5. Модели в ландшафтоведении.

Моделирование — мощный инструмент познания природы. Модель подобна оригиналу. Она замещает объект изучения на определенное время. Построение моделей основано на двух прин­ципах: редукционизма, т. е. разложения сложного объекта на эле­менты для упрощенного его изучения, интегратизма, объединения этих элементов для синтеза. Это незаменимый способ исследова­ния таких сложно организованных объектов, как ландшафты. Су­ществует образное выражение характеристики функций моделей: «Модель — это мост между наблюдением и теорией». Используют следующие классы моделей: вербальные, матричные, графичес­кие, математические. Математические модели имеют большое значение в решении задач ландшафтоведения. Целесообразно ис­пользовать все классы моделей.

Вербальные модели. К классу вербальных моделей относятся модели-образы, дефиниции, законы науки, названия типов ланд­шафтов. Вербальными моделями можно замещать в исследовании изучаемый объект. В моделях-образах создается достаточно про­стое подобие изучаемого ландшафта. Основная функция моделей-образов — помочь нахождению аналогии (изоморфизма) между ландшафтом и другими хорошо изученными объектами для позна­ния ландшафтов, подходов и методов исследования.

Дефиниции — понятия, определения, воспринятые в сознании исследователя. Они участвуют в формировании графических, кар­тографических, математических моделей. Важность дефиниций заключается в мысленной программе исследований, сопряженном анализе внешних факторов изменения ландшафта, оценке взаи­мосвязи его компонентов.

Законы науки — эмпирические (о связи явления А с явлением В) и теоретические — также выступают в роли моделей. Напри­мер, общий закон о связи компонентов ландшафта между собой позволил по растительности судить о почвах и о климате.

Географические названия типов ландшафта — горный, дюн­ный, моренный, пойменный. Основная их функция — «портрет­ная» — заменить подробное описание моделью, т. е. представле­нием о типе ландшафта. Названия типов ландшафтов включают в себя:

характеристики свойств компонентов (типы рельефа, почв, ра­стительности, основные параметры климата, литологический со­став);

характеристики процессов функционирования (сезонная про­дуктивность растительности, почв, климата, снежный покров, ре­жим увлажнения, паводки и т. д.);

характеристики динамики и представления о неритмичных процессах (эрозия, сели, лавины, подтопление, затопление и т.д.);

элементы прогноза будущих состояний ландшафтов.

Матричные модели. Они являются промежуточным звеном меж­ду вербальными, блоковыми, а иногда и картографическими моде­лями. В основном их применяют в качестве инструмента типологи­ческой группировки ландшафтов, где столбец и строка — две груп­пы признаков типизации, например тепло- и влагообеспеченность. Матричные модели используют для изучения приграничных ланд­шафтов, объясняя размещение ландшафтов относительно друг дру­га, и для оценки связи: воздействие - изменения - последствия.

Графические модели. В этот класс моделей входят блоковые и картографические. Блоковые модели занимают промежуточное место в ряду: вербальные — блоковые — математические. Они гра­фически отражают реальную связь между элементами и частями систем и системой в целом, между системой и ее окружением. Они выразительно, явно (в отличие от математических) и нагляд­но отражают идею и концепцию. Системный подход позволил разработать обобщенные модели ландшафта как системы, состоя­щей из взаимосвязанных компонентов, и системы взаимосвязан­ных комплексов низшего ранга. Разрабатывают модели природ­ных, природно-технических, антропоэкологических, рекреацион­ных геосистем и процессов их исследования. Язык модели — это не просто сочетание геометрических фигур и стрелок, а графичес­кая запись знаний, идей, планов, содержание которой передается формой, размером и порядком значков. Под элементами модели (природные, техногенные) подразумевают характеристики компо­нентов. Связи между компонентами обозначают стрелками, ха­рактеризующими их направленность. Завершение связи происходит в трансформации моделей компонентов, в модели круговоро­тов вещества, энергии и информации. Систему обозначают замы­кающим (охватывающим) элементы и внутренние связи конту­ром. Его замкнутость символизирует целостность системы, нали­чие контура, охватывающего элементы, выражает выделенность системы. Часть системы — совокупность элементов, обладающую некоторой общностью, чаще всего функциональной (управляемая часть, биотическая часть и т. п.), выделяют замкнутым пунктир­ным контуром. Пунктир обозначает меньшую, чем в целом для системы, связность элементов, несамостоятельность частей.

Принятая унификация знаков и порядок их использования яв­ляются средством коммуникации между пользователями.

Основное содержание моделей ландшафтов отражает состав элементов системы и их активность, характер изменений системы. В состав элементов природы входят: литосфера, гидросфера, био­сфера, атмосфера, почва. В этой цепочке преобладает вертикаль­ная составляющая: между литосферой и атмосферой, атмосферой и гидросферой, почвой и биотой. В горизонтальной составляю­щей основное внимание уделяют пространственной организации ландшафта.

В модели природно-технической геосистемы основные подсис­темы — природа и технические устройства. Это уже новый объект проектирования — геотехническая система (геотехсистема). При­родный комплекс здесь рассматривают как ресурсовоспроизводящую систему, которая может ограничивать или ставить под угрозу работу технического устройства. Концепция моделирования гео­технической системы направлена на проектирование целостной территориальной природно-технической системы, а не только на вписывание и согласование действий технических устройств с природными процессами. При этом проектируют и организуют не только технику, но и природу. Современные блоковые модели разрабатывают как для междисциплинарных, так и отраслевых ус­ловий. Разрабатываемые в рамках ландшафтоведения блоковые модели природных и природно-технических систем показывают большое разнообразие, широту содержания, высокий уровень аб­стракции в ходе решения проблем.

Блоковая модель социофункционального анализа ландшафта является моделью отношений общества к природе, которые мож­но рассматривать или в качестве подсистем одной системы, или как равноправные системы. Модель базируется на представлени­ях о связях потребностей общества, свойствах ландшафта, дей­ствий общества по удовлетворению потребностей, изменениях свойств ландшафта, положительных или отрицательных послед­ствиях, действий общества в оценке последствий, корректировке предшествующих действий. Функциональный анализ модели включает два блока: первый характеризует предмет исследова­ния — ландшафт и суперсистему (общество) и их элементы; второй — действия аналитика. Основа анализа — отношения ланд­шафтов и суперсистемы. Ландшафт, его элементы со свойствами определяют возможность выполнения ими требуемых функций: улучшение выполнения своих функций при воздействии мелио­рации, способность к изменениям; устойчивое выполнение воз­ложенных функций: возобновимость положительных свойств при нагрузке, средовоспроизводящих функций; сохранение свя­зей компонентов (линейные, цикличные, ветвящиеся); сохране­ние природных механизмов самоорганизации и саморегулирова­ния; сочетание саморегулирования и управления (для природно-технических систем).