Природно-антропогенных геосистем

Опубликовано в журнале «Физическая география и геоморфология». – К. : Вища школа, 1988. – вип. 35. – С. 52–59.

Решение задачи исторической важности – рационального природопользования, где бы органически соединялись преимущества социализма с достижениями современной научно-технической революции, социальные, экономические и научно-технические свершения с законами природы, требует резкого повышения уровня фундаментальных исследований природно-антропогенных геосистем (ПАГ), в особенности их структуры и возраста, процессов интеграции спонтанных изменений и антропогенных трансформаций. Историческая ориентация крайне необходима географии, которая превращается в конструктивную прогнозную науку. В особенности она важна для возникших в последние десятилетия направлений конструктивной географии [2], учения о геосистемах [6], природно-технических системах [5], географических основах рационального регионального природопользования [3] и др.

Научная проблема и цель настоящей работы заключается в выработке теоретических и методических основ ретроспективного ландшафтного анализа (РЛА) особого класса геосистем – природно-антропогенных. Для достижения цели предпринята попытка решения ряда задач, а именно: определение концептуально-понятийного аппарата объекта и предмета исследования; выявление соотношения РЛА и палеогеографического анализа, состава научных принципов и методов, а также исследовательских операций и этапности РЛА ПАГ; разработка приёмов синтеза различных знаний для диагноза (объяснения) современной пространственно-временной организации ПАГ и выявления тенденций их спонтанной динамики и эволюции для целей прогноза.

В качестве элементарного объекта исследования принята природно-антропогенная геосистема. Такая геосистема существует в виде множества переменных состояний, каждое из которых в любой момент времени определяется сочетанием трёх основных видов изменений, имеющих различное характерное время своего осуществления: изменений в ходе функционирования геосистем; динамических изменений, представляющих движение переменных состояний, подчиненных одному инварианту геосистемы; эволюционных изменений самого инварианта геосистемы. При этом исследования показали, что в определении динамики как системы процессов в единстве их противоположностей, обеспечивающих устойчивость структуры в некоторый интервал времени, важны представления и о тенденциях эволюции. На преемственности этих понятий следует основывать разработки методов изучения и способов регулирования динамики геосистем.

В качестве предмета исследования нами выбрана динамика и эволюция ПАГ, а средством их познания служит анализ данных инструментальных приёмов изучения, а также расшифровки разнообразных «следов» прошлых изменений интенсивности и режимов систем индицирующих их физико-географических процессов. Исходя из принципа актуализма, мы допускаем репрезентативность текущей пространственно-временной организации территории для интерпретации данных анализа «следов» (в виде пространственно-временных реперов-индикаторов) прошлых изменений физико-географических процессов для целей историко-ландшафтных реконструкций. Для большей уверенности за базовое мы принимаем представление о текущей и прошлой динамике геосистем, основанное на материалах изучения режимов их динамики инструментальными средствами, т. е. примерно за последние 100 лет.

При определении же начала зарождения ПАГ мы исходили из учёта ряда положений. Как известно, репрезентативность результатов изучения процессов текущей динамики ПАГ может быть в основном распространена на период существования нынешней ландшафтной структуры региона и соответственно на этап со сходным в какой-то степени с нынешним действием на неё антропогенного фактора. Анализ литературных данных показывает, что основные черты современной ландшафтной структуры ЕТС сформировались в атлантическую климатическую эпоху, и примерно в тот же период, в неолите – энеолите, человечество стало переходить от присваивающего к производящему хозяйству. Человек, познав ряд природных процессов, стал их использовать в своей деятельности, включил почву в сферу воздействия, сравнительно быстро усовершенствовал сельскохозяйственные орудия, накопил опыт и знания интенсификации трансформации геосистем. Наряду с этим начался процесс ускоренного роста населения. Следовательно, человек в эту эпоху переходит из положения внутреннего биологического фактора во внешний динамический, как правило, деструктивный по отношению к природе.

Исходя из учёта указанных качественных скачков в эволюции природы и истории человечества, мы полагаем целесообразным принять указанный временной рубеж за начало зарождения ПАГ. Последствиями предшествующего воздействия человека на природу, по нашему мнению, можно пренебречь. Из-за малочисленности населения и нахождения его на низком уровне развития интенсивность, концентрация и глубина его воздействий на природу были настолько низкими, что она вполне им противостояла. Тем более что и природа тех времен находилась на иных, ушедших в прошлое эволюционных этапах.

Мы полагаем, что общее у палеогеографии и РЛА ПАГ – объект изучения, а различие заключается в двух аспектах исследования. В первом случае на передний план выдвигается изучение развития природных геосистем, а во втором – анализ прежде всего динамики уже сложившихся геосистем, и под действием антропогенного фактора в том числе. Выделение преимущественно генетического и динамического аспектов исследования позволяет различать в одном познаваемом базисном объекте объективные предметы и сферы компетенций двух подходов – палеогеографического и РЛА. Тем не менее, мы полагаем, что, наряду с изучением природных геосистем и их подсистем методами РЛА, необходимо их параллельное исследование и методами палеогеографии. При этом будет соблюден принцип познания природных процессов с разными характерными временами и взаимосвязями [1]. Это необходимо как для более совершенной интерпретаций палеогеографических документов, так и для установления тенденций в спонтанной динамике природных геосистем. Течение природных процессов со средними и малыми характерными временами определяется также и процессами с большим характерным временем, доступным для изучения только методами палеогеографии. При таком подходе легче обеспечить единую систему сбора и анализа материала с увеличением объема и достоверности информации вверх по стратиграфической колонке.

К числу важнейших теоретико-методических проблем, решение которых в значительной степени зависит и от РЛА, необходимо отнести следующие: ландшафтный анализ, разработку основ рационального регионального природопользования, ландшафтный прогноз (естественный), классификацию ландшафтов, обоснование территориальных комплексных схем охраны природы и др.

В программе РЛА нами предпринята попытка предусмотреть «сквозную системность» этапов и моментов исследования. При комплексном системном (геосистемный, ландшафтный, геоэкологический) подходе первостепенное значение приобретает изучение динамики и эволюции ПАГ, всей окружающей среды как целого. В настоящее время в литературе идет речь в основном только об изменениях в прошлом отдельных компонентов (рельефа, вод, климата, почв, растительных сообществ, животного мира и др.) геосистем. Для достижения такой системности мы прибегаем к «тотальной» (по «следам» природных, историко-археологических, ландшафтно-лексикологических и других индикаторов) ландшафтной ретроиндикации физико-географических процессов как средству познания динамики и эволюции геосистем. Исходя из современных представлений теоретической модели интегральной геосистемы, можно говорить о том, что система природа – общество представляет собой сложное цельное образование, в котором изменение одного из компонентов обязательно вызывает цепь изменений других. «Тотальная» ландшафтная ретроиндикация необходима прежде всего потому, что результаты изучения «следов» прошлого существующими методами отдельных отраслевых наук пока допускают многовариантность интерпретации действительности как в процессном, так и во временном аспектах, а поэтому требуют обоснованной комплексной проверки.

Как известно, в методологии научного познания большое значение имеет понятие эмпирического базиса [4]. В его содержание включаются реально возникшие в результате наблюдений чувственные восприятия экспериментатора, измерения, а также научное знание, базирующееся на ранее приобретенных знаниях (философских и в нашем случае ландшафтных). Первые из них относят к основным, вторые – к второстепенным средствам эмпирического исследования. Мы же полагаем, что присущие РЛА представления о взаимосвязях и взаимообусловлённости процессов и явлений в динамических рядах ПАГ имеют очень большое, значение для интерпретации результатов исследования «следов» прошлого. В результате применения РЛА приобретаются новые эмпирические знания, непосредственно не вытекающие из опыта отдельных отраслевых наук, но присущие их совокупностям, более достоверные и более высокого порядка.

Таким образом, сохранившиеся «следы» прошлого ПАГ выступают на поверхность лишь как концы ветвей своеобразного «генеалогического древа», сами же ветви и корни скрыты. Только теоретическая реконструкция позволит понять и их, и сущность современных явлений.

Для организации содержания исследования нами предложена модель исследовательских операций и этапности РЛА ПАГ (см. рисунок). Суть пяти этапов РЛА заключается в следующем:

I – подбор существующего или создание нового картографического материала о пространственной ландшафтной субстратной организации региона. При этом руководствоваться следует критерием его соответствия представлениям теоретической модели интегральной геосистемы;

II – исследование прошлой динамики геосистем по данным результатов инструментального изучения их природных и антропогенных факторов и процессов, в них протекающих. При этом предполагается сопоставление и корректировка результатов исследований по критерию их соответствия современной пространственной и функциональной ландшафтной организации региона, а также теоретической модели интегральной геосистемы;

III – этап распадается на два подэтапа. Первый из них – изучение истории заселения и освоения региона и возникших в результате этого систем физико-географических процессов более давней пространственно-временной динамики ПАГ. Второй подэтап – исследование более давней динамики и эволюции ПАГ избранных согласно целям работы исторических эпох путем «тотальной» ландшафтной ретроиндикации физико-географических процессов как средства познания изменений геосистем. При этом предусмотрено сопоставление и корректировка результатов исследований в соответствии с материалами о прошлой динамике ПАГ, установленной инструментальными методами, а также с теоретической моделью интегральной геосистемы и теоретическими представлениями об общих палеогеографических закономерностях глобальных и региональных изменений природы;

IV– интеграция знаний, полученных на предыдущих этапах исследований, формирование более высокого уровня новых, уточнение (диагностирование) представлений о пространственно-временной организации современных ПАГ региона, а также об их устойчивости к видам освоения и процессам, обусловливающим их спонтанную динамику, и др.;

V– прогнозирование на разные сроки тенденций спонтанной динамики и эволюции ПАГ на основе диагностированных (уточненных) знаний о выявленных закономерностях их современной пространственно-временной организации, а также эволюции, согласно общей палеогеографической модели.

Модель состава исследовательских операций и этапности ретроспективного ландшафтного анализа природно-антропогенных геосистем (ПАГ):

1 – пространственная организация ПАГ по картографическим данным; 2 – теоретическая модель интегральной геосистемы; временная организация ПАГ, по данным исследования; 3 – функционирования и текущей динамики; 4– прошлой динамики по результатам изучения инструментальными методами; 5 – более давней динамики, установленной другими методами; 6 – данные по истории заселения и освоения региона; 7 – знания об общих палеогеографических закономерностях глобальных и региональных изменений природы; 8 – уточненные (диагностированные) знания о современной пространственно-временной организации ПАГ; 9 – прогнозные представления о ПАГ; исследовательские операции:1 – изучение; 2 – передача представлений; 3 – «запрос» и сопоставление; 4 – введение знаний; 5 – прогнозирование;6 – интеграция знаний

Наряду с этим модель этапности РЛА предусматривает возможность диагностики современной ландшафтной структуры региона и соответственно прогноза на определенные сроки, согласно целям исследования, её спонтанной динамики на основе данных только о текущей и прошлой динамике геосистем или на основе материалов об их динамике в избранные в соответствии с целью исследования исторические эпохи.

Частную методологическую основу РЛА, по нашему мнению, могут составить охарактеризованные ниже научные принципы и методы.

Научные принципы РЛА ориентируют на необходимость соблюдения при разработке диагноза (объяснения) современной пространственно-временной структуры ПАГ и прогноза её изменений следующих положений:

1) природно-антропогенный ландшафтный структурно-морфологический принцип, в основе которого лежит более общий ландшафтно-генетический принцип, ориентирует на учет того, что на формировании современной ландшафтной морфологической структуры регионов, наряду со спонтанными факторами, существенно сказался антропогенный фактор, в результате чего возникло множество неустойчивых в пространстве модификаций инвариантов природных геосистем;

2) в основе природно-антропогенного ландшафтного принципа текущей динамики лежит общеметодологический принцип развития, требующий учета того, что геосистемы, в разной степени антропогенно трансформируемые, характеризуются большей динамичностью по сравнению со спонтанными, значительной интенсивностью и глубиной присущих им процессов;

3) исторический природно-антропогенный ландшафтный принцип ориентирует на то, что все усложняющиеся процессы антропогенной трансформации геосистем интегрируются с режимами, связанными с ритмично изменяющимися спонтанными факторами их динамики и эволюции. Прежде всего поэтому не может быть полной сводимости дигрессионных и демутационных рядов динамики геосистем как по субстратным, так и по временным параметрам. Нецелесообразно также в научной, методической и практической деятельности ориентироваться на представление о состоянии ландшафтов в доагрикультурный или любой другой исторический период (к чему в литературе часто призывают) как на эталон, полностью достижимый в современную эпоху;

4) ландшафтный диагностический принцип указывает на необходимость учета надежно интерпретированных и интегрированных знаний о текущей, прошлой и общепалеогеографически обусловленной пространственно-временной структуре ПАГ для репрезентативного диагноза современной ландшафтной структуры региона;

5) принцип ландшафтного прогнозирования ориентирует на получение на базе репрезентативного ландшафтного диагноза и общепалеогеографических представлений исследовательского варианта прогноза, т. е. опирающегося на знания основных закономерностей тенденций динамики и эволюции геосистем.

Каждый научный принцип реализуется через свой основной метод, который, как и РЛА, представляет собой анализ, так как опирается на систему более частных методов. Общее, число методов, используемых в исследовании, достигает 80. Причем почти все вещественные «следы» прошлого поддаются двойному анализу и соответственно интерпретации результатов: с одной стороны, это разгадка обусловившего «следы» процесса, а с другой – датировка события. Ошибки, допущенные в одном из перечисленных аспектов исследования, обусловливают большой «шум» в окончательном результате. Кроме того, результаты, полученные даже при оптимальном варианте применения отдельных методов, характеризуются разной достоверностью из-за неодинаковой разработанности самих методов. В наибольшей степени методы недостаточно «чувствительны» к анализу состояния «следов» прошлого, особенно это касается датировки событий. С одной стороны, они применимы для разных хронологических интервалов, а с другой – позволяют получить датировку разной точности. Наряду с абсолютной датировкой (исторической, археологической, радиоуглеродной) существует датировка в местных шкалах времени (дендрохронологическая, лихенометрическая, варвометрическая и др.) и даже относительная датировка (стратиграфическая, геолого-геоморфологическая, спорово-пыльцевая и др.). В целом точность результатов, полученных разными методами, снижается по мере отдаленности событий во времени.

К числу наиболее общих методов РЛА относятся следующие:

региональный ландшафтный анализ, опирающийся, на систему методов изучения современной ландшафтной морфологической структуры регионов (аэрокосмические, ландшафтной съёмки, физико-географического районирования и др.);

структурно-динамический анализ, основывающийся на анализах факторально-динамических рядов, рядов антропогенных изменений геосистем, повторных ландшафтных съемок, режимных наблюдений за ходом природных процессов и др.;

историко-ландшафтный метод, который опирается на наибольшее число частных методов, в особенности на метод исторических срезов, диахронический анализ, методы ландшафтной ретроиндикации природных процессов (и наоборот), историкоархеологические, палеоландшафтные компонентные, генетический анализ почвенных профилей геосистем и др.;

ландшафтный диагноз, включающий анализ структуры ПАГ, соотношения природных и природно-технических системных связей, пространственной дифференциации ландшафтных процессов и др.;

ландшафтное прогнозирование, основывающееся на методах моделирования, оценивания, ландшафтной прогнозной индикации природных процессов (и наоборот) и др.

Изложенные выше соображения свидетельствуют о том, что РЛА выгодно отличается от простой суммы результатов по реализации подходов отраслевых наук при решении проблем историко-географических реконструкций по трём основным аспектам: как инструмент получения более достоверных системно организованных и ландшафтно интегрированных знаний и ещё не интерпретированных новых данных о «следах» прошлого; как аппарат экспертизы уже известных представлений; как сравнительно доверительный подход к организации получения и интерпретации новых данных. Естественно, это позволяет более обоснованно диагностировать современную пространственно-временную ландшафтную организацию регионов и увереннее, достовернее прогнозировать тенденции спонтанной динамики ПАГ при решении различного рода задач.

Литература

1. Арманд А. Д., Таргульян В. О. Принцип дополнительности и характерное время в географии // Системные исследования. М., 1974. С. 146–153.

2. Герасимов И. П. Конструктивная география: цели, методы, результаты// Изв. Всесоюз. геогр. о-ва. 1966. № 5. С. 2–8.

3. Маринич А. М. О комплексной программе исследований по региональному природопользованию // Географические аспекты рационального использования природных ресурсов Украинской ССР. К., 1982. С. 3–10.

4. Мостепаненко М. В. Философия и методы научного познания. Л., 1972. 265с.

5. Преображенский В. С., Александрова Т. Д. Геоэкологические принципы проектирования природно-технических систем // Геоэкологические подходы к проектированию природно-технических систем, М., 1985. С. 26–45.

6. Сочава В. Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск, 1978. 318 с.