Вариант и инвариант ландшафта, их содержание и использование в физико-географических исследованиях

Вариант ландшафта. Термин «вариант ландшафта», или «вариация ландшафта», предложен в конце 50-х гг. [Мильков Ф. Н., Ю596, 1959г] и сейчас если и не забыт, то не имеет широкого распространения. Между тем необходимость в нем не отпала, более того, она возросла, поэтому здесь мы и возвращаемся к этому вопросу.

Почти не используется термин «вариант» и в смежных науках. Лишь в геоботанике принят, да и то далеко не всеми, термин вариант ассоциации, под которым подразумевается один из низших фитоценологических таксонов.

Слово вариант, латинское по происхождению, в русском языке имеет разные смысловые значения. Наиболее распространенное из них – «вообще видоизменение, разновидность» [Ушаков Д. Н., 1935, с. 226]. Исходя из этого, теоретически любой ландшафтный комплекс, всегда в той или иной мере неоднородный, должен бы распадаться на -несколько вариантов. Но в региональных комплексах нужды в выделении вариантов нет, – внутренние различия в них отражаются в региональных комплексах более низкого ранга. Другое дело типологические комплексы. Каждый из них представляет обобщенное понятие и как тип находит наиболее полное выражение при средних условиях факторов, его формирующих. В случае заметных отклонений от этих средних условий формируются варианты типологических комплексов.

Таких вариантов в зональных типах ландшафта по меньшей мере три: климатические, высот-но-геоморфологические и петрогенные.

Климатические варианты зонального типа ландшафта обусловлены различиями в условиях увлажнения и представлены двумя видами: влажным и сухим. Ранее эти виды именовались влажным окраинно-материковым и континентальным внутриматериковым [Мнльков Ф. Н., 1959а]. Последние названия неудачные, так как многие типы ландшафта целиком являются или окра-инно-материковыми (ландшафты широколиственных и хвойно-широколиственных лесов умеренного пояса), или континентальными внутриматериковыми (степные, полупустынные и пустынные типы ландшафта различных географических поясов). Между тем и у тех и у других (скажем, и у типов ландшафта широколиственных лесов и пустынь) есть влажные и сухие варианты, связанные не только с удаленностью от океана, но и, чаще всего, с орографией (ландшафты барьерного подножия и дождевой тени). Климатическими вариантами в равной мере являются дубовая лесостепь Русской равнины и березовая лесостепь Западной Сибири, еловая тайга Русской равнины и лиственничная тайга Западной Сибири, западные наветренные, а поэтому и более увлаж-ненные склоны возвышенностей в таежной, лесостепной и других зонах Русской равнины.

Высотно-геоморфологические варианты зонального типа ландшафта – проявление вертикальной дифференциации ландшафтов. Подобно климатическим, здесь также два основных вида варианта – возвышенный и низменный. Очень часто эти два варианта одного и того же зонального типа ландшафта оказываются исключительно контрастными по своей структуре, продуктивности, интенсивности протекающих физико-географических процессов. Достаточно сопоставить расположенные рядом, но так не похожие друг на друга Приднепровскую возвышенность и Приднепровскую низменность или Среднерусскую возвышенность с Окско-Дс-нской равниной, чтобы убедиться в реальности высотно-геоморфо-логичееких вариантов лесостепного типа ландшафта.

Большим разнообразием отличаются петрогенные варианты зонального типа ландшафта. Ведущая роль в их обособлении 'принадлежит"механическому и химическому составу грунтов. В петрогенном варианте зонального типа ландшафта под воздействием определенной горной -породы находятся все типы местности, включая плакорный, наиболее полно отражающий зональные черты, и все компоненты ландшафта – прежде всего рельеф, затем – особенности грунтовых вод и сто'ка, 'почв, растительности и животного мира. Менее всего под воздействием горной породы находится климат, но некоторые отклонения в микроклимате, например температурного режима почв, обусловленные цветом черной породы, можно обнаружить.

Воздействие горных пород в петрогенном варианте не ограничивается модификацией типов местности, общих с другими вариантами, но нередко ведет к формированию специфических, присущих только ему, типов местности. Так, на -юге Среднерусской возвышенности, на границе Воронежской и Ростовской областей, появление в разрезах плотных 'Палеогеновых песчаников сопровождается развитием останцово-водораздельного типа местности, неизвестного в других районах этой возвышенности.

Из петрогенных вариантов выделим наиболее распространенные виды: песчаный, лёссовый, «арбонатно-глинистый, песчаниковый, известняково-каретовый, кар-

стово-меловой, массивно-кристаллический *. Большинство комплексов петрогенного варианта принадлежит к типу так -называемых азонально-зональных, точнее, полизонных [Мильков Ф. Н., 1978] ландшафтов: сосновые боры на песках и гранитах встречаются от северной тайги до степей включительно; карстово-мело-вые и извеетняково-карстовые ландшафты, резко отклоняясь от среднего зонального типа, сохраняют ряд существенных о'бщих признаков в самых различных природных зонах.

Климатические, высотно-геоморфологичеекие и петрогенные варианты существуют не изолированно один от другого. Накладываясь друг на друга, они образуют единство, которое выражается в конкретных региональных единицах – физико-географических провинциях и районах. Так, провинция Подольской и Приднепровской возвышенностей представляет собой единство влажного климатического, возвышенного высотно-геоморфологического и лёссового петрографического вариантов лесостепного зонального типа ландшафта; Полесская провинция – единство влажного климатического, низменного высотно-геоморфологического я песчаного петрографического вариантов зонального типа ландшафта хвойно-широколиственных лесов; провинция Причерноморской низменности – единство влажного климатического, низменного высотно-геоморфологического и лёссового петрогенного вариантов степного типа ландшафта.

Есть настоятельная потребность в выделении вы-сотно-'Геоморфологических и петрогенных вариантов типов местности. Например, один и тот же склоновый тип местности существенно различен на Среднерусской возвышенности и граничащей с нею Окско-Донской равнине. На Среднерусской возвышенности ему свойственно большее, чем на Окско-Донской равнине, колебание относительных высот, большая крутизна склонов и смытость почв, более густая овражно-балочная сеть, более частый выход на поверхность кореиных пород. Свои высотно-геоморфологические варианты имеет даже

* Один из петрогенных вариантов – меловой – лесостепного зонального типа ландшафта охарактеризован в главе «Карстово-меловые ландшафты южных районов Черноземного центра».

плакорный тил местности – совершенно плоские на Окско-Д опекой равнине и щитовидные на Среднерусской возвышенности.

Петрогенные варианты лучше всего прослеживаются у склонового типа местности. Только на территории среднерусской лесостепи их три: лёссовый, меловой и известняковый. Лёссовый вариант распространен на Ококо-Донской равнине и спорадически – на Среднерусской возвышенности, нередко он изрезан сетью свежих крутостенных оврагов. Меловой вариант охватывает юг Среднерусской и Калачскую возвышенности. Морфологически он выделяется наличием цирковидных балок, куполообразных и шатрообразных останцов и полуос-танцов (корвежек), иногда – небольших карстовых воронок. Сухость и безводие 'белого писчего мела и серых мергелей сочетается с наличием мощных родников типа воклюзов у подножия склонов. На меловых склонах – остатки реликтовых сосновых боров, тимьянники и иееоини'КИ.

Известняковый вариант склонового типа местности развит в северной половине Среднерусской возвышенности. Глубоко врезанные речные долины узки, с переменной асимметрией склонов. Часты обнажения серых девонских известняков с живописными обрывами в виде кич, языков и фелюг. Большие площади заняты смытыми каменистыми лочвами. По склонам и днищам балок много карстовых воронок, встречаются слепые балки типа «вертебя», исчезающие речки и родники-воклю-зы. Как и меловые, известняковые склоны покрыты реликтовыми группировками растительности с участием таких редких видов, как лапчатка донская (-Potentilla tanaitica), шиверкия подольская (Schivereckia podolica), колокольчик алтайский (Campanula altaica), .кузодиче-ва трава (Ephedra distachya), папоротник асплений стенной (Asplenium ruta-muraria) и др.

Как минимум два варианта наблюдается у надпойменно-террасового типа местности – песчаный с сосновыми борами, зарослями шелюги (Salix acutifolia), лоха (Elaeagnus angustifolia) и лёссовый с черноземными, сплошь распаханными почвами.

Некоторые типы местности, такие как плакорный, склоновый, пойменный, надпойменно-террасовый, встре-

чаются в различных природных зонах, образуя зональные варианты типов местности.

Зональные, высотно-геоморфологические и петро-генные варианты свойственны та«же многим ткпам урочищ. Широкие плоскодонные балки Окско-Донской низменной равнины и крутобокие, местами похожие на ущелья, балки Среднерусской возвышенности – простейший пример высотно-геоморфологических вариантов у типов урочищ.

При изучении склоновой 'микрозональности ландшафтов предложено различать [Мильков Ф. П., 1974; Бережной А. В., 1983] высотные, морфологические, лито-логические, геоботанические варианты склоновой микрозональности.

Выше был рассмотрен хорологический аспект проблемы варианта ландшафта, его статика. Динамическую сторону этой же проблемы помогает раскрыть другое понятие – инвариант ландшафта.

Инвариант ландшафта. Еще недавно термин «инвариант» 'был уделом одной математики. Так, в 1949 г. в «Словаре иностранных слов» [Лехин И. В. и Петров Ф. Н., 1949] он трактуется лишь как математическое выражение, остающееся неизменным при определенном преобразовании переменных. Термина этого нет ни в -Краткой географической энциклопедии (1960—1966), ни в '«Энциклопедическом словаре географических терминов» (1968). Внедрение по-нятия «инвариант» в другие науки, в частности в философию и географию, произошло сравнительно недавно. Сейчас термин этот широко используется в ландшафтоведении, но ясности о его содержании до сих пор нет. Напомним слова В. С. Преображенского и Т. Д. Александровой (1975, с. 400), .сказанные по этому поводу 10 лет назад: «Понятия «инвариант» и «инвариантность» – пожалуй, фундаментальные в учении о динамике и эволюции ландшафта. Общий смысл их, заимствованный из системного подхода, ясен. Но что такое инвариантная (неизменяемая) ландшафтная структура? Как находятся критерии инвариантности ландшафтной структуры? Каковы ее границы? Каковы методы -ее обнаружения в природе? На все эти вопросы в нашей литературе ответов нет».

После высказывания В. С. Преображенского и Т. Д. Александровой прошло 8 лет, и Т. П. Куприянова

(1983, с. 11) снова констатирует: «К сожалению, современная географическая теория и методология не дают ответа на вопрос, что такое инвариант геосистемы и как его определять».

И действительно, определений инварианта ландшафта очень немного, и они настолько общи, что¹ практически мало отличаются от трактовки инварианта другими науками. Приведем несколько определений инварианта. В «Политехническом словаре» (1976, с. 181): «Свойство неизменности по отношению к какому-либо преобразованию (условию) или совокупности преобразований». В. Б. Сочава (1978, с. 293): «В основе этого понятия лежит представление о совокупности присущих геосистеме свойств, которые сохраняются .неизменными при преобразовании той или иной категории геосистем». В «Философском энциклопедическом словаре» (1983, с. 205): «Инвариантность (от лат. invarians, род. падеж invariantis – неизменяющийся), свойство некоторых существенных для системы соотношений не меняться при ее определ. преобразованиях». Авторы толкового словаря «Охрана ландшафтов» (1982, с. 83) в трактовке инварианта придерживаются взглядов В. Б. Сочавы и считают знание инвариантных свойств важным при решении природоохранных задач, так как при сохранении инварианта можно предполагать возвращение ландшафта к первоначальному состоянию.

Итак, что же такое инвариант ландшафта не в общем значении этого термина, а применительно к ландшафтному комплексу? Может -быть, это характеристики устойчивости географических систем, как сказано в предисловии к сборнику того же .названия [Устойчивость геосистем. М, 1963]? Но такое определение, не говоря уже о его краткости, мало что дает, так как проблема устойчивости геосистем находится в стадии первоначальных разработок и ее отношение к инварианту остается неясным.

Ю. Г. Пузаченко (1983, с. 32) различие между понятиями устойчивость и инвариантность видит в том, что «устойчивая система изменяется под воздействием возмущения, но в конце концов возвращается к состоянию, близкому к исходному, в то время как инвариантная система в тех же условиях вообще не изменяет своего состояния». Различие надуманное, так как в при-

роде нет систем, которые бы «вообще не изменялись» под воздействием возмущений. К тому же в ландшафто-ведении речь идет не об инвариантных комплексах (системах), а об инварианте комплекса, что совершенно не одно и то же.

Т. П. Куприянова (1983, с. 8) высказывает мысль о необходимости различать понятия устойчивость и стабильность. Устойчивость предполагает «активное» сохранение системой своей структуры при изменяющихся условиях среды, стабильность – качество «пассивной» системы, постоянство параметров которой определяется постоянством внешних условий. И здесь различие более чем сомнительное, так как рассматривается устойчивость и стабильность не самих систем, а внешних условий, на них воздействующих.

По нашему мнению, инвариант – это не что иное, как наиболее общие, а поэтому и более устойчивые черты структуры типа ландшафтного комплекса на уровне семейства. Короче, инвариант ландшафтного комплекса есть его типовая структура. Инвариантность – одна из качественных сторон ландшафтных комплексов, противоположная вариантности.

Возьмем для примера распространенный на территории лесостепной провинции Среднерусской возвышенности тип урочищ карстовых воронок (подробнее см. главу «Литогенная основа, ее значение и роль в дифференциации ландшафтной сферы»). Инвариантом этого типа урочищ является его диагностический признак как семейства комплексов – резко выраженная на местности замкнутая отрицательная форма рельефа, имеющая нередко вид правильной конусообразной воронки. Родовые признаки (воронки в писчем мелу, воронки в известняках), как и видовые (облесенная меловая воронка, лугово-степная меловая воронка и т. п.), используются для выделения вариантов этого типа урочищ. Последние из них – видовые варианты – отличаются динамичностью и неустойчивостью.

В процессе функционирования видовые варианты могут сменять друг друга – обнаженная меловая воронка трансформироваться в лугово-степную, а лугово-степная – в лесную, инвариант же при этом (карстовая воронка как таковая) остается неизменным. Но при определенных условиях наблюдается и смена инварианта. В результате заиления карстовая воронка в одном случае может 'Превратиться в озеро, в другом – в неглубокую плоскодонную степную западину. Но эта смена инварианта означает и смену одного типа урочища другим.

Инвариант как типовая структура легко распознается и в других типах урочищ – степных западин, балок, ровнядей и т. д. Вариантной частью их всюду выступают видовые структуры.

Сказанное относительно урочищ в такой же мере справедливо и в отношении типов местности. В качестве примера попытаемся выяснить инвариант плакорного типа местности. Типовую структуру плакорных лесостепных местностей составляет равнинное водораздельное местоположение при относительно глубоком залегании уровня грунтовых вод. Эти типовые признаки сохраняются во всех разнообразных видах лесостепных плакорных местностей – лесных, разнотравно-луговых, степных, полевых, пастбищных. Они и представляют инвариант плакорных лесостепных местностей, нарушение которого возможно только при переходе плакорного типа местности в другой – склоновый в случае прогрессирующего эрозионного расчленения или в междуречный недренированный при подъеме уровня грунтовых вод.

Инвариантом у типов урочищ и типов местности чаще всего выступает литогенная основа. В другом подходе нуждается определение инварианта у типа ландшафта. Как уже показано ранее, литогенная основа входит в вариантную часть типа ландшафта. Инвариантом же типа ландшафта служит радиационный баланс, свойственный данному географическому поясу, в сочетании с определенным балансом тепла и влаги, формирующим этот тип ландшафта. Изменение параметров того или другого приводит к смене одного типа ландшафта другим, к ломке ранее существующего инварианта. Так, изменение радиационного баланса при сохранении прежних характеристик баланса тепла и влаги повлечет за собой формирование хотя и аналогичного, но по существу другого типа ландшафта (например, пустыни умеренного, субтропического и тропического поясов); существенное изменение баланса тепла и влаги при сохранении прежних характеристик радиационного баланса приведет к смене типов ландшафта в пределах одного географического пояса.

Введенный в географическую литературу термин инвариант соответствует старому понятию типа ландшафтного комплекса, или типовой структуре. Этот вывод не противоречит утверждению авторов толкового словаря «Охрана ландшафтов» (1982, с. 83): «Инвариантом ландшафта выступает его вертикальная, горизонтальная и временная структура». По-видимому, основываясь на близости этих двух терминов, составители толкового словаря, используя термин инвариант, совсем исключили термин тип, включая и связанные с ним термины тип урочища, тип местности, тип ландшафта, широко распространенные в советской географической литературе. Согласиться с этим невозможно. Игнорирование типа комплекса обедняет наши представления о ландшафте. К тому же вряд ли можно говорить о полной идентичности инварианта и типа ландшафтного комплекса, так как инвариант акцентирует наше внимание на структурной организации комплекса, его устойчивости, что больше соответствует термину «типовая структура».

Вариант ландшафтного комплекса отражает его родовую и видовую структуру. В какой-то мере понятие варианта связывает типологические единицы с региональными. И хотя каждый вариант – шаг >на пути к разрушению инварианта, обособление их происходит и приобретает смысл только в рамках типовой структуры (инварианта).