Вертикальная структура геосистемы

В ландшафтно-экологических исследованиях большую роль играет изучение структуры ландшафтных комплексов (геосистем).

Обычно под структурой понимают определенную взаимосвязь, взаиморасположение составных частей; строение, устройство чего-либо; инвариантный аспект системы.

Структура ландшафта – основное понятие теории ландшафта (ландшафтоведения), тесно связанное с представлениями об устойчивости и изменениях ландшафтов, исходное (базовое) при разработке мероприятий по охране природы. Понятие «структура ландшафта» в процессе развития науки существенно изменило свое содержание (смысловую нагрузку). Это связано со сменой содержания родового общенаучного понятия «структура». Ранее структура определялась прежде всего как строение. Поэтому первоначально  термин «структура ландшафта» употреблялся только в смысле «пространственное строение», «морфология ландшафта», то есть, «порядок взаимного совершенно определенного расположения морфологических частей ландшафта – фаций, урочищ, местностей» (Геренчук, 1956). По мере развития научных представлений это понятие трансформировалось и приобрело такой вид: «строение ландшафта, выражающееся в характере внутренних взаимосвязей между слагающими его компонентами, в пространственном расположении и обособленности более мелких ландшафтных комплексов» (Мильков, 1970). Это определение характеризовало лишь вертикальный и горизонтальный пространственный аспекты структуры ландшафтов. Существенным дополнением стало введение в определение «структуры ландшафта» представления о временных ее аспектах. В.Б.Сочава (1963) предложил рассматривать структуру ландшафтов как «совокупность элементарных геосистем (с различными взаимосвязями между их компонентами), характеризующихся сезонным ритмом и образующих серии и ряды трансформации, а также различные мозаичные сочетания». В этом определении удачно сочетаются представления о компонентной, пространственной и временной сущности понятия «структура ландшафтов».

Существует множество структур геосистем: пространственная (вертикальная, горизонтальная), временная, функциональная и т.п.

Под вертикальной структурой ландшафтных комплексов (вертикальным профилем, разрезом) понимается состав, последовательность, свойства и характер взаимодействия природных компонентов в конкретной геосистеме.

Под строением вертикальной структуры геосистемы понимают, прежде всего, не только различные по своим высотным положениям горизонты или слои геосистемы, сколько некоторые ее части, специфичные по особенностям функционирования, физико-химическим и другим характеристикам. Такие разнообразные части  могут занимать в геосистеме определенный «высотный этаж» (ярус), как, например, травянистые растения и наземные животные, а потоки (влага, газы и т.д.) – пронизывают весь вертикальный разрез геосистемы.

При анализе вертикальной структуры геосистемы любая из ее слагающих структур рассматривается как территориально однородная, то есть допускается, что ее характеристики на некоторой площади остаются неизменными (с математической точки зрения – это пространственно осредненные параметры). При  этом внимание акцентируется на том, что смена значений этих параметров определяется взаимодействием между элементами вертикального профиля (разреза) геосистемы. Необходимо отметить, что на самом деле допущение о внутритерриториальных неизмененности может быть справедливым только для геосистем элементарного уровня. Однако это не исключает возможности анализа вертикальных структур и геосистем высших таксономических рангов. Для них необходимо сосредоточить внимание не на внутритерриториальных изменениях, а на взаимодействии компонентов природы или других частей их вертикального строения. Такой подход, например, используется при анализе водного баланса геосистем речных бассейнов, теплового и других балансов ландшафтных зон.

Концепция множественности вертикальных структур. Для выделения вертикальной структуры геосистемы необходимо определить элементы и  тип отношений (или связей) между ними. Внутрисистемные связи чрезвычайно разнообразны. Одни из них обусловлены потоками различных веществ и форм энергии – такими как физико-химическими, биохимическими взаимодействиями. Другие – отношениями между популяциями организмов и их отдельными видами. Важны также генетико-эволюционные связи между разными компонентами и их частями. В основу отмеченных выше взаимоотношений положены разные закономерности. Все это означает, что в одной геосистеме можно выделить несколько вертикальных структур разных типов. Поэтому геосистема является полиструктурным образованием в вертикальном отношении.

Поскольку внутригеосистемных связей существует множество, то столько же много может быть выделено и соответствующих им структур. Однако это не исключает возможности выделения основных типов вертикальной структуры геосистемы. Такая возможность выделения  связана (базируется) на сходстве множества процессов по их физической сущности и изменениями геосистемы, обусловленными этими процессами. Соответственно и способы структуризации вертикального профиля геосистемы для таких связей будут однотипными. С этой точки зрения все множество внутригеосистемных связей условно можно разделить на такие типы: 1) генетико-эволюционные; 2) обусловленные потоком энергии и ее трансформацией; 3) обусловленные вещественными потоками (миграцией вещества); 4) обусловленные отношениями корреляционного или информационной связи характеристик геосистем.

Каждый из этих типов отношений определяет соответствующий подход к выделению вертикальных структур геосистемы (т.е. ее структуризацию). Эти подходы отличаются принципами, положенными в основу выделения структурных частей геосистем (ее элементов и компонентов).

Можно выделить три основных подхода структуризации геосистемы и соответственно три типа ее вертикальной структуры: 1) геокомпонентный (т.е. разделение вертикального профиля геосистемы на компоненты природы и дальше на их генетически однородные части); 2) вещественно-фазовый (структурные части выделяются как тела однородные по фазовому состоянию, физико-химическим и другим состояниям вещества; 3) пространственно-объемный (вертикальный профиль геосистемы подразделяется на однородные слои, точнее – объемы).