Природні системи. Ландшафтний та екологічний підходи до їх аналізу

Поняття природної системи. Під природною системою розуміють певну множину елементів природного походження, існу­ючі зв’язки між якими зумовлюють прояв природи в таких яко­стях та реалізацію нею таких функцій, які без взаємодії елементів були б неможливими.

Природні системи надзвичайно різноманітні. Серед них виділя­ються такі, до складу яких входять елементи з усіх компонентів природного середовища, а саме: маси земної кори, атмосфери, по­верхневих та ґрунтових вод, ґрунту, рослинного, тваринного світів та мікроорганізмів. До цього класу природних систем, які можна назвати полігеокомпонентними, належать: геосистеми – предмет сучасного ландшафтознавства (вчення про геосистеми), екосисте­ми – предмет екології, біогеоценози – предмет біогеоценології. На планетарному рівні полігеокомпонентні системи вивчають загальне землезнавство (предметом його вивчення є географічна оболонка) та глобальна екологія (її предмет – біосфера).

Ландшафтна екологія досліджує полігеокомпонентні природні системи переважно топічного та регіонального рівнів (у діапазоні масштабів 10^–1–10⁵ км²). Історично склалися два основні науко­ві підходи до пізнання таких систем – ландшафтний та екологіч­ний. Результатом їх синтезу і став ландшафтно-екологічний підхід.

Ландшафтний підхід – концепція природного територіального комплексу.Для ландшафтного підходу до дослідження природної реальності характерне уявлення простору як сукупності терито­ріальних одиниць, у межах яких компоненти природного середо­вища (геокомпоненти) протягом тривалого розвитку пристосува­лись один до одного, тісно взаємозв’язані і являють собою єдине ціле. Як ціле реагують вони і на зовнішні впливи, зокрема антро­погенні. Такі територіальні одиниці в класичному ландшафтознав­стві називаються природними територіальними комплексами (ПТК), а за термінологією школи В. Б. Сочави – геосистемами.

Характерною особливістю концепції ПТК-геосистеми є акцентація на територіальності цих систем. ПТК сприймається ланд­шафтознавцем насамперед як певна ділянка земної поверхні, яка виділилась у процесі тривалого взаємопристосування геокомпонентів і відрізняється від інших таких ділянок якісним складом геокомпонентів та характером зв’язків між ними. Територіальність ландшафтного підходу зумовила розвиненість картографічних методів у його методичному арсеналі.

Важливою ознакою ландшафтного підходу є положення про ієрархічність ландшафтної територіальної структури. Виходячи з цього, виділяються ПТК різних рангів – від елементарного (далі неподільного) до більш складних, аж до географічної оболонки в цілому. Обґрунтовано таксономічний ряд ПТК та критерії виділення ПТК різних рангів. В екології ця проблема практично не розроблялася.

Для ландшафтознавства, особливо радянського періоду, при аналізі взаємозв’язків між геокомпонентами властива значна увага до генетичної суті ПТК (характерне, наприклад, намагання встановити, який ґрунт пов’язаний із даною геологічною породою в умовах певного клімату і чому; чому саме це рослинне угрупування росте на даному ґрунті, а не на іншому і т.п., при цьому тривалий час питання «а в який саме спосіб цей зв’язок реалізується в сучасних умовах» ландшафтознавці розглядали як другорядне). Оскільки генезис ПТК багато в чому визначається його геологічною будовою та рельєфом, аналіз геолого-геоморфологічних особливостей ПТК набуває особливого значення.

У сучасному ландшафтознавстві проявляється значний інтерес до динаміки геосистем. Багато теоретичних концепцій та методівїх дослідження були запозичені з екології (концепції клімаксу, сукцесійних рядів, методи ординації), проте ці положення зазнали суттєвої трансформації і фактично є ландшафтно-екологічними. Характерною особливістю власне ланд­шафтного підходу до аналізу динаміки є дослідження фізико-географічних процесів та їх ролі в зміні ПТК. Більше уваги приді­ляється фізичним процесам (стоку, транспірації, тепловим потокам), якими займається геофізика ландшафту,а також міграції-акумуляції хімічних (геохімія ландшафту). Біопродуційні процеси вивчаються переважно не з процесного, а з просторового погляду.

Слід акцентувати увагу на принциповій особливості концепції ПТК-геосистеми. Хоч переважна частина ландшафтознавців і визнає неоднаковість значення різних геокомпонентів у формуван­ні та динаміці геосистеми, проте жодного з них не розглядають як її деякий центр. Модель геосистеми поліцентрична (додаток А, рис.А.8), у ній немає ядра, на яке впливали б усі інші компоненти, що роз­глядаються як його периферія.

Екологічний підхід – концепція екосистеми.Під екологічним сприймається декілька різних підходів, які відрізняються між со­бою залежно від того, що розуміється під екологією та її предме­том. Певної визначеності в цьому питанні, як це було до 70-х років ХХ ст. (екологія — наука про взаємозв’язки живих організмів з навко­лишнім середовищем; її предмет – екосистема), уже немає. Значна частина науковців, а надто громадськість, під екологією, еко­логічним підходом розуміють вирішення всього комплексу питань, пов’язаних із взаємодією людини з навколишнім середовищем, включаючи правові, інженерно-технологічні, етичні та багато ін­ших аспектів цієї проблеми. Екологія при цьому уявляється не як цілісна наука, а як деяка ідеологія, принцип, який має пронизу­вати всі науки та сфери людської діяльності. Термін «екологія» в такому трактуванні витіснив громіздке словосполучення «раціо­нальне використання, збереження та охорона природи», навіть змістовно ширший за нього, а екологічний підхід, який базується на такому розумінні екології, близький до природоохоронного при широкому розумінні охорони природи.

Такий підхід можна назвати еколого-природоохоронним. Він має бути атрибутом більшості природничих та гуманітарних наук, і його основна мета полягає в розробленні конкретних рішень, які за певних господарських, технологічних та інших дій суспіль­ства унеможливлювали б порушення рівноваги природних систем, знаходилися б у відповідності до загальних природних законо­мірностей. При еколого-природоохоронному підході ці законо­мірності враховуються, проте в широкому теоретичному плані спеціально не досліджуються.

Це завдання вирішується в рамках науково-екологічного під­ходу, який ґрунтується на концепції екосистеми. Як і геосистему, її складають ті самі геокомпоненти, проте в більшості визначень екосистеми явно або посередньо вказується на те, що один з геокомпонентів відіграє в ній роль центра («хазяїна»), а решту роз­глядають як його периферію («дім», «середовище»), тобто як компоненти, вплив яких на «центр» екосистеми визначають його стан і взагалі можливість існування. На відміну від моделі геосистеми класична модель екосистеми моноцентрична (додаток А, рис.А.8).

Залежно від мети дослідження в ролі «центра» екосистеми ви­ступають різні компоненти, причому не тільки природного середо­вища (виділяють, наприклад, екосистему міста). Проте для еколо­гічного підходу характерний біоцентризм, тобто виділення та аналіз екосистем, центром яких є представники виду (аутекологічний підхід), певна популяція (популяційно-екологічний підхід) або ж сукупність організмів різних видів (синекологічний підхід). Концептуальний зміст моделі екосистеми не зміниться, якщо в її центрі поставити не біокомпонент, а будь-який інший, наприклад, ґрунт. У цій можливості криється значний методоло­гічний потенціал екосистемної моделі.

У моно- та поліцентричності ряд дослідників вбачають прин­ципову різницю відповідно між еко- та геосистемами. З таким твердженням, висловленим японським ученим М. Нумата (1966), а згодом і В. С. Преображенським, можна було б погодитись, якби сучасні екологічні дослідження й надалі ґрунтувалися на моноцентричній моделі екосистеми. Але з широким розвитком екс­периментальних екологічних досліджень, імітаційного моделюван­ня екологія вийшла з рамок класичної моноцентричної моделі. І хоч біоцентричні традиції екологічного підходу до аналізу природ­них систем зберігаються, сучасні уявлення екологів щодо прин­ципової структури екосистеми близькі до концепції геосистеми.

Характерною особливістю екосистеми є її позаранговість. Як екосистему можна розглядати і окрему краплину води, і озеро, і територію з невизначеними межами, яку займає певна популяція. З цією особливістю пов’язана другорядність територіального ас­пекту в екологічному аналізі. Для нього більш важливим є не межі та розміри екосистеми, а процеси, які в ній відбуваються. При цьому значна увага приділяється біотичним процесам, а з абіотичних аналізуються переважно ті, що безпосередньо пов’язані з «центром» екосистеми. Зв’язки між елементами, що належать до периферії екосистеми, нерідко нехтуються. При аналізі компо­нентів екосистеми акцент робиться не стільки та їх властивостях, генезисі, будові, скільки на функціях, які вони відіграють в еко­системі. Пріоритет функціонального аспекту аналізу екосистеми визначає і способи її декомпозиції на структурні частини (про­дуценти – консументи – редуценти та ін.), зв’язки між ними (трофічні, консортивні[§] та ін.), вибір параметрів, які описують екосистему, тощо.