И природно-антропогенных геосистем. Проектирование природно-антропогенных комплексов Проведите исследование одного из природно антропогенных комплексов

Урок 28 (экскурсия) «Составление описания природного комплекса своей местности». Цель: формирование умений показывать взаимосвязь между природными компонентами конкретного природного комплекса и влияние рельефа на компоненты, составлять описание изучаемого природного комплекса.

Задачи:

- образовательные: способствовать формированию понятий «природный комплекс, компоненты природного комплекса»

- развивающие: продолжить формирование навыков анализа, сравнения, обобщения; способствовать развитию умения делать выводы.

- воспитательные : развитие диалектико-материалистического мировоззрения; умения работать в группе; показать красоту природы своей местности и продолжить воспитание любви к своей Малой Родине.

Место проведения : работа проводится на местности – на опушке дубравы с прилегающим лугом и болотом.

Оборудование: планшеты, компас, лопатка, рулетка, эклиметр, бумага и карандаш (ручка) для записи и рисунков, целлофановые пакеты для взятия образцов почв и горных пород.

Ход работы:

I Организационный момент.

II Проверка знаний

Перечислите природные компоненты.

Что такое природный комплекс?

Приведите примеры природных комплексов нашей местности.

III Изучение нового материала

Актуализация знаний.

Могут ли природные компоненты существовать изолированно от других природных компонентов природного комплекса?

Сегодня мы должны будем научиться находить связь между компонентами природного комплекса и составлять описание комплекса.

Для этого мы должны сравнить три природных комплекса: участок дубравы, участок луга и болото.

2.Составить описание природных комплексов своей местности.

Задачи : используя типовой план, дать описание природного комплекса.

Ознакомление с различными природными комплексами (луг, участок леса, болото) и выявление компонентов природных комплексов.

План описания природного комплекса.

1. Географическое положение. Направление от школы.

2. Характер поверхности и тип почвы.

3. Воды, их расположение.

4. Растительность и животный мир.

5. Изменение компонентов природного комплекса под воздействием человека.

6. Охрана природных компонентов комплекса.

Во время проведения экскурсии ребята знакомятся с различными природными комплексами своей местности (участки леса, луга и болота).

Первая часть экскурсии. Учащиеся разделяются на три группы, каждая группа выбирает природный комплекс для описания: участок леса; участок луга или участок болота.

Группы получают инструкцию и работают в соответствии с ней. Учащиеся изучают природный комплекс, который они выбрали, по предложенному плану.

В каждой группе распределены обязанности по интересам: есть ботаник, зоолог, почвовед, геолог, гидролог.

Учащиеся делают прикопки для изучения почв и берут их образцы. Следует отметить, что знакомство с почвами осуществляется на уровне наблюдений: на продуктах выветривания какой породы образовалась почва, какие слои проявляются (лесная подстилка, темный горизонт, осветленный горизонт), структура почвы (рыхлая, уплотненная); живые организмы (черви) и остатки организмов; влажность почвы.

Для того чтобы оценить влияние воздействия на почву человека, делаем прикопку на полянке с краю леса, где проходит пешеходная тропа и часто отдыхают местные жители. Учащиеся сравнивают визуально почву в естественном состоянии и значительно утоптанную и видят их различия.

Учащиеся — ботаники исследуют растительность и определяют: к какой природной зоне она относится, называют основные растительные сообщества, составляют геоботаническое описание. При этом определяют визуально основные ярусы: древесный, кустарничковый и травяной; видовой состав деревьев и трав. Учащиеся-зоологи выявляют животных, определяют их среду обитания и влияние на них антропогенного фактора.

Учитель обращает внимание на выявление связей между компонентами природного комплекса. Вначале ребята учатся различать (выявлять) компоненты природного комплекса. Затем их необходимо подвести к понятию «природный комплекс» и взаимосвязи его компонентов.

Вторая часть экскурсии – описание природного комплекса по плану. После того, как были изучены компоненты природного комплекса, в каждой группе происходит краткое обсуждение полученных сведений, и учащиеся приступают к описанию изучаемого природного комплекса по плану

Цель работы – закрепление знаний, полученных во время экскурсии в природу.

Описание комплекса должно быть небольшим, но желательно, чтобы учащиеся показали взаимосвязи в природном комплексе.

3. Сделайте выводы.

- Какое влияние оказывают рельеф, климат и характер увлажнения почвы на природный комплекс?

Все компоненты природного комплекса очень тесно между собой связаны, при изменении одного из компонентов, неизбежно изменяются все остальные. От рельефа зависит климат и характер увлажнения; от климата в целом зависит тип почвы, она может быть увлажненной, засушливой и т.п.

-Какое влияние оказывают почвы на растительный и животный мир комплекса?

На неблагоприятных почвах (с повышенной кислотностью, заболоченных и т.п.) произрастают непривередливые растения, которые не нуждаются в изобилии минеральных и органических веществах. Следовательно, почвы влияют на видовой состав растений. Растения – пища для травоядных животных.

- Как влияют друг на друга растительный и животный мир?

К бедной растительности, произрастающей на бедных почвах, практически не тяготеют представители фауны. Это обуславливается плохими горными породами (заболоченными, рыхлыми и т.п.) и отсутствием питательных веществ для травоядных животных.

Ребята, послушайте замечательные слова поэтаН. Рыленкова, которые станут итогом нашего урока.

Всё в тающей дымке;

Холмы, перелески.

Здесь краски неярки и звуки не резки,

Здесь медленны реки,

Туманны озёра и всё ускользает от беглого взора.

Здесь мало увидеть -

Здесь нужно всмотреться,

Чтоб ясной любовью

Наполнилось сердце,

Чтоб вдруг отразили прозрачные воды

Всю прелесть задумчивой русской природы

(Н. Рыленков)

IV . Домашнее задание.

Каждому учащемуся составить описание одного из изученных природных комплексов.

Чурляев Ю. А

Оставьте свой комментарий, спасибо!

Тип проекта: по содержанию: физико-географический; по уровню интеграции: монопредметный; по количеству участников: индивидуальный; по способу преобладающей деятельности: исследовательский; по включению проектов в тематический план: итоговый (по результатам выполнения оценивается определенная часть учебного материала).

• изучение ПТК в системе комплексной физической географии;
• выработка научных взглядов на взаимосвязь природы и общества, оценивание и прогнозирование последствия загрязнения окружающей среды на изменение ПТК и ландшафтов;
• продолжение формирования умений проведения исследовательской работы с дополнительными источниками информации, формулирование на основе их анализа обобщений и выводов;
• развитие самостоятельности, творческого отношения к делу.

План урока:

1. Введение.
2. Учение о природно-территориальном комплексе, ландшафте.
3. Природно-территориальный комплекс. Группы ТПК. 4. Систематика ПТК. 5. Географический прогноз. Классификация. 6. Природно-антропогенные комплексы. 7. Природные комплексы Кемеровской области. 8. Вывод. 9. Литература. 10. Этапы работы над проектом.

ХОД УРОКА

1. Введение

Учение о природно-территориальном комплексе, географическом ландшафте, считается узловым центром комплексной физической географии.

Последние 20 лет ознаменовались выходом в свет значительного числа работ, в которых прослежена история становления развития ландшафтоведения, охарактеризованы его задачи, методы исследования, теоретические положения и результаты. Среди географов нет единого мнения о трактовке термина “ландшафт”. В данном проекте ПТК рассматривается в соответствии с государственным стандартом образования.

Саморазвитие – закономерный необратимый переход ПТК из одного состояния в другое в относительно стабильных условиях внешней среды, поэтому к важнейшим направлениям ландшафтоведения относится антропогенное. Данный проект составлен на основе литературы, взятой из различных источников. Список литературы прилагается.

2.Учение о природно-территориальном комплексе, географическом ландшафте.

Александр Гумбольт указывал, что “природа есть единство во множестве, соединение разнообразного через форму и смешение, есть понятие естественных вещей и естественных сил как понятие живого целого”.

А.Н. Краснов в 1895 г. сформировал идею о “географических сочетаниях явлений” или “географических комплексах”, которыми должно заниматься частное землеведение.

Общепризнанными родоначальниками отечественного ландшафтоведения являются В.В. Докучаев и Л.С. Берг.

Особенно бурно ландшафтоведение стало развиваться в 1960-х годах в связи с запросами практики, развитием земледелия и лесоводства, инвентаризацией земель. вопросам ландшафтоведения посвящали свои статьи и книги академики С.В. Калесник, В.Б. Сочава, И.П. Герасимов, а также физико-географы и ландшафтоведы Н.А. Солнцев, А.Г. Исаченко, Д.Л. Ардманд, и другие.

В работах К.Г. Рамана, Э.Г. Коломыйца, В.Н. Солнцева была разработана концепция полиструктурности ландшафтного пространства.

К важнейшим направлениям современного ландшафтоведения относится антропогенное, в котором человек и результаты его хозяйственной деятельности рассматривают не только как внешний фактор, нарушающий ландшафт, а как равноправный компонент ПТК или природно-антропогенного ландшафта.

На теоретической базе ландшафтоведения формируются новые междисциплинарные направления, имеющие существенное интеграционное значение для всей географии (экологическая география, историческая география ландшафтов и др.)

3. Природно-территориальный комплекс. Группы ТПК.

Природно-территориальный комплекс (природная геосистема, географический комплекс, природный ландшафт), закономерное пространственное сочетание природных компонентов, образующих целостные системы разных уровней (от географической оболочки до фации); одно из основных понятий физической географии.

Между отдельными природными территориальными комплексами и их компонентами осуществляется обмен веществами и энергией.

Группы природно-территориальных комплексов:

1) глобальные;

2) региональные;

3) локальные.

К глобальным ПТК относится географическая оболочка (некоторые географы относят материки, океаны и физико-географические пояса).

К региональным – физико-географические страны, области и другие азональные образования, а также зональные – физико-географические пояса, зоны и подзоны.

Локальные ПТК, как, правило, приурочены к мезо- и микроформам рельефа (оврагам, балкам, речным долинам и др.) или к их элементам (склонам, вершинам и др.).

4. Систематика природно-территориальных комплексов.

1 вариант:

а) физико-географическое районирование.

б) физико-географическая страна.

в) физико-географическаая область.

г) физико-географический район.

Результатом работ по физико-географическому районированию является карта СССР в масштабе 1:8000000, а затем ландшафтная в масштабе 1:4000000.

Под физико-географической страной понимается часть материка, сформировавшаяся на основе крупной тектонической структуры (шита, плиты, платформы, складчатой области) и общности тектонического режима в неоген-четвертичное время, отличающаяся определенным единством рельефа (равнины, плато плит, возвышенности щитов, горы и нагорья), микроклимата и своей структурой горизонтальной зональности и высотной поясности. Примеры: Русская равнина, Уральская горная страна, Сахара, Фенноскандия. На картах физико-географического районирования материков обычно выделяют 65-75, иногда и больше природных комплексов.

Физико-географическая область – часть физико-географической страны, обособившаяся главным образом, за неоген-четвертичное время под влиянием тектонических движений, морских трансгрессий, материковых оледенений, с однотипным рельефом, климатом и своеобразным проявлением горизонтальной зональности и высотной поясности. Примеры: Мещерская низменность, Среднерусская возвышенность.

2 вариант:

Типологическая классификация. Определение ПТК по сходству.

а) Классы природных комплексов (горные и равнинные).

б) Типы (по зональному критерию)

в) Роды и виды (по характеру растительности и некоторым другим признакам).

Вывод.

Сравнивая физико-географическое районирование и типологическую классификацию ПТК, можно заметить, что в системе физико-географического районирования, чем выше ранг ПТК, тем он уникальнее, при типологической же классификации наоборот, чем выше ранг, тем меньше выражена его индивидуальность

5. Географический прогноз.

Под географическим прогнозом понимается научное предвидение изменений или тенденций развития природы того или иного региона.

Различают отраслевое и комплексное физико-географическое прогнозирование, предусматривающее научное обоснование изменений ряда взаимосвязанных и отдельных компонентов или всего природного комплекса в целом.

Классификация географических прогнозов по заблаговременности:

а) краткосрочные;

б) среднесрочные;

в) долгосрочные.

Классификация по охвату территории:

а) глобальные;

б) региональные;

в) локальные.

Прогнозирование предусматривает вначале анализ современного состояния ПТК, истории и тенденций его развития, на основе которого и составляется прогноз.

ПТК подвержены изменениям в результате их естественного развития.

Изменение ПТК регионального и локального уровня, прежде всего, происходит в результате саморазвития. Этот процесс обусловлен внутренними противоречиями, которые существуют между отдельными компонентами природных комплексов и, в первую очередь, между живой и неживой природой. В качестве примера можно привести процесс превращения болота в озеро.

Есть точка зрения, согласно которой все изменения природных комплексов подразделяются на три вида: функционирование, динамику и эволюцию.

Функционирование рассматривают как устойчивые, часто повторяющиеся изменения, например, суточные и годовые. Динамика выражается в существенных сменах состояния ПТК, связанных, например, с естественными колебаниями климата. Однако природные комплексы при этом не меняются. Эволюция же предполагает, такое изменение, которое ведет к смене одного комплекса другим, такие ПТК называются пространственно-временными.

6. Природно-антропогенные комплексы.

Воздействие человека на природу. Дискуссионным остается вопрос о классификации ПТК, измененных человеком:

• к антропогенным ПТК следует относить лишь те, которые созданы человеком (оазисы в пустыне, водохранилища и др.);
• антропогенными являются как вновь созданные, так и измененные человеком ПТК.

Экологическая реставрация- это процесс восстановления нарушенных человеком ПТК.

Моделирование – познание явлений, процессов или объектов путем построения и дальнейшего анализа их моделей, в том числе и компьютерных.

Культурный ландшафт. Это природный комплекс, рационально измененный на научной основе в интересах человека и постоянно им регулируемый, в котором достигается получение максимального экономического эффекта, и улучшаются условия жизни людей.

7. Природные комплексы Кемеровской области.

Кемеровская область – это Кузнецко-Салаирская географическая провинция, в пределах Алтае-Саянской горной системы.

Основные ПТК: Кузнецкий Алатау, Горная Шория, Салаирский кряж, Кузнецкая котловина.

Кузнецкий Алатау - горная страна на юге Сибири, между Кузнецкой и Минусинской котловинами. Высота до 2178 м. На водораздельном хребте – линия, увенчанная снегами гор. Самый высокий горный кряж Тегир-Тыз или Поднебесные Зубья. Самая высокая точка гора Амзас-Таскыл, Верхний Зуб – 2178 м. От него на север тянутся несколько десятков гранитных гор высотой до 1800 метров с вечными снегами на северных склонах, с участками субальпийской луговой растительности и горной тундры. Самая крупная из них - Большой Каным. Здесь рождаются и разбегаются в разные стороны горные реки, формирующие гидрографию Кузбасса. Выше 1300–1500 метров – мохово-лишайниковые, кустарничковые и каменистые горные тундры. Ниже – горная тайга (пихта, ель, кедр).

Горная Шория – южная часть Кемеровской области. Преобладают средневысотные горы (отроги Салаирского кряжа, Абаканского хребта и Кузнецкого Алатау); Встречаются гранитные останцы. Преобладает черневая тайга, среди которой сохранились представители древнейшей растительности широколиственных лесов Сибири: липа сибирская и более 20 видов травянистых растений.

Горная Шория - рудничный район, с месторождениями железных руд и других полезных ископаемых.

Салаирский кряж, платообразная возвышенность на юго-западе Сибири. Ограничивает с юго-запада Кузнецкую котловину. Длина около 300 метро., высота до 621 метра. Салаирский кряж – это древние разрушенные горы с цепью невысоких холмов,

возвышенностей, поднимающихся до высоты 500 метров. Они покрыты лиственными лесами и сосновыми борами, прорезаны широкими речными долинами. Но стекающие с Салаира реки невелики, поэтому прилегающие к нему промышленные центры испытывают дефицит воды. Салаирский кряж богат полиметаллическими рудами.

Кузнецкая котловина лежит между Салаирским кряжем и Кузнецким Алатау. Впадина между двумя горными стенами, имеющая форму неправильного треугольника, вытянутая с юго-востока на северо-запад на 110–120 км. Высота до 500 метров над уровнем моря. Межгорная котловина расчленена долинами рек Томь, Иня и их притоками. В долине среднего течения реки Томь происходит чередование горных территорий и равнинных ландшафтов, резко выражена пересеченность местности и развитая гидрографическая сеть. Наблюдается чередование изверженных и осадочных пород, донных отложений в виде ила и песка, лесостепных, горнотаежных, светлохвойных, озерно-речных ландшафтов. Значительную территорию области на севере и в пределах Кузнецкой котловины занимают лесостепи. Они состоят из березовых, березово- осиновых колков и участков луговых степей. Большая часть Кузнецкой котловины распахана и занята под выращиванием различных сельскохозяйственных культур. В пределах Кузнецкой котловины – Кузнецкий угольный бассейн. Добыча угля привела к нарушению природных и появлению антропогенных ландшафтов.

Вывод. Кузнецкий Алатау, Горная Шория, Кузнецкая котловина – основные природные ландшафты Кемеровской области, а, следовательно, и важнейшие в экономическом отношении территории.

Изучение природных комплексов необходимо не только для научного познания, но и имеет важное практическое значение для различных отраслей хозяйства и, в первую очередь для сельского хозяйства. Например: деятельность метеорологической службы, почвенная служба (почвенные и агроклиматические карты).

Созданы ландшафтные карты и кадастры ландшафтов всех субъектов России.

Учение о природных комплексах отвечает на три вопроса: что, где, и почему. В результате НТР происходит изменение ПТК в основном в отрицательную сторону. Перед географией встал четвертый вопрос – что произойдет, если…, поэтому был разработан географический прогноз. Каждая территория в настоящее время имеет свой географический прогноз, в основном это комплексные прогнозы.

9. Литература.

1. Акимова Л.В. Методика формирования эколого-ориентированного прогностического умения у школьников. Ж. “География в школе” № 1, 2006 год стр. 36.

2. Атлас для школьников Кемеровская область. 2002 год.

3. Дьяконов К.Н., Низовцев В.А. Комплексная физическая география на современном этапе. Журнал “География в школе” № 7, 2005 год стр. 23.

4. Пашканг К.В., Васильева И.В. Комплексная полевая практика по физической географии. 1969 год. издательство Высшая школа. Москва.

5. Сергеев В.Е. Природа и экологические проблемы Кузбасса. Учебное пособие. Кемерово. 1993 год.

6. Соловьев Л.И. География Кемеровской области. Природа. “СКИФ” “Кузбасс”. 2008 год

Этапы работы над проектом:

Этапы	План
1. Организационно-подготовительный	Тема: Природно-территориальные комплексы, ландшафты. Составление плана. Терминология.
2. Поисково-исследовательский	1. Учение о природно-территориальном комплексе, географическом ландшафте. Александр Гумбольдт, А.Н. Краснов (1895 г.), В.В Докучаев, Л.С. Берг и др.. 2. Определение понятия “природно-территориальный комплекс”. 3. Группы природных комплексов: глобальные, региональные, локальные. 4.Систематика природных комплексов Первый вариант: а) Физико-географическое районирование: б) Физико-географическая страна, в) Физико-географическая область, Второй вариант: Типологическая классификация а) классы природных комплексов (горные или равнинные); б) типы (по зональному критерию); в) роды и виды (по характеру рельефа, растительности и некоторым другим признакам) Сравнить первый и второй варианты, найти сходства и различия. Сделать вывод: 5. Географический прогноз. Определение. Отраслевое физико-географическое прогнозирование. Комплексное физико-географическое прогнозирование. Классификация прогнозов по следующим критериям: По заблаговременности: а) краткосрочные; б) среднесрочные; в) долгосрочные. По охвату территории: а) глобальные; б) региональные; в) локальные. Привести примеры по каждому пункту плана, используя все источники знаний. 6. Природно-антропогенные комплексы. Культурный ландшафт Анализ изменений природных комплексов разного ранга под влиянием деятельности человека. 7. Конструктивные направления реализации ландшафтоведения: оценка воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду и здоровье населения, экологическая экспертиза. (На примере Кемеровской области)
3. Отчетно-оформительский	Оформление работы.
4. Информационно-презентативный	Защита проекта в классе.

480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

240 руб. | 75 грн. | 3,75 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Ульянова Валентина Владимировна. Изучение природно-антропогенных комплексов города в курсах географии основной школы (На примере г. Благовещенска) : Дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02: Москва, 2002 222 c. РГБ ОД, 61:02-13/980-4

Введение

Глава 1. Система знаний о природных комплексах города в науке и в школьной географии

1 Система знаний о ПТК города в науке 13

2. Преобразование природных компонентов в условиях существования большого города и отражение знаний о них в школьной географии 36

3 Структура и характеристика природных и измененных комплексов города Благовещенска

Глава 2. Методика изучения городских ландшафтов в школьных курсах географии 87

1. Образовательно-воспитательная роль знаний о городских ПТК 88

2. Совершенствование структуры и содержания знаний о городских ландшафтах в курсах географии основной школы 96

3. Опыт изучения ПТК города в практике работы основной школы... 108

4. Методические условия изучения городского ландшафта в школь ном курсе географии 117

4.1. Формирование понятия о городском ландшафте 118

4.2. Методы географических исследований антропогенных ландшафтов применительно к школьной географии 129

4.3. Подготовка учителя географии к изучению ПТК города в школе 140

Глава 3. Экспериментальная проверка эффективности методики ландшафтного изучения города 155

1. Условия организации эксперимента 156

2. Итоги констатирующего эксперимента 159

3. Результаты обучающего эксперимента 166

Заключение 167

Список литературы 170

Приложение 1

Введение к работе

Современные задачи в области образования и воспитания школьников направлены на его модернизацию: на значительное усиление внимания к развитию личности в процессе обучения, на активизацию творческих сил и способностей учащихся. Успех решения поставленных задач определяется многими факторами, важнейший среди них - содержание образования, характеризующееся повышенной требовательностью к совершенствованию материала с учетом современных научно-технических достижений, системно-структурного, страноведческого и экологического подходов.

Значительные перспективы в решении перечисленных задач открывают возможности совершенствования системы знаний о природных территориальных комплексах (ПТК), которые общепризнанно считаются фундаментальным теоретическим ядром географической науки и широко представлены в школьной географии. Обладая высоким научным потенциалом, эти знания играют важную роль в решении многих задач современности и в первую очередь задач, возникающих в системе «Общество - Природа».

В современных условиях, в связи с нарастающим антропогенным воздействием на природные комплексы, надо констатировать, что на Земле практически не осталось ландшафтов, которые не испытывали бы прямого или косвенного техногенного воздействия . Проблема интенсивности антропогенного воздействия на состояние ПТК, признана одной из основных в научных исследованиях и рассматривается с различных аспектов. Решение этой проблемы в географическом аспекте составляет социальный заказ географической науке: «... вопросы рационального природопользования, оптимального размещения промышленного производства, сельского хозяйства, населения, в связи с этим анализ и прогнозирование развития природно-техничес-ких геосистем выдвигается на передний план». Именно этот круг проблем принадлежит современной географической науке. Деятельность человека при этом рассматривается как воздействие территориально - организованного фактора, поэтому учет состояния территории, прогнозирование тенденций ее развития основывается на изучении природных комплексов.

Самым крупным из них является географическая оболочка Земли. Географическая оболочка делится на природно-территориальные комплексы разного ранга. Основной ступенью этого деления является ландшафт. В свою очередь, взаимодействие общества и природы в географии принято рассматривать на глобальном, региональном и местном (топологическом) уровнях. Несмотря на всю значимость крупных региональных и глобальных проблем человечества, мы считаем, что ключ к их пониманию лежит на топологическом уровне. Воздействие природной среды на общество трансформируется местными условиями, так что, человек взаимодействует не с природой вообще, а с природными условиями конкретных ландшафтов.

Однако сегодня изучаемая в школе система знаний о ПТК не полностью согласуется с представлениями современной географии о природном районировании, в котором учитывается специфика городских территорий.

Анализ нормативных документов, свидетельствует об усилении внимания к региональному компоненту базового географического образования . Выделение в базисном учебном плане федерального, национально-регионального и школьного компонентов не только является стимулом для изучения своей местности, но и придаёт ей государственное значение. Поэтому при дальнейшем совершенствовании краеведческих знаний в школьной географии необходимо обратить внимание на локальный его уровень, то есть на город, село, в котором проживают школьники что, обусловлено современной экологической ситуацией, необходимостью учета и контроля антропогенной дифференциации территории.

Непрерывный рост городов и городских агломераций охвативший в настоящее время всю планету, способствует увеличению числа городских школьников. Однако в условиях большого города, организация учащихся для изучения природно-территориальных комплексов встречает большие трудности, так как непосредственная взаимосвязь с естественной природной средой затруднена. В результате строительного освоения местности, на которой располагается город, а также весьма сильно сконцентрированной хозяйственной деятельности, природно-географические условия подвергаются

значительным изменениям. Таким образом, городские школьники поставлены в особые условия изучения ПТК своей местности, что предусмотрено требованиями традиционной программой по географии для общеобразовательных учреждений .

Для подавляющего большинства городских школьников «природа» начинается за пределами города. В результате в сознании учащихся складывается ложное представление о том, что взаимосвязи между компонентами природы, экологические проблемы существуют где-то в отдалении от них, вне пределов города. Следовательно, большинство сложных геоэкологических понятий носит умозрительный, абстрактный характер.

Но города растут, занимая все большую площадь, осваивая разные высотные уровни, широтные зоны, типы рельефа, преобразуя природные компоненты. И, тем не менее, в городах имеются горные породы и рельеф, климат, текут реки, сохраняется растительный и животный мир, то есть присутствуют все компоненты природы. Поэтому, как показало проведенное исследование, для городских школьников так важно изучение ПТК города, их антропогенные изменения в процессе изучения своей местности. Ведь город, как правило, располагается в пределах нескольких природных комплексов, каждый из которых характеризуется не только своими природными свойствами, но и различной способностью к самоочищению и устойчивости к антропогенным нагрузкам. Сложившаяся ситуация позволяет сделать вывод о существовании противоречия между значимостью изучения городских ПТК и отсутствием их в системе ПТК в курсе географии основной школы.

В связи с этим актуальными являются вопросы разработки методики изучения природных комплексов города учащимися в курсе географии основной школы, что не нашло еще отражения в специальном исследовании.

Цель исследования: Разработка методики изучения городских ландшафтов в курсах географии основной школы (6-8 классов).

Анализ научных публикаций о ландшафтах города, школьных программ, учебников, методических руководств и знакомство с учебным процессом позволило выдвинуть следующую рабочую гипотезу: уровень знаний

учащихся городов о природных комплексах, их антропогенном преобразовании, а также их воспитательная роль будут выше, если; в систему знаний о ПТК ввести понятие «городской ландшафт»; знания о городских ландшафтах будут представлены в системе и будут определены методические условия их формирования. Достижение поставленных целей и проверка гипотезы выдвигает необходимость решения ряда задач:

1.Определить содержание знаний о городских ландшафтах в современной науке и их отражение в школьной географии.

Выявить объем необходимых для школьников знаний о городских ландшафтах на примере г. Благовещенска.

Разработать систему усложнения знаний о городских ландшафтах применительно к географии в основной школе.

4. Установить наиболее эффективные методические условия форми
рования у школьников знаний о городских ландшафтах и экспериментально
их проверить.

Объект исследованиях процесс формирования знаний о природных комплексах, и их антропогенном изменении (на примере г. Благовещенска).

Предмет исследования: система знаний о городских ландшафтах.

Методологическую основу исследования составляют: диалектическая теория познания; дидактика общего образования; педагогическая и возрастная психология; концепция географического образования.

Теоретической основой исследования стали работы: по изучению сущности педагогического процесса: В. В. Давыдова, Л. В. Занкова, И. Я. Лернера, Д. Б. Эльконина, И. С. Якиманской и др.; исследования, посвященные географическому краеведению: А. В. Даринского, К. Ф. Строева, М. А Никоновой, К. В. Пашканга, А. 3, Сафиуллина, и др., труды, раскрывающие вопросы теории и методики преподавания географии: Т. П. Герасимовой, И.С. Матрусова, Н. Г.Павлюк, Л. М. Панчешниковой.

Для решения поставленных в исследовании задач, на различных этапах работы использовались методы теоретического и эмпирического уровней, Теоретические методы включали анализ географической (труды по

физической географии, городскому ландшафтоведению), психолого-педагогической и методической литературы по проблемам исследования: содержания образования, краеведения и методики преподавания, анализ нормативных документов по проблеме исследования с целью обоснования ее актуальности, определении исходных оснований и выделения основных направлений экспериментальной работы. Эмпирические методы включали целенаправленное наблюдение за процессом обучения, опрос, анкетирование, интервьюирование, анализ письменных работ. Проведение констатирующего, поискового и обучающего эксперимента. На эмпирическом уровне проводились полевые наблюдения в городе Благовещенске и его окрестностях.

Этапы исследования: исследование проводилось с 1998 по 2001 годы и включало три этапа. Стартовой, а в дальнейшем и корректирующей, позицией для исследования явились результаты анализа собственного педагогического опыта автора (работа: с 1995г. - в общеобразовательной школе - учитель географии, с 1997 - в лицее - учитель краеведения, руководитель краеведческого кружка, одновременно работа на кафедре географии в Благовещенском государственном педагогическом университете.)

На первом этапе (1998 -1999) - констатирующем, были определены цели и задачи исследования, разработаны экспериментальные материалы. Изучалось состояние проблемы в практике преподавания учителей: путем посещения уроков, анализа статей в журнале «География в школе». С этой целью было проведено анкетирование учителей и учащихся школ гг. Благовещенска, Белагорска, Зеи, Сковородино, Свободного, Тынды, Шимановска. Была подтверждена актуальность, проблема, гипотеза исследования и его направление, а также сформулированы основные положения гипотезы исследования, представленной выше. Проводился сбор информационных данных по географии г. Благовещенска.

Второй этап (1999 - 2000гг) имел поисковый характер. В ходе эксперимента проверялись наиболее эффективные методические условия изучения приро дно-антропогенных комплексов города и городских ландшафтов в

школьном курсе географии. Уточнялась гипотеза исследования и сформулированы основные теоретические положения, представленные в диссертации.

Третий этап (2000 - 200 1гг). Проведение обучающего эксперимента, в ходе которого была выявлена эффективность методики изучения природно-антропогенных комплексов города на основе широкой апробации в практике массовой школы. Результаты исследований обобщались в публикациях и тексте диссертации. В эксперименте приняли участие автор исследования, учащиеся и учителя следующих школ (см. таблицу 1).

Таблица 1

На этом этапе проведен анализ результатов эксперимента и коррекция теоретических положений исследования. Сделаны выводы о необходимости изучения городских ландшафтов в системе знаний о ПТК в курсе географии основной школы и условия методики их изучения.

Всего в эксперименте за три года приняло участие одинадцать учителей и 2051 учащийся из школ городов: Благовещенска, Белагорска, Зеи, Сво-

бодного, Сковородино, Тынды, Шимановска. Это позволило судить о достоверности полученных выводов с точки зрения репрезентативности выборки экспериментальных классов.

Информационной базой исследования ландшафтной характеристики города Благовещенска послужили данные АМУРКНИИ, Государственного геологического предприятия «Амургеология», гидрометеообсерватории, комитета по земельным ресурсам г. Благовещенска, комитета по охране природы Амурской области, работы Г.В. Коротаева, а также личные наблюдения автора со школьниками и со студентами во время полевых практик

Научная новизна и теоретическая значимость работы заключается в том, что впервые в методике географии дано обоснование и проведено усовершенствование структуры и содержания системы знаний о ПТК посредством включения в эту систему нового понятия «городской ландшафт». Выявлено оптимальное сочетание методов, приемов и средств обучения, используемое при формировании знаний о городских ландшафтах в каждом курсе. При этом особая роль в учебном процессе принадлежит: конкретно - образному мышлению, сравнению, обобщению, работе с комплексными планами и приро дно-техно генным и профилями, опоре на краеведческие знания и смежные предметы, различные виды наглядных пособий, обеспечивающие систематизацию знаний и более полное раскрытие сущности «комплексности природы», «взаимосвязи природы и общества».

Практическая значимость и внедрение исследования. В систему знаний о ПТК введено новое понятие, которое необходимо включить в программы и учебники; применение разработанной методики изучения городских ландшафтов в практике обучения позволит наиболее успешно формировать у школьников экологическое мышление, понять суть взаимосвязи «Природа - Общество»; разработана система практических заданий по изучению природно-антропогенных комплексов города; на основе результатов исследования разработана программа, предназначенная для изучения городского ландшафта в 8 классе. Материалы исследования могут быть использованы в процессе работы по повышению квалификации учителей го-

родских школ, а также в подготовке студентов- географов педагогических вузов.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на научно-практических и научно-методических конференциях Благовещенского государственного педагогического университета (1998-2001 гг.). Межвузовской научно- практической конференции «Профессиональная направленность в обучении и воспитании студентов» (г.Благовещенск, февраль, 1999), межвузовской научно- практической конференции «Молодежь ХХЇ века: шаг в будущеее» (г. Благовещенск, апрель, 2001г.), а также на методической секции XIV молодежной Всероссийской научной конференции «Географические идеи и концепции как инструмент познания окружающего мира» (г.Иркутск, 17-19 апреля, 2001г.), международной конференции по краеведению, посвященной 150 - летию краеведческого музея им. Г.С.Новикова -Даурского в г. Благовещенске, на курсах усовершенствования учителей школ Амурской области. По материалам исследования в течение четырех лет для студентов БГПУ проводились практические занятия в курсе краеведения. Различные аспекты проблемы исследования отражены в 9 публикациях.

На защиту выносится методика изучения городских ландшафтов, которая состоит в усовершенствовании системы знаний о ПТК посредством формирования понятия «городские ландшафты» в ходе выполнения наблюдений и практических работ на местности.

Структура диссертации отражает логику исследования и включает: введение, три главы, заключение, список литературы, включающий 246 источников и 2 приложений. Изложение материала проиллюстрировано таблицами, схемами, рисунками и диаграммами. Объем текста без списка литературы и приложений составляет 169 страниц. Объем приложения 2 составляет 125 страниц.

Система знаний о ПТК города в науке

Еще пол века назад ученые географы призывали «подняться от анализа отдельных компонентов к закономерностям развития городского природного ландшафта как целого». Как утверждал, ВВ. Покшишевский : - "ландшафты городов не исчезают, они сильно преобразованы, но все равно не перестают развиваться по законам природы, следовательно, необходимо физико-географическое изучение городов" [с. 177- 191]. В его трудах предлагался план изучения природных условий городов, не утративший своего значения и в настоящее время. Природный комплекс города оценивался им не только как «материнский» естественный ландшафт, но как комплекс природных компонентов, сильно измененных в результате деятельности человека. Однако, в начале они не получили развития, так как в 30-е, 40-е годы бытовало мнение некоторых экономико - географов о городе, как точке на карте. Толчок работам по физической географии города дали труды Н.Н. Баранского о географическом положении, в которых излагается мысль, что мало сказать, где расположен город, нужно еще показать, как он расположен относительно объектов природы. Большую роль в постановочном плане сыграла статья Н.И. Ляликова , в которой он ставит вопрос о взаимовлиянии городских и природных факторов и призывает ученых к изучению этого особого вида взаимодействия природы и общества. Он считал» «городские ландшафты» - ((внешними материальными формами жизни города».

Эти идеи нашли своих последователей, благодаря которым городское ландшафтоведение к середине 60-х г.г. оформилось как одна из ветвей ланд-шафтоведения, изучающая города, как особые природно-территориальные комплексы, которые являются продуктами социально - исторической обстановки, возникают и развиваются в конкретных физико-географических условиях. Разрабатывается теория городского ланд шафтоведения, физико-географическая классификация городов, о чем свидетельствуют труды ученых . Изучением городов среди физи-ко-географов занимались: А.И.Климов , А.И.Крюков , Ф.И. Мильков , ФВ. Тарасов , и другие.

На необходимость изучения природы городов указывал и Д.Л.Арманд : «нас окружают не только естественные предметы, но и произведения рук человеческих: технические сооружения и химические материалы... нельзя не признать, что технические сооружения во многих отношениях влияют на окружаюгцую природу и людей..., если мы не признаем технические сооружения частью природы, то придем к абсурдному выводу, что все городское население живет вне природы и она на него никак не влияет» [с.6].

Отдельные статьи первых исследователей городских ландшафтов А.С. Крюкова , Я.Р. Дорфмана , Ф.Н. Милькова , А.Г. Исаченко , Ф.В. Тарасова , предлагали городские ландшафты считать культурными и порожденными технической цивилизацией. Первая попытка комплексной характеристики города была предпринята в диссертации А.С. Крюкова и его статье , в них же прослежены изменения природного комплекса под влиянием человека. Появляется целый ряд работ прикладного характера в характеристике отдельных компонентов: в области инженерной геологии - Ф. В. Котлова , В. Р, Крогиус , Р.Леггет городской климатологии - Б. П. Алисов , И. И. Коваленко, Л. Н.Орлова , И.А.Шевчук , Л.А. Раменского , Г.Е. Ландсберга . Изучению городских почв, и их эрозии в зависимости от типа земельно-хозяйственного освоения территории посвящены работы А.Д.Джерралд , Е.Т. Мамаевой , М.Н.Строго-новой и других.

В семидесятых годах, появляется все больше работ рассматривающих город как тип ландшафта, в котором наиболее ярко выражено взаимодействие природы и человека. Например, в работе Ф.Н. Милькова «Человек и ландшафт» , B.C. Преображенского «Современные ландшафты как при-родно-антропогенные системы» . В эти годы определилась общегеографическая концепция изучения города (А. В. Лепин, 1970; Р. Леггет, 1976; Ф. В. Котлов, 1977), позднее - эколого-географическая (И. П. Герасимов, 1976; В. Б. Сочава, 1978; И. П. Герасимов, А. Г.Доскач, 1987), Последняя концепция предусматривает не только аналитическое изучение городских ландшафтов, но и их картографирование с применением космической съемки. Эти направления составили теоретическую основу учения о ландшафтах городов, определив городской ландшафт как «крайнее выражение» культурного ландшафта , под которым понимается любой природный ландшафт, где взаимные связи между его компонентами изменены человеческой деятельностью .

Иными словами, это ландшафт, утративший первоначальный облик природного комплекса. Природа городов настолько изменяется что, некоторые географы говорят об исчезновении, уничтожении в городах ландшафтов . Но это ошибочная точка зрения. В этом не трудно убедиться при рассмотрении ландшафтной карты г. Черновцы составленной Я.Р.Дорфманом , для архитектурно - планировочных работ. На карте четко видны в пределах города четыре различных ландшафта, которые вовсе не «исчезли» в результате строительства города. Они даже подчеркиваются размещением определенных функциональных частей города, типами застройки, которые различны в разных ландшафтах. Следовательно, прав В.В. Покшишевский, который утверждает что ландшафты городов не исчезают, они сильно преобразованы, но все равно не перестают развиваться по законам природы, а следовательно необходимо физико-географическое изучение городов.

Исторически сложилось несколько концепций при изучении городского ландшафта, описание которого определяется развитием научного географического знания в целом и взглядами самих ученых на объект исследования. Среди этих концепций Э.Г. Коломыц предлагает выделить четыре основные, природную; природно-социальную; экологическую и ланд-шафтно-геохимическую. Вопрос раскрытия содержания понятия «городской ландшафт» в них рассматривается с разных сторон.

Образовательно-воспитательная роль знаний о городских ПТК

Обучение в современную эпоху призвано формировать личность, оно должно не только обучать, но еще воспитывать и развивать, то есть, должно быть, единство взаимообусловленных функций образования, развития и воспитания. Поэтому, одной из задач нашего исследования было определить образовательно-воспитательную роль изучения городских ландшафтов.

Обновление содержания образования на современном этапе связывается во многом с такого рода изменениями, которые позволяют превратить его из механизма трансляции знаний и формирования умений и навыков в средство развития личности, обладающей эвристическим, географическим (комплексным), экологическим мышлением, оперативностью, целеустремленностью, инициативностью и креативностью в решении проблем и нестандартных задач как в учебной, так и в дальнейшей профессиональной деятельности, сопровождаемое овладением новыми мыслительными техниками, выработкой собственного мировоззрения.

Личностное развитие неразрывно связано с его взаимодействием с окружающим миром. Не случайно, поэтому в последнее время теоретики и практики образования усилили внимание к специфике локальных территорий, а одной из ведущих целей образования на современном этапе, по мнению многих исследователей, является включение и практическая подготовка подрастающего поколения к жизни в определенном пространстве своей местности.

Как отмечают исследователи, региональность в учебно-воспитательном процессе выступает как результат и как средство достижения целей географического образования. Являясь средством обучения, городской ландшафт обладает рядом дидактических (обучающих, развивающих и воспитательных) функций в учебно-воспитательном процессе школы. Под функциями ("функция" от лат. - исполнение, осуществление) в дидактике понимают назначение, возможности того или иного средства, компонента учебного процесса в достижении целей обучения. Выявление дидактических функций городских ландшафтов определяет, таким образом, последующее содержание данного параграфа.

Необходимо отметить, что в педагогических исследованиях доказана дидактическая ценность изучения ПТК своей местности в целом, но она не преломлена на предмет городских ландшафтов. В этой связи необходимо определить: 1) какую роль играют городские ландшафты в учебно-воспитательном процессе школы вообще и изучении ПТК, в частности; 2) какую особую, присущую только ему роль выполняет национально - региональный компонент (НРК) в изучении городских ландшафтов.

Анализ деятельности учителей, результаты анкетирования, собственный педагогический опыт показывают, что многие учителя географии имеют достаточно одностороннее представление о функциях изучения городов. Современные исследователи проблемы методики изучения природы городов (Н.И. Родзевич, И.Б. Шилина и другие) указывают на геоэкологическую функцию городов, как одного из важнейших путей воспитания школьников. Однако развивающие, обучающие и воспитательные возможности городских ландшафтов значительно шире.

С образовательной точки зрения изучение ПТК города помогает конкретизировать знания учащихся о природно-территориальных комплексах, об их изменениях, дает возможность учащимся глубже осознать взаимообусловленность отношений между компонентами природного комплекса, а так же природой и обществом. Формирование представлений о территориальном разнообразии, о сложности проблем взаимодействия общества и природы, на основе конкретного географического материала формируют систему принципов и взглядов, учащихся по отношению к Земле как естественной среде обитания . На примере городского ландшафта школьники наглядно определяют роль человека в формировании современных ландшафтов.

Традиционная образовательная система основана на разделении учебного процесса на отдельные предметы, в результате чего мир в воображении школьника оказывается разорванным на факты, гипотезы, теории, законы, концепции, "зачастую плохо связанные между собой и не имеющие для ребенка никакого значения". В этих условиях изучение ПТК в условиях города способно интегрировать предметные поля и формировать новое мышление учащегося на основе целостного представления о мире, природе и человеке . "Полипредметность" в изучении городских ландшафтов позволяет осуществлять межпредметную координацию в процессе обучения составленню ландшафтной характеристики городских ПТК. Школьники учатся системно использовать знания разных учебных предметов при выполнении заданий комплексного, антропогенного характера. Несомненно, хорошее знание своей местности - это составной элемент целостной географической картины мира, формирование которой, является одной из главных образовательных задач современной школы. В процессе изучения городских ПТК на стыке предметов естественно научного и гуманитарного цикла формируются представления о научной картине мира (природы и общества), о законах их развития.

Формирование научного миропонимания следует рассматривать, как составную часть интеллектуального и нравственного развития учащихся.

В связи с этим необходимо отметить, что специфика города в качестве объекта изучения определяет особенности его познания и оценивания школьниками. Человек познает окружающий мир с самого раннего детства. Это познание осуществляется стихийно, не в логике науки, а в логике жизни человека через личное повседневное наблюдение и коммуникативную деятельность, дополняясь школьным обучением. Поэтому знакомство с природой города часто ограничивается уровнем эмоционального восприятия, фрагментарным, бессистемным знанием. Необходим комплексный, интегрированный подход, нацеленный на то, чтобы привести в систему личностных ориентации сумму тех разрозненных сведений обо всем многообразии воз-можных форм и способов взаимодействия человека с природной средой, которыми уже располагает школьник. Именно городские ландшафты, в силу своей специфики, обладают особой способностью интегрировать самые разнообразные региональные сведения, полученные на различных уроках в течение предыдущих лет обучения, а также добытые новые, что позволяет ему стать организующим предметом изучения ПТК, в котором возможно слияние нескольких дисциплин в одну на региональной основе: "Город является своеобразным интегратором, в котором запечатлены все результаты изменения природных ландшафтов".

Условия организации эксперимента

С целью проверки эффективности разработанной методики был организован педагогический эксперимент, проводившийся в 1998-2002 гг. в несколько этапов и охватывающий около 2051 учащихся. Это наиболее эффективный способ внедрения новаций в педагогике, который представляет собой "наблюдение педагогического явления в созданных и контролируемых условиях" .

Целью педагогического эксперимента диссертационной работы является проверка гипотезы, о том, что изучение "городских ландшафтов" в системе знаний о ПТК повышает уровень знаний учащихся городов о природных комплексах, их антропогенном преобразовании, а также их воспитательную роль. При разработке общих и частных вопросов организации педагогического эксперимента нами использовались, требования, предъявляемые к нему, обоснованные в работах СИ.. Архангельского, Ю.Г. Бабанского и других . С целью получения достоверных данных в организации эксперимента были учтены ряд требований:

1. Предварительная постановка целей наблюдения для определения исходных данных с целью уточнения гипотезы исследования;

2. Создание оптимальных условий и организации для экспериментальной работы;

3. Разработка самой процедуры эксперимента;

4. Учет и точное фиксирование фактов в ходе наблюдения за экспериментом;

5. Организация систематической регистрации полученных данных известными науке способами: таблицы, анкеты и др.

7. Обработка полученного материала путем теоретического анализа и методов математической статистики, с целью получения объективных результатов;

8. Учащиеся экспериментальных классов имели примерно одинаковый уровень обученности и обучаемости, в эксперименте участвовало не менее 2000 школьников, учителя географии имели длительный опыт работы.

В эксперименте участвовали учителя школ г. г. Благовещенска, Бела-горска лСвободного, Тынды, Зеи, Шимановска. Одновременно эксперимент проводился диссертантом в школах № 5, 15 и педагогическом лицеи при БГПУ (см. таблицу 1).Это позволило судить о достоверности полученных выводов с точки зрения репрезентативности выборки экспериментальных классов.

Для проведения педагогического эксперимента в экспериментальных классах была специально разработана методика типичных уроков, практических работ на местности, зимний (1 день) и летний (7 дней) краеведческие практикумы в соответствии с целями и задачами исследования. В контрольных классах уроки проводились по обычной методике.

Педагогический эксперимент проводился в два этапа: констатирующий и обучающий эксперименты.

Констатирующий эксперимент.

Цель: отбор содержания и формирования системы изучения городских ландшафтов в курсе географии основной школы.

Своеобразие констатирующего эксперимента состоит в анализе недостатков в процессе передачи учащимся теоретических знаний, реализация которых призвана способствовать усовершенствованию структуры и содержания системы знаний о ПТК.

В процессе эксперимента решались следующие задачи:

Определить содержание материала для изучения "городских ландшафтов", а также методические условия их изучения. Выявить уровень знаний учащихся о ПТК своей местности в условиях большого города, обучающихся по традиционной программе и по предлагаемой экспериментальной программе.

Для решения поставленных задач на этом этапе эксперимента использовались следующие методики диагностики: педагогическое наблюдение автора исследования; беседа, интервьюирование и анкетирование учителей и учащихся; анализ диагностирующих контрольных работ на выявление теоретических знаний и практических умений учащихся, обучавшихся у разных педагогов, обобщение педагогического опыта; статистические методы обработки данных.

Участникам эксперимента были подготовлены разнообразные учебно-методические материалы: анкеты, задания для проведения диагностирующих контрольных работ, методические разработки, рекомендации по проведению практических работ на местности в условиях города. Важным для обеспечения работы участников эксперимента стали предложенные диссертантом: программа изучения городских ландшафтов и система практических работ на местности в курсе географии основной школы..

4. Изучение функционирования природных и природно-антропогенных геосистем

4.1. Ландшафтно-геохимические методы исследований

Одним из важнейших методов изучения функционирования геосистем является метод сопряженного геохимического анализа (СГА).

Сопряженный анализ - это специфический метод исследования в геохимии ландшафта, заключающийся в одновременном изучении химического состава всех компонентов ландшафта (горных пород, коры выветривания, поверхностных и подземных вод, почв, растительности) и геохимической связи между ландшафтами.

Метод СГА представляет собой способ познания объекта через нахождение эмпирических зависимостей дифференциации химических элементов в ландшафте и является основой теоретических положений геохимии ландшафтов.

В целом развитие метода связано с изучением дифференциации химических элементов, раскрытием механизма этой дифференциации на уровне геохимических процессов и эколого-геохимической оценкой качества окружающей среды.

Основные понятия . Основным в геохимии ландшафтов выступает понятие элементарного ландшафта (ЭЛ) или элементарной геохимической системы (ЭЛГС). Сменяющие друг друга ЭЛГС от местного водораздела к местной депрессии представляют собой геохимически сопряженный ряд – геохимическую катену или каскадную ландшафтно-геохимическую систему (КЛГС). Термин местный геохимический ландшафт употребляется для обозначения территории, на которой наблюдается повторение определенных ландшафтных катен.

Сопряженный анализ выявляет характерные для элементарных ландшафтов химические элементы и позволяет проследить их миграцию внутри комплекса (радиальная миграция), и от одного комплекса к другому (латеральная миграция).

Важнейшим фактором дифференциации веществ в ландшафтах являются геохимические барьеры, представления о которых являются одним из основополагающих принципов изучения миграции и концентрации химических элементов в ландшафтах.

Геохимические барьеры – это такие участки ландшафта, где на малом расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов и, как следствие, их концентрация.

Геохимические барьеры широко распространены в ландшафтах, на них нередко образуются аномально высокие концентрации элементов. А. И. Перельман выделяет два основных типа барьеров - природные и техногенные. Каждый тип подразделяется на три класса ландшафтно-геохимических барьеров: 1) биогеохимические; 2) механические; 3) физико-химические. Последние возникают в местах изменения температуры, давления, окислительно-восстановительных, щелочно-кислотных и других условий. Морфологически геохимические барьеры делятся на радиальные и латеральные.

Радиальная геохимическая структура . Радиальная геохимическая структура отражает миграцию элементов внутри элементарного геохимического ландшафта, и характеризуется рядом ландшафтно-геохимических коэффициентов.

Коэффициент радиальной дифференциации показывает отношение содержания химического элемента в генетическом горизонте почвы к его содержанию в почвообразующей породе.

Коэффициент биологического поглощения показывает, во сколько раз содержания элемента в золе растения больше, чем в литосфере или горной породе, почве.

Коэффициент водной миграции отражает отношение содержания элемента в минеральном остатке воды к его содержанию в водовмещающих породах.

Графической моделью выражения рассмотренных зависимостей являются геохимические диаграммы. Критерием контрастности радиальной дифференциации могут служить значения вариьирования распределения элемента в почвенных горизонтах относительно почвообразующей породы.

Латеральная геохимическая структура. Латеральная геохимическая структура характеризует отношения между компонентами элементарных ландшафтов в ландшафтной катене.

По условиям миграции Б. Б. Полынов выделял автономные и под-чиненные элементарные ландшафты. К автономным, называемым элювиальными , относятся поверхности водораздельных пространств с глубоким залеганием уровня грунтовых вод. Вещество и энергия поступают в такие ландшафты из атмосферы. В понижениях рельефа образуются подчиненные (гетерономные) ландшафты, которые подразделяются на супераквальные (надводные) и субаквальные (подводные). М. А. Глазовской выделен ряд промежуточных групп элементарных ландшафтов: в верхних частях склонов - трансэлювиальные , в нижних частях склонов и сухих ложбинах – элювиально-аккумулятивные (трансаккумулятивные), в пределах местных депрессий с глубоким уровнем грунтовых вод – аккумулятивно-элювиальные элементарные ландшафты.

Коэффициент местной миграции показывает отношение содержания элемента в почвах подчиненных ландшафтов к автономным.

Типизация катен проводится на основе полученных аналитических данных по содержанию элементов в почвах и почвообразующих породах. Литологически монолитные катены являются наиболее удобными в методическом отношении объектами для изучения латеральной миграции элементов.

Техногенная миграция элементов в ландшафтах. Главным следствием антропогенного воздействия на природную среду является образование аномальных концентраций химических элементов и их соединений в результате загрязнения различных компонентов ландшафта. Выявление техногенных аномалий в различных средах является одной из важнейших задач эколого-геохимических оценок состояния среды. Для оценки загрязнения природной среды используется опробование снежного покрова, почв, поверхностных и подземных вод, донных отложений, растительности.

Одним из критериев аномальности эколого-геохимического состояния служит коэффициент техногенной концентрации (К с) , представляющий собой отношение содержания элемента в рассматриваемом техногенно загрязненном объекте к его фоновому содержанию в компонентах природной среды.

Техногенные аномалии имеют полиэлементный состав и оказывают комплексное интегральное воздействие на живые организмы. Поэтому в практике эколого-геохимических работ часто используются так называемые суммарные показатели загрязнения, характеризующие степень загрязнения целой ассоциации элементов относительно фона.

Качество природных сред может быть определено с помощью системы эколого-геохимических показателей: индекса загрязнения атмосферы (ИЗА), индекса загрязнения воды (ИЗВ), суммарного показателя загрязнения почв (Z c), коэффициента техногенной концентрации (K c) и др. Каждый из индексов имеет собственную методику расчета. Общий методический подход состоит в том, что при расчете учитываются классы опасности загрязняющих веществ, стандарты качества (ПДК) и средние уровни фонового загрязнения.

Схема эколого-геохимического исследования включает три этапа: 1) ландшафтно-геохимический анализ территории; 2) эколого-геохимическую оценку состояния природной или природно-антропогенной среды; 3) ландшафтно-геохимический прогноз.

Эколого-геохимическое исследование состоит из периода подготовки к полевым работам, собственно полевого периода, важнейшую часть которого составляет сбор образцов на точках наблюдения, и камерального, включающего аналитическую, графико-математическую и картографическую обработку полевых материалов, их объяснение и написание отчета.

Этап ландшафтно-геохимического анализа территории. На стадии подготовки к полевым работам составляется программа, выбираются методы исследований и оптимальный режим выполнения, анализируются общегеографические и отраслевые аналитические и картографические материалы.

Методика проведения полевых ландшафтно-геохимических исследований зависит от целей, задач и масштабов работы. Однако независимо от этих вопросов в основе геохимического изучения ландшафтов лежит выделение и типология элементарных ландшафтов. Итогом исследований является представление о радиальной геохимической структуре вертикального профиля элементарного ландшафта и анализ катенарной геохимической дифференциации каскадных систем.

Этап эколого-геохимической оценки современного геохимического состояния территории включает геохимическую индикацию состояния окружающей среды. Здесь существуют два подхода. Один из них связан с выявлением и инвентаризацией антропогенных источников загрязнения: структуры, состава и количества загрязнителей. Эти данные получают путем анализа выбросов, стоков, твердых отходов (эмиссии). Другой подход заключается в оценке степени и характера реального распределения (имиссии) загрязняющих веществ в природных средах.

Анализ геохимической трансформированности природных ландшафтов под влиянием техногенеза, заключается в изучении перестройки радиальной и латеральной структур ландшафта, направленности и скорости геохимических процессов и связанных с ними геохимических барьеров. Результатом этих исследований обычно является оценка совместимости или несовместимости природных и техногенных геохимических потоков, степени изменчивости и устойчивости природных систем к техногенезу.

Этап ландшафтно-геохимического прогноза. Задача этого этапа заключается в предсказании развития изменения природной среды на основе изучения прошлых и современных природных и природно-антропогенных состояний. Подобные исследования базируются на представлениях об устойчивости природных систем к техногенным нагрузкам и анализе их ответных реакций на эти воздействия. Такой подход отражен в представлениях М. А. Глазовской о технобиогеомах – территориальных системах со сходной ответной реакцией на однотипные антропогенные воздействия.

4.2. Ландшафтно-геофизические методы исследований

Особое место в геоэкологии занимает метод балансов , представляющий собой совокупность приемов, позволяющих исследовать и прогнозировать развитие геосистем путем сопоставления прихода и расхода вещества и энергии. Основой метода служит баланс (балансовая матрица, модель), в котором содержится количественная оценка движения вещества и энергии в пределах системы или при ее взаимодействии с окружающей средой. Метод балансов позволяет прослеживать динамику суточных и годовых циклов, анализировать распределение потоков вещества и энергии по разным каналам.

Основанные на методе балансов научные исследования включают следующие этапы: 1) составление предварительного списка приходных и расходных статей; 2) количественное измерение параметров по статьям прихода и расхода; 3) составление карт и профилей распределения параметров; 4) учет соотношения приходных и расходных частей и выявление тенденций изменения системы.

Метод балансов в исследованиях природных геосистем. В физико-географических исследованиях широко используются уравнения радиационного, теплового, водного балансов, баланса биомассы и др.

Радиационный баланс представляет собой сумму прихода и расхода потоков радиации поглощаемой и излучаемой атмосферой и земной поверхностью.

Тепловой баланс рассматривается как сумма потоков тепла, приходящих на земную поверхность и уходящих от нее.

Водный баланс определяет разность между привносом и выносом влаги в геосистеме, с учетом переноса влаги по воздуху в виде паров и облаков, с поверхностным стоком, с грунтовым стоком, в зимнее время – со снегопереносом.

Баланс биомассы определяет динамику биомассы и ее долю в структуре геомасс ПТК. Например, балансовое уравнение древесной части леса имеет две статьи прихода: долговременный прирост - древесина и сезонный – листья; и три статьи расхода: опад и поедание, потери на дыхание и опад листьев. Биомасса определяется в сыром весе, в весе абсолютно сухого вещества или зольности. Для определения энергии биомассу пересчитывают на калории, выделяющиеся при сжигании каждого отдельного организма.

Количественные соотношения между продуктивностью растительности и ресурсами тепла и влаги определяются с использованием показателей радиационного баланса за год, атмосферных осадков за год и радиационного индекса сухости.

Энергетический баланс в изучении геосистем является одним из немногих подходов, дающих возможность проводить анализ состояния и функционирования природных и природно-антропогенных систем в единых единицах измерения. Теоретической основой энергетического баланса является концепция открытых термодинамических неуравновешенных систем. Энергия поступает в природную геосистему главным образом от солнечного излучения, а в природно-антропогенную систему из двух источников - солнечного излучения, которое превращается в химическую энергию тканей растений; и от искусственной энергии в виде топлива, товаров и услуг, определяемой накопленной энергоемкостью. В пределах рассматриваемой системы только незначительная часть энергии (менее 1 %) используется для удовлетворения потребностей людей, остальная часть подвергается разнообразным преобразованиям, которые сопровождаются потерей тепла. Конечный этап этих преобразований - определенное количество энергии, накопленное в первичной продукции растений и в определенных товарах. Универсальность энергетических характеристик обеспечивает их применение к сложным природным и природно-антропогенным геосистемам, что превращает использование метода энергетического баланса в эффективное средство исследования проблем окружающей среды.

Ландшафтно-геофизические исследования направлены на выделение вертикальной структуры и функционирования геокомплекса. В качестве основного объекта рассматривают стексы – суточные состояния структуры и функционирования ПТК.

Изучение геокомплексов проводится главным образом при стационарных наблюдениях, где изучают трансформацию солнечной энергии, влагоооборот, биогеоцикл, вертикальную структуру ПТК . Многолетняя апробация методики позволила проводить ландшафтно-геофизические исследования не только стационарным, но и экспедиционным маршрутным методом, с опорой на базу стационарных наблюдений в регионе исследований.

Первоначально в ПТК выделяют геомассы, по их соотношению - геогоризонты. Геомассы и геогоризонты являются системообразующими элементами вертикальной структуры геокомплекса, а ведущим процессом рассматривается изменение вертикальной структуры.

Геомассы выделяют по однородности агрегатного состояния, близким значениям удельной массы и специфическому функциональному назначению. Например, в почве имеются педомасса различного мехсостава, литомасса (включения), гидромасса (почвенная влага), фитомасса корней, мортмасса (подстилка, торф), зоомасса (почвенная мезофауна).

Геогоризонты – сравнительно однородные слои в вертикальном профиле геокомплексов. Каждый геогоризонт характеризуется специфичным набором и соотношением геомасс. Геогоризонты легко выделяются визуально, их набор изменяется в течение года в отличие от ярусной структуры растительности или генетических горизонтов почв.

Индексация геогоризонтов построена на следующих правилах: в индексе горизонта классы геомасс указываются в порядке их убывания (по массе); после класса геомасс через запятую указывают все виды; после индекса указывается его граница относительно поверхности почвы (в метрах). Прирост или убыль геомасс показывается стрелками вверх или вниз, а индексы фотосинтезирующих фитомасс, находящихся в пассивном состоянии зимой, даются в скобках.

Стационарные наблюдения позволили обосновать индикацию стексов по вертикальной структуре геокомплексов. Суточное состояние выделяется по сочетанию следующих трех групп признаков: термического режима, увлажнения и изменения вертикальной структуры.

С глобальными факторами

Как отмечал Н.А.Солнцев (2001), геолого-геоморфологиче­ская основа играет особую роль в ПТК. Она квазистационарна (почти постоянна) для остальных компонентов. Как твердое тело, она довольно стабильна, и в случае превышения энергетического по­рога воздействия разрушается катастрофически. Разрушения носят необратимый характер, причем как для разрушения, так и для восстановления требуются максимальные, по сравнению с други­ми компонентами, энергетические затраты. Биота - живая часть геосистемы. Геома и биота - главные составляющие ПТК, при этом вторая гораздо более мобильна, чем первая. Поэтому, при­ступая к картографированию геосистем, мы в первую очередь об­ращаем внимание на геолого-геоморфологическую основу. Но мы были бы неправы, унаследовав на все времена и все случаи жизни лишь результат, а не методы его получения.

Метод, благодаря которому Н. А. Солнцев сделал свои выво­ды, - это метод попарного сравнения компонентов, исследова­ния на максимум и минимум и противопоставления их прямо про­тивоположных свойств. В чем «сила» геомы? В большой потенци­альной энергии связей твердого вещества, в том, что период ее изменения (Т) по отношению к длительности человеческой жиз-

ни стремится к очень большим числам (для нас как бы к бесконеч­ности). Мы можем сейчас наблюдать на земной поверхности поро­ды, образовавшиеся миллиарды лет назад. Наоборот, многие пред­ставители биоты способны дать несколько поколений в день. Пе­риод изменений очень мал, но частота (величина, обратная перио­ду - -) также может стремиться к большому числу. Да еще их

продукцию надо умножить на количество организмов. Таким обра­зом, «сила» биоты заключается в скорости ее изменения, в часто­те повторения циклов размножения. Следует проводить эту опера­цию в каждом конкретном случае, уметь переходить от абсолют­ных утверждений типа «биота всегда слабее» к относительным, по отношению к определенному периоду, определенным объектам. На рис. 7 изображена схема взаимодействия геосистемы с гло­бальными факторами. Внешние воздействия на геолого-геомор­фологическую основу передаются ею всем другим компонентам

ПТК не только непосредственно, сразу (как, например, нагрев по­верхности Солнцем), но и большей частью через какое-то время в суммированном виде, значительно преобразованном участием дру­гих компонентов (например, изменение морфологической струк­туры ландшафта под влиянием эрозии). Геолого-геоморфологиче­ская основа наиболее самостоятельна (наиболее независима от гло­бальных факторов в пределах характерного времени существова­ния большинства конкретных ПТК) и более инерционна (опять-таки, смотря в каком случае).

Похожими чертами обладает почва. Однако это принципиально другое, биокосное тело, обладающее свойствами как неживого, так и живого вещества (биохимический продукт, как тесто для хлеба). Почва есть функция от солнечного тепла на поверхности Земли, при активном участии биоты. Она способна к самовосста­новлению (до известного предела), однако менее самостоятельна, разрушается не только механически, но и может потерять биоту («стерильная» почва). Время инерции почвы (реакции на измене­ние среды), как правило, значительно меньше, чем у геолого-геоморфологической основы в целом. Остальные компоненты еще менее самостоятельны: они все время зависят от состояния цирку­ляции атмосферы и влагопереноса. Самое малое время инерции у атмосферы.

Под «давлением жизни» (выражение В. И. Вернадского) имеет­ся в виду всеобщая распространенность жизни по поверхности Зем­ли, способность организмов к размножению, к заселению свобод­ных мест, к занятию «экологических ниш», иногда даже как бы вопреки неблагоприятным условиям существования. Именно из-за высокой частоты циклов размножения «давление жизни» может быть очень существенным.

За счет работы механизма обратных связей (см. ниже) в цикле биологического (биогеохимического) круговорота природная гео­система и особенно ее «центр», «фокус» (насыщенная биологи­ческими объектами тонкая среда раздела и взаимопроникновения земля -вода-воздух) как бы «сама себя строит», создает свою вертикальную (компонентную) и горизонтальную (морфологиче­скую) структуру. Влияние глобальных факторов на геосистему ог­ромно, но и геосистема, в свою очередь, влияет и на земную по­верхность, и на атмосферу, и на банк организмов. И хотя это влия­ние от каждой отдельной геосистемы в короткий промежуток вре­мени незначительно, оно может суммироваться как в простран­стве (если много геосистем оказывают одно и то же воздействие), так и во времени, приобретая значение фактора, определяющего дальнейшую эволюцию ландшафтной оболочки. Именно этот ку­мулятивный эффект работы относительно «слабых», но «устойчи­вых» связей, привел к созданию атмосферы и всех геологических осадочных пород. Таким образом, мы должны учитывать сумму,

или интеграл по времени и (или) по пространству. Н.А.Солнцев Предупреждал о необходимости не путать интегрированное и мгно­венное значение. Мгновенное, «сиюминутное» значение, наблю­даемое при однократном экспедиционном посещении объекта, пре­вращается в некоторый отрезок времени при стационарных наблю­дениях. Это уже другие методики. От абсолютных значений прихо­дится переходить к работе с приращениями: со скоростями про­цессов, с ускорениями, т.е. к первой и второй производным от каждой переменной. В этом случае обнаруживается неточность жест­кой абсолютизации «силы» и «слабости» компонентов.

В связях отдельных природных геосистем (ПТК) с общим веще­ственно-энергетическим обменом в масштабе всей Земли управ­ляющим блоком служит земная поверхность, и содержание кар­тографической модели этого блока меняется в зависимости от мас­штаба карты (глобального, регионального или локального). Реаль­ная иерархия вложенных и объемлющих геосистем более сложная и может быть разная в различных регионах. Она изучается методами систематизации, классификации, районирования. Названные три ранга - наиболее общие, бесспорные. Сейчас можно не стре­миться совместить в одной карте все три модели - глобальную, региональную и локальную, так как для этого есть ГИС. В то же время желательно каждую карту снабжать врезками более крупно­го («ключевые» участки) и более мелкого (схемы районирования) масштабов.

Если мы захотим отразить взаимодействие природно-антропо-генной геосистемы (антропогенно измененного ПТК) с глобаль­ными факторами, то нужно добавить аналогично «давлению жиз­ни» еще блок «антропогенного давления». Это банк видов культур­ных растений и других организмов, в том числе самого человека, энергетическое и вещественное воздействие (перераспределение вещества и энергии). Под «социально-экономическим давлением» также имеются в виду социально-экономические условия, кото­рые заставляют как человечество в целом, так и отдельные госу­дарства, группы людей взаимодействовать с природой определен­ным образом.

Например, нельзя перестать обрабатывать землю вообще, но можно это делать иначе, в зависимости от научно-технических Достижений и материальных средств; можно ослабить нагрузку на конкретных участках и на определенное время, хотя возможность такого локального маневра все уменьшается. Часто (но далеко не всегда) «давление жизни» оказывает действие, противоположное Действию «социально-экономического давления»; таким образом °но как бы «залечивает раны», нанесенные антропогенным воз-Действием географической оболочке. Если понимать ноосферу по В- И. Вернадскому как разумное сосуществование и управление при-Родой в условиях социальной справедливости, то этого на Земле

Еще нет. Но можно понимать ноосферу как социально-экономи­ческое давление.

Антропогенный прессинг - это и есть пример взрывного по геологическим меркам развития «слабого» компонента - биоты, меняющего все остальные компоненты, когда к достаточно высо­кой частоте циклов размножения добавилось новое качество - повы­шенная способность к передаче опыта. В результате этого популя­ция научилась «уплотняться». Во время узкоспециализированной охоты на мамонта, чтобы прокормить одного человека, требовалась территория около 100 км 2 , при подсечно-огневом земледелии - около 10 га, теперь, по разным подсчетам, - 0,35 - 0,40 га.

Природно-антропогенный комплекс понимают в основном как ПТК, у которого изменен хотя бы один компонент. Классифика­ция таких ПАТК впервые разработана Ф. Н. Мильковым. За ее ос­нову взят традиционный для географии, казалось бы самый прос­той признак: степень измененности в баллах (слабая, средняя, силь­ная; градаций может быть и больше), и характер воздействия раз­ных отраслей человеческой деятельности (промышленной, лесо-хозяйственной, сельскохозяйственной, рекреационной и т.д.).

Еще выделяют обратимые и необратимые изменения, т.е. мо­жет геосистема при снятии нагрузки вернуться к прежнему своему состоянию или ее развитие пошло по другому пути. Это уже си­стемные, кибернетические понятия. Такие категории опять-таки не абсолютны. Например, обратимо или необратимо изменены тер­ритории городов, если они зачастую сохраняют даже все водосбо­ры? Обратимо или необратимо изменена географическая оболоч­ка, если человек вынужден изымать ресурсы и поддерживать ре­жимы геотехнических систем?

Возможно, более конструктивными были бы классификации по вещественно-энергетическому принципу, т. е. по материало- и энергоемкости воздействия (Н.Л.Чепурко, 1981). Однако мешают, по-видимому, не только трудность определения геомасс (Н.Л.Бе-ручашвили, 1983), неточность и трудоемкость балансовых мето­дов, но и все еще слабая освоенность системных, информацион­ных подходов. Здесь ключевым является осознание механизма цик­ла, включающего понятия «системный регулятор» и «обратная связь».

География как комплексная, синтетическая наука вынуждена много заимствовать из смежных дисциплин. Рационально было бы из естественных наук заимствовать методы, а из гуманитарных оформление, например драматургию, красоту описаний. К сожа­лению, нередко бывает наоборот: из естественных берется внеш­няя оболочка (формулы, сложные новые термины), а их объясне­ние не из первоисточника, а из гуманитарных, художественных трактовок. Такой путь может привести к созданию псевдонауки либо потребует долгих усилий по освоению термина. Классиче-

с кий пример - понятие обратной связи, которую подавляющее большинство географов воспринимали лишь как ответную реак­цию, что было даже закреплено в справочнике (Т.Д.Александро­ва, 1986). Недоразумение остается и до сих пор, поэтому требует тщательного разбора, как ключевое.

Обратная связь - не просто однократный акт ответной реак­ции. Главное, что благодаря этой связи реализуется алгоритм цик­ла, т. е. программа, по которой действие может неограниченно по­вторяться. Вся изюминка в том, что с помощью этой связи замы­кается причинно-следственная цепочка: результат первого прохож­дения цикла (следствие) влияет на свою же причину в следующем обороте цикла. Результат, полученный в следующем витке, опять подмешивается в начальные условия и т.д.

На плоском листе бумаги обычно рисуют один оборот цикла, потому-то процесс как бы приходит «обратно», в исходную точку. Однако следует рисовать не круг, а объемную спираль, растяну­тую во времени. На самом деле эта связь никакая не обратная, поскольку время необратимо. С этой точки зрения, ни один цикл, круговорот не может быть замкнутым, не только потому, что все­гда есть вещественно-энергетические потери уже в одном оборо­те, но и потому, что «никогда нельзя войти в одну и ту же воду». Хотя в технических системах мы можем видеть возврат в исходное состояние, если не учитывать износ.

Осознание роли обратной связи началось с внедрением киберне­тики. Вся компьютерная индустрия фактически основана на опера­торе цикла. Циклично работают многие системы неживой природы, а уж органическая жизнь тем более: мы ходим, дышим автомати-

чески. Сама способность к размно­жению половым ли способом, как

■у высших животных, либо спора­ми или вегетативным «почковани­ем» обусловлена автоматическим

".алгоритмом (рис. 8).

В методической литературе рас­пространено неверное представле­ние об обратной связи между пре­подавателем и учеником: вопрос преподавателя - это связь прямая, а ответ - обратная, так как на­правлена в другую сторону (обрат­ная, значит, ответная). На самом Деле и то, и другое - это связь пря-

I мая: одно действие порождает дру-

|гое. Обратной связь можно назвать только в том случае, если она за­мыкает цикл, если с ее помощью

организуется повторение нескольких циклов. Например, услышав ответ ученика, преподаватель корректирует свой следующий во­прос, т. е. следствие из первого цикла служит причиной для вто­рого.

Алгоритм работы обратной связи в цикле был подробно описан в литературе, в том числе и на большом количестве географиче­ских примеров.

Изучая структуры геосистем в пространстве, мы еще нечетко осознаем структуры во времени (время разнообразных цикличе­ских, производственных процессов, время инерции восстановле­ния и т.д.). Не так давно было введено понятие характерного вре­мени. Его можно определить как среднее время существования (ин­дивидуума, вида, процесса, явления) или как время одного обо­рота цикла. Для человека характерное время - около ста лет, для однолетней травы - год и меньше, для грозового разряда - се­кунды, для циклонического вихря - дни, для восстановительной сукцессии в тайге - около сотни лет.

Пока шли споры о том, непрерывна или дискретна природа, оказалось, что континуальность и дискретность - лишь частные случаи фрактальности (X.О.Пайтген, П.Х.Рихтер, 1993). Фракталь­ные структуры (система кровеносных сосудов человека, эрозион­ные и речные системы, иерархическая система природных комп­лексов) есть «запись» былых циклических процессов. Структура пространственная - это отражение прошедшей «временной струк­туры». Хотя время, по-видимому, всегда течет равномерно, но мы измеряем его процессами разной периодичности.

Для своего существования человечество вынуждено поддержи­вать временные режимы нужной формы функционирования при-родно-антропогенных комплексов. Одно дело - однократные, эпи­зодические вмешательства, другое - сельское хозяйство, со стро­го упорядоченной очередностью воздействий, и третье - посто­янное поддержание инженерных сетей, зданий, твердого покры­тия в городах (которое, кстати, прерывает биологический круго­ворот в бывших наиболее «плодородных» ПТК). Мы не всегда за­думываемся над тем, что затраты надо умножать на время, на ко­личество циклов.

Каждая отдельная геосистема, природная или в той или иной степени антропогенно измененная, связана с глобальной системой географической оболочки посредством множества циклов (в том числе иерархически вложенных один внутри другого) и находит­ся в поле «социально-экономического давления», осуществляемо­го также посредством циклов и посредством вещественно-энерге­тического воздействия на системные регуляторы. Освоение кибер­нетических законов идет трудно, но только оно позволит нам ра­ботать более осознанно. По мере осознания потребуется и выра­ботка новых методов.

2.4. Классы задач, решаемых в процессе комплексных физико-географических исследований

Все многообразие задач комплексных физико-географических исследований может быть сгруппировано в четыре основных клас­са в зависимости от того, какой аспект ландшафтной структуры в каждом конкретном случае важен (табл. 1).

Первые три класса задач направлены на изучение внутренних связей ПТК - вещественных, энергетических, информационных, т.е. на изучение его ландшафтной структуры и ее изменение во времени под действием внутренних и внешних факторов. Они рас­крывают свойства и особенности ПТК как целостных образова­ний, вопросы их происхождения, специфику функционирования и динамики, тенденцию будущих изменений. Все это - общенаучные исследования пространственно-временной организации ПТК, цель которых - все более глубокое познание сущности ПТК безотно­сительно каких-либо требований.

Четвертый класс задач - исследования для прикладных целей. Здесь изучаются внешние связи ПТК с обществом в рамках слож­ной суперсистемы «природа-общество». ПТК любого ранга вы­ступают уже как элемент в системе более высокого уровня органи-

Зации, для изучения связей которого с другим элементом (струк­турным подразделением общества) нужно кроме знания свойств самого ПТК, получаемых в процессе общенаучного исследования, учитывать также требования общества к этим свойствам и способ­ность ПТК их удовлетворять. Это уже аспект не чисто физико-географический. Все большую роль в прикладных исследованиях начинает играть экологическое обоснование хозяйственной дея­тельности, т.е. оценка воздействия проектируемых объектов на окружающую среду (ОВОС) и экологическая экспертиза. Этим вопросам посвящен учебник К. Н.Дьяконова и А. В. Дончевой «Эко­логическое проектирование и экспертиза» (М., 2002).

Последовательность в перечне основных классов задач не слу­чайна, она определяется их логической и исторической связью. Задачи каждого последующего из общенаучных классов могут быть решены достаточно полно и глубоко лишь на основе использова­ния результатов предыдущих исследований. Поэтому перечислен­ные классы задач могут рассматриваться как определенные этапы все более глубокого проникновения в сущность ландшафтной струк­туры ПТК.

Что касается прикладных исследований, то они могут «надстра­иваться» над любым из этих этапов в зависимости от того, какого рода знания о ПТК окажутся достаточными для решения стоящей перед исследователем практической задачи.

Первый класс задач. Исторически раньше других начал изучать­ся пространственный аспект ПТК, т. е. первый класс задач. Само представление о ПТК возникло на основании визуального анали­за сходства и различия отдельных участков земной поверхности, на выявлении их качества. Первоначально изучались те свойства ПТК, которые буквально лежат на поверхности, видны невоору­женным глазом и придают участкам территории своеобразный внешний облик (физиономические черты): сходство или различие в строении, в морфологии (при этом внимание в основном обра­щалось на вертикальное, покомпонентное строение).

В связи с тем, что визуально легче всего улавливаются различия в рельефе и растительности, выделение и обособление ПТК ос­новывалось на качественной однородности именно этих компо­нентов. Конечно, при посещении обширной, контрастной в при­родном отношении территории наиболее резко бросаются в глаза именно контрасты, а слабоконтрастные участки кажутся прост­ранственно однородными. Однако при более детальном ознаком­лении казавшаяся ранее однородной территория также обнару­живает качественную неоднородность, но чтобы уловить ее, нуж­но охватить разнокачественные участки единым взором. Именно поэтому в процессе полевых исследований прежде всего стали вы­деляться мелкие, просто устроенные ПТК ранга фаций и урочищ, которые можно визуально выделить по признаку однородности

I строения. Различия между комплексами фиксировались по пути

| следования - по маршруту.

При кратковременном маршрутном посещении внешний об-

\ лик ПТК воспринимался как нечто устойчивое, постоянное, т.е.

\ ПТК рассматривался в статике, в отрыве от процессов, его сфор­мировавших. Исследование носило характер описания, что давало представление лишь о качественном своеобразии ПТК и их про-

; странственном размещении. Описание ПТК - основная цель его

I маршрутного исследования.

Стремление получить дополнительно к качественным описани-

|ям какие-то количественные характеристики, объяснить наблю­даемое обусловило более детальное изучение отдельных «точек», «площадок», «станций», «ключей», на которых наряду с тщатель­ным описанием всех компонентов комплекса, его вертикального строения, производились измерения. Собираемый материал позво­лял уже в общей форме ответить на вопрос, как взаимосвязаны между собой компоненты в комплексе, т. е. дать простейшее эмпи­рическое объяснение.

При детальном изучении отдельных комплексов обнаружива­ются те или иные свойства или особенности строения, находя-

I щиеся в противоречии с современными условиями, с характером

s современных связей: черноземы под лесом, сфагновые болота в

I лесостепной зоне, торфяно-перегнойная почва на хорошо дрени-

" руемой поверхности, аллювиальные отложения на водоразделе,

: вдали от современной речной сети и т.д. Такие следы предыдущих состояний, проливающие свет на пути становления данного комп­лекса, привлекают все более пристальное внимание исследовате-

; лей. Изучение их дает возможность ответить на вопрос, почему и ■ какими путями сформировался данный комплекс.

Повторное посещение территории позволяет фиксировать не­которые свидетельства протекавших между посещениями процес­сов (эрозии, пожаров, заболачивания, осушения, занесения, про­седания и т.д.), т. е. дает представление о современных изменениях комплексов, о динамичности, подвижности ПТК.

Так, полевое изучение пространственной структуры постепен­но дополняется элементами генетического и функционального ана­лиза, что позволяет глубже познать ПТК, а маршрутный способ сбора фактического материала дополняется ключевым. Однако ос­новное внимание в процессе этих исследований по-прежнему об­ращено на природные особенности отдельных комплексов и их пространственное размещение, поэтому основными методами си­стематизации материала продолжают оставаться классификация и картирование, входящие в состав специфического метода ланд­шафтного картографирования.

Изучение свойств и пространственного размещения более круп­ных и сложных ПТК, которые не могут быть охвачены единым

Взором исследователя-полевика, производится на основе простран­ственного анализа слагающих их достаточно простых комплексов, изучаемых в поле. Для того чтобы выделить, ограничить эти комп­лексы, их тоже нужно одномоментно охватить взором, только тог­да можно найти какие-то закономерности в пространственной неоднородности. Эта задача решается с помощью аэровизуальных наблюдений, материалов аэрофото- или космической съемки, либо составленных в поле ландшафтных карт, изучение которых позво­ляет увидеть территорию в уменьшенном виде и тем самым как бы подняться над ней, посмотреть на нее со стороны. Таким образом, достаточно сложные ПТК могут быть выделены по их территори­альной структуре, т. е. здесь изучение пространственной структуры выступает уже как метод выделения ПТК, когда выделение комп­лексов производится не по принципу однородности, а по принципу закономерной неоднородности. Этот метод обычно называют методом районирования на ландшафтной основе. В настоящее время для изу­чения ландшафтной структуры начинает использоваться компью­терный анализ космических и аэрофотоснимков, а также топокарт (А.С.Викторов, Ю.Г.Пузаченко и др.).

Для более глубокого понимания современных особенностей ПТК необходимо изучить пути его становления и развития, а для этого нужно прежде всего четко определить сам объект исследования, выделить и охарактеризовать изучаемый комплекс. Таким образом, уже сама постановка задачи второго класса требует предваритель­ного решения задачи первого класса.

Второй класс задач. генетический аспект изучения ПТК, заключающийся в рассмот­рении смены разнокачественных ПТК во времени, обусловленной эволюционным развитием комплекса. Восстановление истории формирования и развития ПТК базируется на следах его предше­ствующих состояний, предыдущих этапов развития, которые со­храняются в отдельных компонентах комплекса (во флоре, в мор­фологическом строении почв, в поверхностных отложениях, в определенных формах рельефа), либо в существовании целых комп­лексов-реликтов (более мелких, чем изучаемый, входящих в его состав), либо, наконец, в их пространственном размещении (со­лонцовые луга не в понижениях рельефа, а на приподнятых участ­ках; выровненные поверхности с ерниковой тундрой не ниже древ­них каров, а над их стенками и т.д.), т.е. в их вертикальной или горизонтальной структуре.

В связи с тем, что эволюционные смены происходят постепен­но, под действием процессов большой продолжительности, а ре­зультаты развития фиксируются в современной пространственной структуре комплексов, сбор фактического материала для решения задач второго класса производится путем экспедиционных иссле­дований.

По ходу маршрута фиксируются визуально наблюдаемые следы предыдущих состояний и определяются участки или комплексы, наиболее информативные для восстановления истории развития тех комплексов, в пределах которых закладываются ключевые участ- I ки для детального изучения и отбора образцов. Объектами наибо­лее пристального внимания исследователя являются при этом тор­фяники и погребенные почвы, так как по сохранившимся в них спорам и пыльце растений может быть достаточно полно восста­новлена природная обстановка периода их формирования.

Богатый материал для восстановления смен ПТК во времени дает изучение ныне существующих комплексов, находящихся на разных стадиях развития.

Сбор фактического материала для решения задач первого и вто­рого классов может производиться в ходе одного и того же экспе­диционного исследования, но при этом нельзя упускать из вида, что аспект исследования накладывает отпечаток и на сбор полевых материалов. Иногда требуется изучение дополнительных ключевых участков, на которых, кстати, собирается основная масса матери­ала, и прежде всего образцов с использованием методов частных географических, а также смежных наук. В других случаях расширя­ется круг наблюдаемых явлений либо возрастает детальность изу­чения определенного компонента или комплекса.

Лабораторный анализ собранных в поле образцов и дальнейшая интерпретация полученных результатов позволяют раскрыть палео­географическую историю территории исследования в целом. Для того же, чтобы проследить историю определенных ПТК, необходимо па­леогеографические материалы дополнить ретроспективным анали­зом современной структуры изучаемых комплексов (В. А. Николаев, 1979). Таким образом, генетический аспект изучения ПТК ориен­тирован на восстановление особенностей их формирования и раз­вития, на установление возрастных стадий комплексов, на объяс­нение их современного состояния, но в то же время позволяет сделать и предположение о перспективах развития комплексов. Од­нако для более точного предсказания будущего развития ПТК ге­нетический подход должен сочетаться с функциональным, направ­ленным на изучение современных процессов, протекающих в ПТК, их функционирования и динамических изменений.

Третий класс задач. В основе решения задач этого класса лежит функциональный аспект изучения ПТК. Он позволяет глубже про­никнуть в сущность взаимосвязей и взаимодействий в комплексе. Решение задач данного класса получило развитие лишь с 60-х гг. XX столетия, когда появился ряд комплексных физико-географи­ческих стационаров. Это связано с тем, что изучение функциони­рования комплексов и динамических циклов краткой продолжи­тельности требует регулярных наблюдений, обеспечить которые возможно лишь в условиях стационаров.

Некоторый материал для изучения современных природных процессов исследователь может, конечно, собрать и в экспедици­онных условиях. Например, при маршрутных исследованиях могут быть зафиксированы некоторые следы стихийных явлений: про­хождения лавин (по наличию сломанных и вывернутых с корнем деревьев, ориентированных вниз по простиранию склона) или селей (по наличию конуса выноса грязекаменного потока), появ­ления новых оползней (по свежим стенкам отрыва), усиления ли­нейной эрозии после ливня или весеннего снеготаяния (по нали­чию свежих эрозионных форм, обвалов в верховьях оврагов или на их склонах) и т.д.

На ключевых участках могут быть поставлены более или менее продолжительные микроклиматические наблюдения, а также на­блюдения над процессами стока. На фиксированных геохимиче­ских профилях можно отобрать образцы в установленной повтор-ности для изучения биогенной и водной миграции химических элементов. Однако все эти эпизодические наблюдения не дают воз­можности познать функционирование ПТК, а также медленно протекающие процессы средней и большой продолжительности, обусловленные воздействием внешних факторов.

Чтобы проследить нормальное функционирование ПТК, не вызывающее заметных изменений, нужны длительные регулярные наблюдения. Чем больше длительность периода наблюдений, тем надежнее и достовернее получаемые выводы. Поэтому наблюдения ведутся на постоянных специально выбранных точках в пределах определенных комплексов.

Сбор и обработка материалов стационарных наблюдений очень трудоемкий процесс, поэтому число точек наблюдения на любом стационаре ограничено и очень важно их рациональное размеще­ние. Чтобы экстраполировать полученные результаты, нужно хо­рошо знать, какие ПТК они характеризуют и на какой стадии развития эти ПТК находятся. Это значит, что предварительно долж­но быть проведено выделение и систематизация ПТК, составлена ландшафтная карта территории стационара и прилегающего райо­на, а также установлены возрастные стадии изучаемых комплек­сов, т. е. решены задачи первого и второго классов.

Основной метод изучения функционирования и динамики ПТК - метод комплексной ординации, разработанный сотрудника­ми Института географии Сибири и Дальнего Востока (В. Б. Сочава и др., 1967), позволяющий количественно характеризовать взаимо­связи между отдельными компонентами внутри ПТК и между раз­личными комплексами, изучать пространственные и временные изменения различных природных процессов.

Накапливаемые массовые данные обрабатываются и систе­матизируются при помощи статистических методов и метода ба­лансов.

Детальное изучение функционирования и динамики ПТК по-I зволяет познать сущность комплексов и дать надежный прогноз их \ дальнейшего развития.

Таким образом, последовательное рассмотрение различных ас-\ пектов ландшафтной структуры природных комплексов дает воз-[ можность постепенно углубляться в познание сущности ПТК: от \ описания современных свойств и пространственного размещения i комплексов через познание путей их становления к выявлению и количественной характеристике связей и взаимодействия (объяс­нению), а далее к функционированию комплексов и предсказа­нию путей их дальнейшего развития. Так осуществляется тщатель­ное и всестороннее изучение комплексов, являющееся надежной основой для оптимального их использования человеком.

Пути использования предполагают постановку конкретных при­кладных исследований четвертого класса задач.

Далее в пособии более или менее подробно освещаются методы i решения первого, третьего и четвертого классов задач. Изучение становления ПТК (второй класс задач), несмотря на всю важность этой проблемы, здесь почти не затрагивается. Дело в том, что пред­ставление о генезисе ПТК, его возникновении и становлении в значительной мере базируется на геолого-геоморфологических, палеогеографических, палеоботанических, палеофаунистических, археологических и тому подобных материалах. В процессе же поле­вых экспедиционных исследований сведения о генезисе могут лишь несколько пополняться, например, по наблюдениям за реликто­выми элементами ПТК, проливающими свет на их происхожде-1 ние. Кроме того, исследования, специально направленные на ре-I шение задач второго класса, требуют привлечения весьма специ­фичных методов палеогеографического анализа, дать которые в [ кратком курсе оказывается затруднительным, а число исследова-[ телей, занимающихся их решением, не столь велико. Большинство | физико-географов решает задачи остальных трех классов, которые мы и рассматриваем.