годового количества осадков возрастает от
12,0 в северной тайге до 19,5 в лесостепи, а годового стока — в том
же направлении от 20 до 45—70. Прирост сосны по диаметру обнару-
жил наименьшую изменчивость в южной тайге (С = 21), а наиболь-
шую — в лесостепи (С = 33). В целом изменчивость возрастается

тайги к лесостепи, а на топологическом уровне — от автономных
фаций к подчиненным.

Изменчивость ландшафтов обусловлена многими причинами, она
имеет сложную природу и выражается в принципиально различных
формах.

Прежде всего следует различать в ландшафтах два основных
типа изменений, которые Л. С. Берг еще более полувека назад
назвал обратимыми и необратимыми. К первым он относил сезонные
смены, которые, по его выражению, «не вносят, в сущности, ничего
нового в установившийся порядок вещей», а также изменения
катастрофического характера (землетрясения, сильные пожары
и т. п.), после которых «ландшафт восстанавливается приблизитель-
но до состояния, бывшего до катастрофы». При необратимых, или
прогрессивных, сменах «возврата к прежнему состоянию не происхо-
дит: изменения идут в одну сторону, в определенном направле-
нии»¹.

Изменения первого типа не приводят к качественному преобразо-
ванию ландшафта, они совершаются, как отметил В. Б. Сочава,
в рамках одного инварианта, в отличие от изменений второго типа,
которые ведут к трансформации структур, т. е. к смене ландшафтов.
Все обратимые изменения ландшафта образуют его динамику, тогда
как необратимые смены составляют сущность его развития. Динами-
ка, таким образом, входит в понятие инварианта ландшафта, в ней
выражается временная упорядоченность состояний ландшафта как
его структурных элементов. Поэтому динамику иначе можно опреде-
лить как смену состояний геосистем в рамках одного инварианта,
в то время как развитие есть смена самого инварианта.

Под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное со-
отношение параметров ее структуры и функций в определенный
промежуток времени. Состояние геосистемы находится в соответст-
вии с входными (внешними) воздействиями (например, потоком
лучистой энергии Солнца, атмосферными осадками). Устойчивую
смену состояний геосистемы в пределах суточных и годовых циклов
можно назвать режимом функционирования геосистемы. Закономер-
ный переход одного состояния в другое (например, дневного в ноч-
ное, осеннего в зимнее) дал основание Н. Л. Беручашвили ввести
Понятие о поведении природных территориальных комплексов.
Важно различать состояния разных порядков по их продолжи-
тельности. Н. Л. Беручашвили выделяет состояния кратковременные
(продолжительностью до 1 сут), средневременные (от 1 сут до
1 года) и длительновременные (более 1 года). Кратковременные
состояния могут сменяться через несколько часов и даже минут
(например, при переменной облачности — закрытости или открыто-
сти диска Солнца), но не затрагивают глубоко геосистему. Длитель-
ноовременные состояния мало изучались. Ландшафтоведу на практи-

¹ Берг Л. С. Географические зоны Советского Союза. Т. 1. 1947. С. 21, 23.

ке чаще всего приходится иметь дело со средневременными состояни-
ями ландшафта и подчиненных ему геосистем. Они связаны прежде
всего с сезонной динамикой (фазы годового цикла), кроме того,
с различными погодными ситуациями преимущественно циркуляци-
онного происхождения. Н. Л. Беручашвили ввел понятие о стексах
как среднесуточных состояниях геосистем, обусловленных главным
образом положением данных суток в годовом цикле функционирова-
ния и колебаниями циркуляционных процессов в атмосфере.

В отличие от сезонных фаз, сменяющихся в строго обязательной
последовательности, стексы не образуют последовательного времен-
ного ряда. Фаза снеготаяния, например, следует строго после зимней
стабилизации и предшествует весеннему оживлению природных про-
цессов. Но каждая из этих фаз складывается из ряда суточных
состояний, которые могут меняться местами. После снеготаяния
может образоваться временный снежный покров на несколько дней
(как бы регрессивный стекс); весной возможны возвраты холодов,
ясные дни чередуются с дождливыми, зимой бывают теплые вторже-
ния и оттепели, предзимняя фаза характеризуется частым и нерегу-
лярным чередованием снежных и бесснежных состояний, морозных
дней и оттепелей и т. д.

Стексы, следовательно, представляют собой более дробные кате-
гории состояний, подчиненные сезонным фазам и в то же время
раскрывающие их структуру. Стексы классифицируются по тем
признакам, что и фазы годового цикла, т. е. по термическим услови-
ям и увлажнению, и их высшие классификационные объединения —
типы стексов (морозные снежные, прохладные влажные, жаркие
сухие и т. п.) — по существу совпадают с фазами годового цикла.
Надо заметить, что практически стексы изучаются на уровне фаций.
Динамика ландшафта обусловлена преимущественно, но не ис-
ключительно, внешними факторами и имеет в значительной степени
ритмический характер. Рассмотренные ранее суточный и сезонный
ритмы, с которыми мы встречаемся повседневно, связаны с плане-
тарно-астрономическими причинами. Более или менее достоверно
установлены различные ритмы большей продолжительности. Внутри-
вековые и вековые ритмы — гелиогеофизические по происхождению,
т. е. связаны с проявлениями солнечной активности, которые вызы-
вают возмущения магнитного поля Земли и циркуляции атмосферы,
а через последнюю — колебания температуры и увлажнения. Наибо-
лее известны 11-летние, а также 22—23-летние ритмы этого типа,
кроме того, намечаются ритмы в 26 месяцев, 3—4, 5—6, 80—90,

160—200 лет.

Сверхвековой 1850-летний ритм обусловлен изменчивостью при-
ливообразующих сил в зависимости от взаимного перемещения
Земли, Солнца и Луны и выражается в планетарных колебаниях
климата. Более продолжительные ритмы (21, 42—45, 90,
370 тыс. лет) объясняют колебаниями эксцентриситета земной орби-
ты; с этими ритмами некоторые исследователи связывают чередова-

ние ледниковых и межледниковых эпох. Наконец, геологические
ритмы измеряются миллионами лет. Самые большие геологические
циклы (165—180 млн. лет) проявились в главных орогенических
эпохах фанерозоя — каледонской, мезозойской и кайнозойской.

Природа многих ритмов, особенно большой продолжительности
(низкочастотных), еще не вполне ясна и механизм их географиче-
ских проявлений изучен недостаточно. Надо заметить, что большин-
ство из них имеет квазипериодический характер. Даже в тех случа-
ях, когда факторы ритмических колебаний изменяются строго перио-
дически (что относится ко всем астрономически обусловленным
ритмам, в том числе суточному и годичному), их географическим
проявлениям не свойственна строгая повторяемость через одни и те
же интервалы. Это объясняется очень сложным, опосредованным
проявлением внешних импульсов в географической оболочке и ее
ландшафтах — прежде всего в силу неодинаковой инерционности
компонентов, о чем уже говорилось. В результате наблюдаются
большие или меньшие сдвиги по фазе в ритмах отдельных компо-
нентов, а кроме того, гетерохрбнность ритмических колебаний в раз-
ных регионах. При этом у разных параметров амплитуда колебаний
оказывается неодинаковой — вплоть до полного затухания (напри-
мер, амплитуда сезонных колебаний температур в почве меньше, чем
в воздухе, и постепенно затухает с глубиной).

Различные ритмы проявляются в ландшафте совместно и однов-
ременно, интерферируя, т. е. накладываясь один на другой. Это
обстоятельство затушевывает четкость ритмов и затрудняет их рас-
членение. Не все ритмы в равной степени актуальны для ландшафто-
ведческого изучения. Геологические и сверхвековые циклы, проявля-
ющиеся в планетарных масштабах, перекрывают время существова-
ния отдельных ландшафтов и имеют отношение к динамике эпи-
геосферы в целом, они обычно служат объектами палеогеографиче-
ских исследований.

Наряду с экзодинамическими («вынужденными») ритмическими
колебаниями, обусловленными внешними факторами, в эпигеосфере
наблюдаются автономные колебания, возникающие из-за инерци-
онности тех или иных компонентов и действия прямых и обратных
отрицательных связей. Наибольшее планетарное («надландшаф-
тное») значение имеют многовековые автоколебания в подсистеме
океан — ледники — атмосфера. Ледники и особенно Мировой океан
отличаются высокой инерционностью и медленно реагируют на изме-
нения солярного климата. В результате действия отрицательных
обратных связей в подсистеме возникают собственные колебания,
проявлением которых, возможно, служит пульсация оледенений.
Автоколебания, накладываясь на экзодинамические колебания, еще
более усложняют ритмику природных процессов. Примером со-
бственно эндодинамических колебаний в более ограниченных про-
странственных и временных масштабах могут служить возрастные
смены поколений древостоя в лесных ландшафтах.

Особый тип динамических изменений представляют восстанови-
тельные (сукцессионные) смены состояний геосистем после катас-

трофических внешних воздействий — вулканических извержений,
землетрясений, ураганов, наводнений, пожаров, нашествий грызунов
и т. п. Для геосистемы локального уровня подобные воздействия
часто оказываются критическими, т. е. ведут к необратимым измене-
ниям. Постоянные, но более или менее кратковременные нарушения,
не затрагивающие инварианта, приводят к появлению различных
переменных состояний фаций, или серийных фаций, по В. Б. Сочаве.
Серийные фации обычно недолговечны и представляют собой те или
иные стадии формирования коренной структуры. В конечном счете,
пройдя ряд сукцессионных смен, они достигают эквифинального
состояния, т. е. устойчивого динамического равновесия. Совокуп-
ность всех переменных (динамических) состояний фации, подчинен-
ных одному инварианту, В. Б. Сочава называет эпифацией. Здесь мы
пока не касаемся нарушений, вызываемых деятельностью человека
(они рассматриваются в главе 7).

Многие вопросы динамики и пространственно-временного анали-
за геосистем, включая понятия о состояниях, динамических (сукцес-
сионных) сменах и др., разработаны в основном на примере эле-
ментарных единиц — фаций.

Познание динамики ландшафта как интегрального процесса,
охватывающего все подчиненные локальные геосистемы, и как важ-
ного аспекта его пространственно-временной организованности —
сложная и еще не решенная задача. Существенную помощь могут
оказать графические пространственно-временные модели, аналогич-
ные той, которая применена к характеристике зональных законо-
мерностей изменения сезонных структур ландшафтов (рис. 43),
а также динамические ландшафтные карты.

Приведем (с некоторыми упрощениями) пример, относящийся
к динамике ландшафта Мюссерской возвышенности в Колхидской
ландшафтной провинции '. На рис. 44 по оси абсцисс нанесены
границы фаций, расположенных в сопряженном ряду от гребня до
днища ущелья (с перепадом высот около 110м) — по линии секуще-
го профиля, так что сохраняются соотношения фаций по ширине. По
оси ординат в масштабе времени откладываются границы стексов
(здесь— в несколько обобщенном виде). Таким образом, мы полу-
чаем пространственно-временную схему, на которой представлены
все внутригодичные состояния типичных фаций одного ландшафта
в их реальных соотношениях как во времени, так и в пространстве.
Правда, пространство представлено здесь как одномерное — только
по его линейной протяженности, но если по оси абсцисс отложить не
ширину фаций, а их площади, мы получим двухмерную характери-
стику пространства.

На схеме нашли наглядное отражение как общие черты сезонной
динамики типичных фаций (фацию, обозначенную буквой Г, можно
считать доминантной), так и их специфические особенности. Напри-

¹ См.: Исаченко Г. А. Динамика внутригодичных состояний предгорно-холмистых
ландшафтов Колхиды// География и природные ресурсы. 1986. № 2. С. 46—55.

мер, зимние стексы, обозначенные номером 2, свойственны только
фациям нижней части профиля, летние стексы 6а — только фациям
гребней. Идентичные летние состояния в пригребневых фациях
и верхних частях склонов более продолжительны, чем в остальных
фациях, а весенние состояния более сжаты и т. д.

Графическую пространственно-временную модель дополняют
и конкретизируют карты, на которых фактические площадные со-
отношения различных состояний могут быть отображены для любого
момента или отрезка времени. На рис. 45 показаны отдельные приме-
ры, представляющие как бы выборочные временные срезы непрерыв-

ного процесса. Подобные динамические карты наиболее полно и точ-
но, без разрывов, передают пространственные соотношения, но естес-
твенно фиксируют лишь дискретные ситуации во времени.

Динамика ландшафта — очень емкое и многоплановое понятие,
одно из узловых в ландшафтоведении. С динамикой связаны многие
другие свойства геосистем. С одной стороны, динамика по существу
перекрывается с функционированием: высокочастотные динамиче-
ские колебания — до года включительно — относятся к функциони-

рованию, а колебания с более длительным временным диапазоном
можно рассматривать как многолетние и вековые флюктуации фун-
кционирования. С другой стороны, динамика имеет близкое отноше-
ние к эволюции и развитию, хотя вовсе не тождественна им: в ходе
динамических изменений закладываются тенденции будущих корен-
ных трансформаций ландшафта, на чем в дальнейшем нам предстоит
остановиться особо. Наконец, динамика ландшафта диалектически
связана с его устойчивостью: именно обратимые динамические смены
указывают на способность ландшафта возвращаться к исходному
состоянию, т. е. на его устойчивость. В ходе динамической смены
состояний ландшафт остается «самим собой» до тех пор, пока его
устойчивость не будет нарушена теми или иными внешними или
внутренними причинами.

Под устойчивостью системы подразумевается ее способность
сохранять структуру при воздействии возмущающих факторов или
возвращаться в прежнее состояние после нарушения. Проблема
устойчивости ландшафта приобретает важное практическое значе-
ние в связи с нарастающим техногенным «давлением». Ландшафт,
как и любая геосистема, несомненно обладает устойчивостью в опре-
деленных пределах. Однако пределы эти пока еще не установлены
и механизм устойчивости не изучен.

Устойчивость не означает абсолютной стабильности, неподвиж-
ности. Напротив, она предполагает колебания вокруг некоторого
среднего состояния, т. е. подвижное равновесие: Надо полагать, что
чем шире естественный, «привычный» диапазон состояний, тем мень-
ше риск подвергнуться необратимой трансформации при аномальных
внешних воздействиях. Например, ландшафты экваториальных ле-
сов, существующие длительное время в стабильных и узко ограни-
ченных условиях теплообеспеченности и увлажнения, менее приспос-
блены к резким аномалиям этих условий, чем ландшафты умеренных
широт. Однако противостоять подобным аномалиям позволяют внут-
ренние механизмы саморегулирования, присущие различным ланд-
шафтам. Благодаря отрицательным обратным связям эффект внеш-
них воздействий «гасится» или, во всяком случае, ослабляется. Один
из простых случаев: уменьшение стока в бессточное озеро вызывает
сокращение площади зеркала, а тем самым — испарения, и таким
образом восстанавливается водный баланс (устанавливается новое
подвижное равновесие).

В саморегулировании геосистем особенно большую роль играет
биота — важнейший стабилизирующий фактор благодаря ее мо-
бильности, широкой приспособляемости к абиотическим факторам,
способности восстанавливаться и создавать внутреннюю среду со
специфическими режимами — световым, тепловым, водным, мине-
ральным. Так, упомянутый экваториальный лес противостоит интен-
сивному вымыванию элементов минерального питания из почвы
путем накопления их в биомассе и интенсификации внутреннего
оборота элементов. (Это свойство присуще в большей или меньшей

степени и другим лесным сообществам.) Отсюда следует, что высо-
кая интенсивность биологического круговорота и соответственно
биологическая продуктивность служат одним из существенных усло-
вий и показателей устойчивости геосистемы.

Роль других компонентов в поддержании устойчивости неодноз-
начна и подчас противоречива. Климат и влагооборот быстро реаги-
руют на входные воздействия и сами по себе крайне неустойчивы, но
быстро восстанавливаются. Твердый фундамент — один из наиболее
устойчивых компонентов, но в случае нарушения не способен восста-
навливаться, и поэтому его нарушение (в основном в результате
денудации) ведет к необратимым изменениям в ландшафте. Ста-
бильность твердого фундамента, таким образом, важная предпосыл-
ка устойчивости ландшафта. Но основным стабилизирующим факто-
ром, поддерживающим гравитационное равновесие в системе и пре-
пятствующим денудации, служит растительный покров. Следова-
тельно, и с этой точки зрения следует признать, что в механизме
саморегулирования ландшафта биоте принадлежит ведущая роль.

Вопрос о мере устойчивости ландшафта, по существу, еще не
обсуждался. Исходя из сказанного, можно в первом приближении
считать косвенной мерой устойчивости запасы биомассы в ландшаф-
те и ее продуктивность. Поскольку же эти показатели определяются
в первую очередь соотношением теплообеспеченности и увлажнения,
то оптимальное соотношение этих двух факторов должно, по-видимо-
му, рассматриваться также как важный критерий устойчивости

ландшафта.

Устойчивость всякого ландшафта, разумеется, относительна
и имеет свои пределы. Рано или поздно ландшафт подвергнется
трансформации в ходе своего развития, которое будет предметом
нашего дальнейшего рассмотрения. Любая система устойчива при
сохранении важнейших параметров внешней среды. При сохранении
определенной стабильности зональных и азональных условий все
современные ландшафты будут оставаться устойчивыми, и диапазон
параметров внешней среды, от которых зависит их устойчивость,
в общих чертах известен. Но в каждом отдельном случае порог
устойчивости, т. е. критические значения каждого конкретного воз-
мущающего фактора, предстоит выяснить. В этом состоит одна из
нерешенных задач ландшафтоведения.

Степень устойчивости геосистем пропорциональна их рангу. Фа-
ции наименее устойчивы к внешним воздействиям и наименее долго-
вечны. Ландшафт — система значительно более устойчивая, о чем
наглядно свидетельствуют наблюдения над его реакцией на предна-
меренное и непреднамеренное вторжение человека с его хозяйствен-
ной деятельностью (см. главу 7).