Функциональный анализ ландшафтов

2

Федеральное агентство по высшему образованию РФ

УГЛТУ

КАФЕДРА ЛАНДШАФТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Реферат

по предмету «Ландшафтоведение»

Тема:

«Функциональный анализ ландшафтов»

Екатеринбург 2009 г.

План

• 1. Классификация функций ландшафтов 3
• 2. Термины и понятия функционального анализа 4
• 3. Смена функций ландшафтов 8
• 4. Этапы функционального анализа 11
• Список используемой литературы 15

1. Классификация функций ландшафтов

Вовлечение ландшафтов в сферу человеческой деятельности значительно опережает процесс осмысливания его наукой. Ландшафтоведение активно изучает новые функции ландшафтов, которые реально выполняются длительное время. Потребности общества, связанные с ландшафтами, систематизированы в следующие группы функций: ресурсовоспроизводящие - бесперебойное снабжение из природных источников веществом и энергией; абиотические (свет, тепло, кислород, вода, гидро-, термальная, ядерная энергия, топливо); биотические (флора и фауна: естественные и культурные, почва, торф); средовоспроизводящие - пространственная основа человеческой деятельности; ресурсосохраняющие - постоянно обеспечивающие условия деятельности людей: хозяйственные, социальные, культурные, физиологические; производственные - обмен веществом и энергией с обществом; информационные - снабжение информацией для ориентации в изменениях окружающей среды и ее хранение для использования в будущем; эстетические - воздействие на человека через психические процессы.

Общее представление человека о значении природы оказывает влияние на классификацию функций ландшафта. Сначала ландшафты рассматривали как носители полезных свойств и места нахождения и хранения «благ природы». Затем были открыты пути управления отдельными факторами, затем их комбинациями, т.е. произошел переход от простого собирательства к сложному производству (выращивание сельскохозяйственной продукции). Познание принципов причинности в функционировании ландшафтов направляло на поиски путей сохранения и стимулирования его функций (например - мелиорация).

2. Термины и понятия функционального анализа

Выделяются блоки: суперсистема (субъект), ландшафт (объект), отношения между ними. Суперсистема (субъект), ее характеристики: потребности, цели, производство, человек (население). Ландшафт способствует выполнению функций и воспроизводства. Отношения между суперсистемой и ландшафтом, т.е. взаимоотношения между субъектом и объектом, можно разделить на взаимодействие, воздействие на ландшафт, изменение ландшафта; корректировку воздействий, изменений, последствий; потребности, использование, управление, оценку, последствия.

Использование - процесс извлечения полезных для суперсистемы свойств ландшафта, сопровождающийся или не сопровождающийся воздействием на него. Воздействия (производственные или непроизводственные) человеческой деятельности на ландшафты могут быть целенаправленными, или непреднамеренными. Целенаправленные воздействия увеличивают ресурсовоспроизводящую способность и продуктивность, приводят к накоплению или перераспределению ресурсов ландшафта. Воздействие, направленное на один из компонентов ландшафта, сопровождается непреднамеренным воздействием и на другие компоненты вследствие их тесной взаимосвязи. Оно также распространяется и на смежные ландшафты. Изменения состояния или режимов ландшафтов приводят к положительным или отрицательным последствиям.

Воздействия классифицируют: по направлениям и видам человеческой деятельности (сельскохозяйственное, промышленное); обмену веществом и энергией (поступление, расход); длительности воздействий (суточное, сезонное, годовое, многолетнее); виду и режимам его проявления (постоянное, периодическое, циклическое).

Количество воздействия на ландшафт определяется термином «нагрузка». Нагрузка на ландшафт - это антропогенно-техногенные воздействия, изменяющие отдельные компоненты ландшафта или их свойства, которые могут привести к нарушению выполнения им заданных социально-экономических функций. Нагрузка (инженерная) может быть статической, динамической, постоянной, временной.

Норма нагрузки на ландшафт - антропогенное воздействие, не приводящее к нарушению социально-экономических функций ландшафта. Предельно допустимая норма нагрузки на ландшафт - норма, при превышении которой разрушаются структуры ландшафта, нарушаются его функции. Различают нагрузку на чисто природные и на антропогенные ландшафты. Любое воздействие на природные ландшафты - нагрузка. Все воздействия на антропогенные ландшафты, не нарушающие их сбалансированного состояния, к нагрузкам не относятся. Новые воздействия сверх запланированных ранее, разбалансирующие структуру, функции, свойства ландшафта, являются нагрузкой. Это касается природной составляющей антропогенного ландшафта. Превышение норм нагрузки резко изменяет его свойства и приводит к изменению всего антропогенного ландшафта.

Емкость ландшафта - способность обеспечивать нормальную ресурсовоспроизводящую, средовоспроизводящую, ресурсосохраняющую, информационную функции без отрицательных последствий на единицу площади. Емкость антропогенного ландшафта - величина непостоянная, зависящая от воздействий (мелиорации, рекультивации, консервации и т.д.).

Охрана ландшафтов - система мероприятий, направленная на сохранение возможности выполнения ландшафтом ресурсовоспроизводящих и средоформирующих функций. Это могут быть технологические, экономические, биологические, административно-правовые мероприятия. Основой охраны ландшафтов являются мероприятия, направленные на сохранение способности их к природной саморегуляции, их структуры. В охранные мероприятия входят: мелиорация, мелиоративный режим, рекультивация, режим использования, предупреждение загрязнения, уход за ландшафтами, сохранение свойств самоочищения.

Управление ландшафтами - организация рационального взаимодействия между ландшафтами, хозяйством, техникой, деятельностью человека в ходе выполнения им социально-экономических функций, включающее согласование пространственных и временных требований общества с возможностями ландшафта (рассматривают устойчивость, площади, режимы и т.д.). Оптимальные социально-экономические функции выбирают на основе анализа: определения нагрузок, мер воздействия, режимов использования, регулирования, контроля, ухода.

Различают опережающее управление (управление ландшафтами на стадии проектирования) и оперативное управление (управление существующими ландшафтами). Оперативное управление включает: наблюдение, контроль, средства регулирования и ухода. Оценивают управление по степени соотношения между объектами (ландшафтами) и субъектом. Дается оценка для каждого вида землепользования (сельскохозяйственного, водохозяйственного, лесного, промышленного, транспортного и т.д.) по возможности выполнения ландшафтом социально-экономической функции и по возникающим последствиям от антропогенных воздействий. Технологическую оценку управления дают для разных видов хозяйственной деятельности (экономическая, внеэкономическая, положительная, отрицательная и т.д.), и она включает следующие этапы: уточняют цель и задачи работ, выделяют субъект с формами его деятельности и объект по таксономическому уровню; оценивают свойства объекта, выделяют связи и отношения между субъектом и объектом; изучают состояния объекта и его характеристики, выделяют показатели состояний в настоящем и будущем; сопоставляют полученные показатели с соответствующими нормами по оценочным шкалам, категориям; объединяют частные оценки в общую; составляют сводные таблицы, карты. Если для конкретно проектируемых мероприятий в ландшафте нет допустимых норм или шкал, то изучают взаимоотношения между ними.

Термин «выполнять функцию» передает отношение ландшафта к обществу. При изучении ландшафтов встречаются термины: устойчивость, изменение, критические состояния, деградация, загрязнение, самоочищение.

Устойчивость ландшафта - это свойство сохранять свою структуру и характер функционирования в условиях изменяющейся среды. Различают устойчивость природных и природно-технических ландшафтов. Устойчивость природных ландшафтов - это способность сохранять структуру под влиянием природных и антропогенных воздействий. К природным ландшафтам относятся и полуприродные: лесопосадки, луговые угодья и т.д. Природные ландшафты не должны переходить в такое состояние, при котором они разрушаются или становятся другими ландшафтами. Устойчивость природно-технических ландшафтов - способность выполнения социально-экономических функций с ресурсовоспроизводством и средовоспроизводством в заданных пределах. В таких ландшафтах (геотехсистемах) устойчивость обеспечивается с помощью сочетания процессов управления и саморегуляции.

Изменения - последствия, вызванные любыми воздействиями на ландшафт. Последовательная цепочка понятий: воздействия на ландшафт изменения ландшафта последствия деятельности. Любое воздействие на ландшафт сопровождается цепью изменений вследствие тесной взаимосвязи его компонентов. Характер изменений зависит от многих факторов: от вида воздействия, продолжительности, режима, свойств, характера взаимосвязей свойств ландшафта.

Антропогенные изменения ландшафтов классифицируют в зависимости:

от направленности воздействий. Выделяют прямые и опосредованные. Прямые изменяют свойства почвы, режимы почвы (водный, воздушный, тепловой, питательный, временной, пространственный). Опосредованные изменения происходят при краевых эффектах основного использования земель;

глубины изменения ландшафтов, которая отражается в их функционировании, динамике, развитии;

ориентированности воздействий. Различают обратимые или необратимые, прогрессивные или регрессивные воздействия;

степени соответствия поставленным целям - рассматривает направленные или побочные изменения;

площади охвата ландшафта в целом или отдельных его компонентов - учитывает степень и вид изменений.

Критическое состояние ландшафта - неустойчивое состояние, при котором увеличение нагрузки может привести к изменению структуры, прекращению выполнения ландшафтом социально-экономических функций, отрицательным последствиям для населения. Вывод ландшафта из критического состояния возможен за счет снижения нагрузки.

Деградация ландшафта происходит в результате необратимых изменений его структуры. Деградированный ландшафт - это ландшафт, разрушение которого сопровождается полной потерей способности выполнять ресурсо - и средовоспроизводящие функции. Возникает вследствие нерегулируемой человеческой деятельности в ландшафте.

3. Смена функций ландшафтов

Ранее считалось, что использование ландшафта для решения разных задач исключает одновременное использование его. Это допущение предшествовавшего опыта ландшафтоведения обосновывалось положением: один ландшафт - одна функция. Например, застройка ландшафта исключала заготовку древесины, что, в свою очередь, приводило к невозможности его рекреационного использования и т.д. Хотя и известны примеры множественности функций, выполняемых одним ландшафтом: большая река - транспортная артерия - источник водоснабжения и рыболовства - водоприемник жидких стоков - место отдыха. Суждение: «каждому ландшафту - одна функция» приводит к экстенсивным рекомендациям развития хозяйства, где число ландшафтов должно превышать набор потребностей. В случаях интенсивного развития хозяйства эти рекомендации непригодны, особенно в работах по территориальному планированию и проектированию. Здесь учитываются новые потребности общества. Изменяется спрос на территорию в условиях изменяющихся общественных потребностей, может возникнуть конфликтность ситуации в выборе функций ландшафта.

Проектирование нового объекта придаст ландшафту новые функции и неизбежно приведет к изменению старых. Техническая система закрепит новые функции на десятилетия и затруднит возможность последующего изменения функций ландшафта при изменившихся потребностях общества. При смене функций ландшафтов возникают две группы ситуаций. Первая группа связана с первичным хозяйственным освоением территорий. В этих условиях «чистые» природные комплексы впервые вовлекаются в общественную функцию. Процесс имеет тенденцию к экстенсивному росту - «вширь». Вторая группа ситуаций связана с изменением функции «места». Это освоенные районы, где новые потребности не могут быть удовлетворены первичным освоением. Здесь требуется придание ландшафтам новых соответствующих функций, до этого не имевшихся. Эта тенденция интенсивного развития экономически насыщенных территорий будет постоянно сохраняться.

Смена функций может происходить по двум направлениям: революционному и постепенному. Революционная смена предполагает прекращение выполнения одной функции и переход к совершенно другой (качественное изменение). Постепенное изменение происходит эволюционно в рамках одного типа функций. Сущность изменений зависит от направленности деятельности, а оценка изменений - от направленности анализа. Например, трансформацию одних сельскохозяйственных угодий в другие (лес - луг - пашня - дачные участки) рассматривают как смену функций ландшафта. Ротация пропашных сельскохозяйственных культур на пашне его функций не меняет. Смена функций ландшафта происходит при смене его общественных функций по определенному направлению: от менее необходимых для общества в данный момент функций к более необходимым. Смена функций сопровождается повышением или внедрением новой мощности технических систем, глубиной изменения связей между компонентами природного комплекса. Такой ход событий называют синатропизацией, а обратный ход, более редкий, - ренатурализацией (когда сельскохозяйственные угодья превращают в парки, жилые массивы и т.д.). Синатропизация требует значительных материальных затрат (например, превращение целины в мелиорируемые площади) и осуществляется быстрее, чем ренатурализация, если последняя связана с восстановлением первоначального состояния (восстановление почвенного покрова, деревьев и т.д.).

С одной стороны, каждая планируемая функция, выражая общественные потребности, реализуется с помощью технических систем. Изменения в потребностях или техническом способе их реализации меняют взаимоотношения функции и ландшафта. Переход от одной технической системы к другой (на основе научно-технического прогресса) при сохранении той же функции изменяет связи в системе «техническая система - природный комплекс», свойства ландшафтов, способствует появлению «цепных реакций» в природе, воздействует на способность выполнения ландшафтом заданных функций.

С другой стороны, необходимо учитывать спонтанную динамику природных процессов, изменяющих свойства ландшафта (заболачивание, затопление, подтопление, зарастание), и результат действия антропогенных факторов (подтопление, загрязнение, заражение и т.д.). Выполнение ландшафтом той или иной функции детерминировано его свойствами, поэтому их изменения могут стать предпосылкой для смены его функций. Непрерывная смена функций ландшафтов требует обоснования принципов их выбора. Первый принцип - гуманистический, приоритета здоровья современного и будущего поколений, второй - обязательность сохранения за ландшафтами способности воспроизводить в настоящем и будущем полезные свойства.

4. Этапы функционального анализа

При освоении ландшафтов выбирают и уточняют цели, разрабатывают программы действий, проводят наблюдения, обозначают результаты, осуществляют внедрение. По мере разработки технического решения использования ландшафта возникает необходимость уточнения программы, смены решений, прогноза и оценки последствий. Рассмотрим эти этапы.

Этапы уточнения целей. Обычно формулировка цели поступает к аналитику в недостаточно четком виде. Для этого уточняется объем потребности в различной информации. Разрабатываются программы, проводится выбор критериев и их параметризация, оценивается функционирование уже освоенных ландшафтов. При смене функционирования определяются тип и масштабы воздействий.

На первом этапе выявляют и формируют потребности суперсистемы, определяют их объем. Затем выдвигают гипотезы о возможности удовлетворения потребностей за счет использования свойств ландшафта (неизмененных и измененных) при помощи известных технологий, мероприятий, технических средств. Для выполнения этого этапа требуется минимальная сумма знаний о ландшафте. Она может быть получена из литературы или по фондовым данным.

На втором этапе формулируют требования к ландшафтам, удовлетворяющие потребности. Делают терминологическое описание. Уточняют параметры целевой функции. Формулируют требования к свойствам ландшафта. Для получения дополнительных знаний и упорядочения целей можно проводить полевое обследование по разделам или этапам работы.

На третьем этапе создают модель или семейство моделей изучаемого объекта.

На четвертом этапе ландшафтовед совместно со смежными специалистами прорабатывает отдельные узлы проблемы, как между дисциплинами, так и в узкопрофессиональных областях.

На пятом этапе разрабатывают концепцию изучения ландшафта, которая включает: использование его вербальной модели и терминологическое описание, построение дерева целей, построение схемы движения потоков информации.

Этапы получения информации. Для анализа информацию можно получить при проведении полевых работ, по накопленной информации о выполнении ландшафтом различных функций и возникающих последствиях. На этом этапе выявляют ландшафты со свойствами, отвечающими необходимым требованиям задаваемой функции; сопоставляют свойства ландшафтов с требуемыми для выполнения целевой функции; оценивают способность ландшафта удовлетворять потребность общества без изменения состояния и возможности изменения свойств ландшафта для улучшения выполнения им конечной цели; соблюдают условия устойчивости измененного техническими средствами ландшафта; оценивают устойчивость природной составляющей ландшафта к планируемым изменениям его свойств, а также свойств сопряженных с ним ландшафтов и возможные негативные последствия. Следует иметь в виду, что первые три требования методически разработаны достаточно (Исаченко, 1980, Мухина, 1973), остальные требования анализа: воздействия изменения последствия, изучены меньше, поэтому применяют допущения и экстраполяцию (по аналогии). Сложность заключается в прогнозировании цепных реакций поведения отдельных звеньев системы.

Этап прогнозов. Начинают его с выдачи рекомендаций назначенных мероприятий, обеспечивающих оптимальное выполнение ландшафтами намечаемых функций. Оптимальное выполнение подразумевает наилучшее удовлетворение потребностей ландшафтами с позиций общества и сохранение ими средо - и ресурсовоспроизводящих свойств с позиций природы. Затем составляют эскиз проекта изменения ландшафтов, который содержит: оценку потенциально измененного ландшафта; перечень прогнозируемых изменений в ландшафте; прогноз последствий от нагрузок (и предельно допустимых) при выполнении целевой функции по экологическому состоянию для здоровья человека, изменений в хозяйстве, сопоставление показателей с нормативными; возможность обеспечения надежности сочетания самоорганизации ландшафта и управления им; варианты проектов природно-технических геосистем с оптимальными параметрами.

Этап управления информацией. На этом этапе ландшафтоведы принимают участие в экспертизе проектов, принятии решений по созданию геотехнических систем, трансформации геосистем и создании геотехнических систем.

При экспертизе проектов проверяют правильность и полноту исходной региональной информации, полноту и точность учтенных свойств ландшафтов и последствий цепных реакций, дают рекомендации по улучшению проекта, экономическим, социальным, природоохранным мероприятиям, особенностям существующей геосистемы и проектируемой геотехнической системы. При принятии решения о создании геотехсистемы учитывают связи между компонентами и комплексами, территориальную дифференцированность, используют знания других наук по надежности и совершенству проекта в прогнозах поведения геотехнической системы. На этапе создания геотехнической системы (при выносе проекта в натуру) необходим контроль ландшафтоведа за выполнением технологии производства работ, непредвиденными воздействиями и негативными последствиями.

Этап управления техноприродной системой. При строительстве природно-технической системы необходимы контроль и корректировка ее деятельности в период эксплуатации. Для поддержания заданных параметров природно-технической системы наблюдают за ее состоянием и функционированием, контролируют ее регулирующие действия, смены режимов. Анализируют работу системы (состояние и поведение), оценивают по критериям ее функционирования и сличают с параметрами целевой функции, корректируют технологию и способы воздействия, совершенствуют устойчивость природно-технической системы с помощью природоохранных мероприятий и защиты от негативных последствий. Рассматривают возможность перераспределения функций между низшими комплексами. Эти действия направлены на удовлетворение одной системой одной потребности или одновременно нескольких потребностей (лесное хозяйство и водное хозяйство, земледелие и водное хозяйство, лесное хозяйство и рекреация и т.д.). При этом имеет место увеличение эффекта воздействия, изменений и последствий. Каждая отрасль хозяйства одновременно является и фактором воздействия и ущемленной в своих интересах стороною. Одну потребность можно удовлетворить несколькими ландшафтами или определенно заданную сумму потребностей - ограниченным числом ландшафтов. Встречаются ситуации, требующие смены функций ландшафта (или ландшафтов) или выполнения ранее заданных функций.

Перечисленные мероприятия проводят в следующем порядке: получают информацию, соотносят информацию о текущем и возможном состоянии ландшафта с заданными критериями, устанавливают их параметры. Поэтому работа специалиста в сфере функционального анализа ландшафтов требует глубоких знаний в области технических наук, проектирования и управления.

Список используемой литературы

1. Марцинкевич Г.И., Клицунова Н.К., Мотузко А.Н. «Основы ландшафтоведения». - Минск: Высшая школа, 1986 г.

2. Голованов А.И., Кожанов Е.С., Сухарев Ю.И. «Ландшафтоведение». - М.: КолосС, 2005 г.

3. Дубенок Н.Н., Шуляк А.С. «Землеустройство с основами геодезии». - М.: Колос, 2003 г.