Факультет

Студентам

Посетителям

О соотношении статического и динамического подходов в изучении природных систем

В исследованиях сложных природных систем возможны два основных подхода – динамический и статический. Первый основан на прямом и косвенном изучении потоков вещества и энергии, второй позволяет судить о состоянии геосистем с позиций статического анализа.

В настоящее время существуют различные методические приемы изучения в рамках динамического подхода временной и пространственно-временной организации наземных геосистем и природно-технических систем как целостных объектов. При общности oсновной научной задачи этих работ — познание механизмов функционирования территориальных единиц с целью прогноза и управления — они стратегически различны. В одних случаях это изучение индикаторов структуры и динамики сопряженных рядов фаций в пространстве и времени; в других — изучение потоков вещества и энергии, роли биоты и энергетических аспектов биологической продукции ландшафтов, основанное на биогеофизической по своей сущности концепции трансформации энергии по трофическим уровням и пищевым цепям.

Историю возникновения и развития динамического подхода в морской экологии подробно рассмотрел К. М. Хайлов, посвятивший большую статью концептуальной эволюции модели морской экосистемы и обмена вещества в ней. В рамках этого направления он выделяет два метода построения структурно-функциональных схем экосистем. Первый из них использует данные о потоках и фондах энергии; второй основывается на исследованиях фондов и потоков химических элементов.

Полученные этими методами результаты существенно изменили лицо классической линдемановской модели морской экосистемы. В общем случае ее трофическая структура носит сетевой характер. Сложнейшей сети метаболитических связей присуще циклическое включение вещества в процессы обмена, т. е. многократное прохождение по метаболитическим циклам одних и тех же химических веществ, что практически не учитывается общепринятыми методами определения продукции.

Статический подход позволяет судить о состоянии природной системы с позиций пространственного анализа. Наглядный пример тому — ландшафтное картографирование, при котором на карте воспроизводится пространственное сочетание элементарных геосистем за определенный период времени. Если в основу территориальной группировки геосистем положен системообразующий поток вещества и энергии, то на карте фиксируется горизонтальная структура функционально-целостных образований.

На основе статического подхода начинало свое развитие и подводное ландшафтоведение. Так, задолго до получения реальных возможностей проникновения в глубины океана Л. С. Берг выделил три класса ландшафтов — равнинные, горные и подводные и подробно характеризовал последние. Их элементами, он считал, являются геологический субстрат, водная среда и биоценозы в пределах фаций. В дальнейшем это позволило успешно применять метод составления ландшафтных карт к исследованиям закономерностей распределения биоценозов с учетом зависимости донного населения от экологических условий.

Другим примером статического подхода к изучению биоты морских геосистем может служить направление исследований, берущее начало от работ Е. П. Турпаевой и М. Н. Соколовой, впервые последовательно сформировавших понятия трофического типа биоценоза и трофической зоны. Развитие этих идей позволило обнаружить существование вертикальной биоценотической (трофической) зональности в море и выявить ее закономерности, связанные с гидродинамическим режимом, гранулометрическими характеристиками донных отложений, продуктивностью вод, покрывающих шельф. Метод выделения трофических зон по характеру питания доминирующих видов дал возможность приблизиться к расшифровке связей между составом фауны и биогеохимическими процессами. Оказалось, что сходные биогеохимические условия — «типы трансформации органического вещества» по Кузнецову и Нейман — вызывают сходное развитие и соотношение трофических группировок в условиях, различных по другим признакам, вследствие чего предлагается считать трофические зоны структурными единицами при описании планетарных закономерностей распределения донного населения.

В сходном аспекте предлагал рассматривать трофические зоны Л. Г. Виноградов, представлявший их в виде относительно самостоятельных участков моря с присущим им специфическим характером трансформации вещества и энергии. В таком биогеохимическом представлении понятия трофической зоны и трофической зональности морской биоты приближаются к ландшафтно-биогеоценотическому подходу в изучении живого покрова суши в смысле Л. С. Берга и В. Н. Сукачева, поскольку речь идет о районировании геосферы на основе изучения закономерностей пространственного распределения жизненных форм (приспособительных типов организмов).

Первоначальным методологическим этапом исследования подводных ландшафтов, по нашему мнению, является реализация принципов статического подхода. Это инвентаризация основных типов подводной местности, разработка типологической классификации и номенклатуры, компонентный анализ и картографирование ландшафтов. При последующем переходе к динамическим исследованиям необходимо учитывать то, что, хотя некоторые процессы, например сезонная динамика ландшафтов, и могут быть отражены на карте введением масштаба времени, возможности передачи статическими методами динамики явлений довольно ограничены. Тем не менее очевидно, что исследования динамических, в том числе и трофодинамических, характеристик геосистем должны проводиться с опорой на результаты статического изучения, поскольку определение системных качеств ландшафтов, основанных на представлении об интегральных характеристиках и интегрирующих свойствах, едва ли можно считать выполненным без исследований пространственной структуры объекта.

Схема соотношений статического и динамического подходов на различных этапах ландшафтных исследований была реализована следующим образом.

Представление о пространственной структуре геосистем подводных береговых склонов было получено путем выделения и картографирования фаций. Далее, определив трофодинамическую структуру как совокупность связей между трофически специализированными и пространственно локализованными элементарными единицами геосистемы, мы, по определению, признаем фацию основным элементом этой структуры. Принятие этого положения дает возможность искать решения стоящих перед нами задач путем оценки продукционных характеристик фаций и соотнесения полученных результатов с пространственной структурой с целью составления общего трофодинамического баланса геосистем, хотя бы в первом приближении.

Надо сказать, что до настоящего времени практически не предпринималось попыток прямо оценить поток энергии, проходящий через подводный ландшафт. Это сложнейшая комплексная задача, и одной из важнейших ее составляющих является оценка потоков энергии, проходящих через биотическую составляющую подводных геосистем.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: