Методы географических исследований

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определите цели и задачи физико-географических исследований

Основные задачи. Главная цель физико-географических исследований -- познание географической оболочки Земли и ее структурных частей. Задачи исследований весьма разнообразны. Они могут быть чисто научными: изучение процессов (флювиальных, оползневых, климатообразования, почвообразования и др.) и явлений (мерзлоты, заболоченности и т.д.), отдельных компонентов природы (рельефа, климата, почв, растительности и др.), их характерных черт, изменений в пространстве и во времени, взаимосвязи и взаимообусловленности с другими компонентами; установление особенностей тех или иных компонентов, процессов и явлений на конкретной территории. Исследования могут быть направлены на изучение природы Земли как среды обитания человеческого общества (природные условия) и источника природных ресурсов, влияния природы различных регионов на возможности тех или иных видов хозяйственной деятельности и обратного влияния хозяйственной деятельности на природу, а также на изучение антропогенных изменений природы. Это -- уже прикладные задачи.

Особое место в современной физической географии занимают комплексные физико-географические исследования, цель которых -- изучение целостных природных образований -- природных территориальных комплексов разного ранга и разной степени сложности, созданных в результате взаимосвязи и взаимодействия различных компонентов природы на определенной территории. Комплексные исследования обеспечивают возможность изучения совокупного влияния природы на человека и ответных реакций природы на вмешательство человека в ход природных процессов и исторически сложившиеся природные взаимосвязи. Эти исследования приобретают все большее значение в связи с резко возросшим воздействием человека на природную среду и возникновением угрозы экологической катастрофы.

На повестку дня наряду со ставшими уже традиционными прикладными исследованиями встают такие направления, как оценка ресурсного потенциала, возможностей и ограничений хозяйственного использования ПТК; ландшафтно-экологическая оценка их

состояния и прогноз развития; проектирование культурного ландшафта и т.д.

В данном курсе, посвященном комплексным физико-географическим исследованиям, рассматриваются как общенаучные, так и некоторые виды прикладных исследований. Необходимо отметить, что разделение исследований на общенаучные (фундаментальные) и прикладные довольно условно. Вся история развития нашей науки связана с решением определенных практических задач, будь то открытие новых земель, изучение рельефа, источников питания рек или выявление закономерностей размещения пушных зверей. Все прикладные исследования, образно говоря, являются надстройкой над чисто научным изучением особенностей природы того или иного региона, так как именно они определяют возможности и целесообразность развития определенного вида деятельности человека на конкретной территории и особенности его обитания. По сути дела, общенаучные и прикладные исследования -- это различные стадии (этапы) изучения региона или проблемы.

По Б. М. Кедрову (1974), любая наука состоит из взаимосвязанных элементов, рассматриваемых в трех аспектах: предметном (что познается?), методологическом (как познается?) и субъективно-целевом (для чего познается?). В процессе развития она проходит стадии фундаментальных и прикладных исследований. В этом смысле физическая география не является исключением: развитие прикладных исследований, расширяющих поле деятельности географов, является закономерным.

2. Дайте классификацию методов комплексных физико-географических исследований (по Б. М. Кедрову)

Множественность методов, используемых при научных исследованиях, требует определенной их систематизации. Б. М. Кедров (1967) все научные методы в естествознании делит на три основных группы: общие, особенные и частные.

Общие методы используются всеми естественными науками при изучении любого из их объектов. Наиболее общим методом исследования природы является диалектический, который конкретизируется в двух различных формах: в виде сравнительного метода, с помощью которого раскрывается всеобщая связь явлений, и исторического, служащего для раскрытия и обоснования принципа развития в природе.

Особенные методы тоже находят применение во всем естествознании и не ограничиваются рамками одной какой-либо формы движения материи. Однако они касаются не всего исследуемого объекта в целом, а лишь одной определенной его стороны (явления, количественной стороны и т.д.) или же определенных приемов исследования, таких как наблюдение, эксперимент, измерение, индукция и дедукция, анализ и синтез, формализация, моделирование и т.д.

Частные методы -- это специальные методы, связанные со специфическим характером той или иной формы движения материи (химические, физические, биологические, геологические). Одни из них применяются только в пределах отдельных естественных наук, другие используются при изучении объектов в смежных науках, но на уровне определенной формы движения материи.

Специфические методы формируются в процессе решения определенных научных задач и в последующем применяются для решения задач данного класса. В комплексной физической географии это методы: ландшафтный, комплексной ординации, физико-географического районирования и т.д. Некоторые из специфических методов комплексной физической географии могут использоваться и в других науках, но уже в виде определенных модификаций. Например, ландшафтный метод в виде ландшафтно-индикационного находит все более широкое применение в геологии, географии почв, мерзлотоведении, гидрогеологии и т.д.

Конкретные методы -- это составные части специфического метода, простые методы и приемы решения частных задач. Например, метод сбора образцов для ландшафтно-геохимических или других видов исследований, конкретные методы фиксации материалов наблюдений или их обработки и т.д.

3. Опишите аэрометоды исследования в физической географии (аэровизуальные наблюдения и аэрофотосъемка)

большую популярность получили аэрометоды -- исследование территории с помощью летательных аппаратов. Они подразделяются на аэровизуальные и различные виды съемок, из которых в физико-географических исследованиях находит применение аэрофотосъемка.

Аэровизуальные наблюдения представляют собой обзор местности с самолета или вертолета с целью изучения природных особенностей территории и степени изменения ее человеком. Они применяются для рекогносцировки (особенно в труднодоступных районах), для картографирования и дешифрирования аэрофотоснимков. В последнем случае аэровизуальные наблюдения сочетаются с наземными на ключевых участках. Весьма эффективны аэровизуальные наблюдения для изучения сезонных изменений природы в пространстве (Н.Л.Беручашвили, 1979).

Аэрофотосъемка -- это фотографирование местности с летательных аппаратов. Результат съемки -- аэрофотоматериалы, представленные в виде снимков, репродукций накидного монтажа, фотосхем и фотопланов. Первые аэрофотосъемки для производственных целей (лесоустройства, землеустройства, дорожного строительства) были проведены в нашей стране в 1924 г. В 30-х гг. XX в. аэросъемкой уже были покрыты огромные пространства, ее материалы использовались для топографических целей, изучения Арктики и лесов. Имелись первые опыты применения их для изучения рельефа, болот, рек. Все более очевидной становилась большая научная ценность аэрофотосъемки, однако до окончания Великой Отечественной войны продолжался период широкого, но недостаточно глубокого использования материалов аэрофотосъемки. Изучались лишь те объекты, которые находили непосредственное отображение на аэрофотоматериалах.

Лишь в послевоенные годы повысился интерес к методам дешифрирования аэрофотоизображения. Географы увидели в аэрофото-методах новый многообещающий способ быстрого сбора информации на большой территории. Аэрофотометоды стали использовать во всех географических науках и в ряде смежных наук. Этому способствовало появление новых видов аэрофотосъемки: черно-белой спек-трозональной, цветной и цветной спектрозональной, а также совершенствование методов дешифрирования аэрофотоизображения.

Советские географы выработали свой, весьма эффективный метод дешифрирования аэрофотоснимков -- ландшафтный (Г. В. Гос-подинов, 1960). Сущность его заключается в том, что «путем анализа фотоизображения того или иного географического комплекса в целом устанавливается та его составная часть, которая непосредственно на аэрофотоснимках не отобразилась» (С. П. Альтер, 1959. -- С. 104). Ландшафтный метод постепенно становится основным при различных территориальных исследованиях с применением аэрофотоматериалов.

Дешифрирование основывается на анализе прямых дешифро-вочных признаков: тона (или цвета), структуры, формы и размера фотоизображения, а также отбрасываемой объектами тени. Но по прямым признакам могут быть отдешефрированы лишь компоненты, непосредственно изображенные на снимках (растительность, рельеф на безлесных участках, водные объекты, незадернованные горные породы), однако и для них эти признаки позволяют получать весьма скудные данные.

Значительно возрастает объем информации, получаемой с аэрофотоснимков, при использовании косвенных дешифровочных признаков. Такими признаками являются взаимосвязи объектов и явлений в пространстве и во времени.

Косвенные признаки разнообразны и большинство из них имеет местное значение, поэтому выявление их требует знания природных условий исследуемого района, внимательного изучения взаимосвязей между отдельными компонентами ПТК. Косвенные признаки обычно выявляются путем наземного дешифрирования аэрофотоснимков на ключевых участках, а затем используются при камеральном дешифрировании снимков на остальную территорию. Например, растительный покров служит для определения глубины залегания грунтовых вод в пустыне, а в лесной зоне переход от пойменных лугов и черноолыпаников к сосновым лесам свидетельствует о смене поймы террасой и т. д.

Сочетание методов качественного анализа аэрофотоматериалов с количественными (фотометрическим, фотограмметрическим, стереограмметрическим) является наилучшим вариантом применения аэрофотометода, позволяющим полностью использовать богатое содержание аэрофотоснимков.

Аэрометод -- это метод исключительно первого этапа познания -- сбора фактического материала и получения информации о природных комплексах. Последующая обработка собранных данных производится уже с применением других методов: математических, сравнительного, исторического и т.д. Однако несмотря на это, значение его в географических исследованиях чрезвычайно велико.

Дальнейшее развитие и совершенствование аэрометодов идет по пути автоматизации дешифрирования, а также в рамках аэрокосмических методов.

4. Охарактеризуйте специфические методы в физико-географических исследованиях (сравнительно-описательный, экспедиционный, литературно-картографический)

Сравнительно-описательный метод -- самый старый в физической географии. Он был и остается впредь не просто основным, но главным методом всей географической науки. Недооценка некоторыми учеными этого метода проистекает из поверхностных представлений о нем и о существе географии.

А. Гумбольдт (1959) писал, что сравнивать между собой отличительные особенности природы отдаленных стран и представить в кратких чертах результаты этих сравнений -- благодарная, хотя и трудная задача общего землеведения. Сравнение выполняет несколько функций: определяет ареал сходных явлений и предметов, разграничивает на первый взгляд близкие предметы и явления, делает через систему образов знакомым незнакомое.

Выражением сравнительно-описательного метода служат различного рода изолинии -- изотермы, изогипсы, изобары, изогиеты (количества осадков в единицу времени), изофены (линии одновременного наступления какого-либо сезонного явления). Без них невозможно представить ни одной отраслевой или комплексной научной дисциплины физико-географического цикла.

Наиболее полное и разностороннее применение сравнительно-описательный метод находит в страноведении, где требует просто-тоты и ясности изложения. Здесь, однако, этот метод долгое время ограничивался ответами на два вопроса: что, где?, тем самым давая обоснованный повод к тому, чтобы видеть в географии чисто хорологическую (от греч. choros -- место, пространство) науку. B настоящее время сравнительно-описательный метод должен включать ответы по крайней мере на пять вопросов: что, где, когда, в каком состоянии, в каких взаимосвязях? Когда означает время, исторический подход к изучаемому объекту; в каком состоянии-- современную динамику, тенденции развития объекта; в каких взаимосвязях -- воздействие объекта на ближайшее окружение и обратное влияние последнего на объект.

Приведем образец применения сравнительно-описательного метода-- описание влажного тропического леса Явы на высоте около 2000 м, принадлежащее А. Н. Краснову: «Издали такой лес не представляет ничего особенного. Это по внешности тот же широколиственный лес умеренной полосы. Достойно внимания то, что и здесь не видишь никогда тех пальмовых крон, которые рисуются при мысли о тропиках. Пальмы в ландшафте лесов фигурируют только в жаркой нижней зоне: выше мы видим только ротанги, аре-ки и им подобные ютящиеся в тени других дерев породы. Масса леса образована лиственными деревьями, и между ними, на фоне опушек, резко выделяются бело-серые стволы Liguidambar, этого характернейшего из деревьев девственных лесов Явы. Фон листвы лесов представляет или бесконечные варианты типа глянцеватого кожистого фикуса, или нежного перистого листа мимозы. Но зато очутившись под самою сенью леса, не только турист, но и самый опытный ботаник становится в положение деревенского мальчика, впервые попавшего в большой шумный столичный город. Не знаешь куда смотреть: внизу на земле, на уровне с головой, выше на стволах,-- везде масса растений, бесконечно разнообразных, одно причудливее другого. Деревья не образуют, как у нас, общего свода. Над кустами, едва превышающими человеческий рост, возвышаются полудеревья; их кроны скрыты за деревьями роста наших лип; их покрывают деревья еще более высокие, над которыми, как шатры, распростерты ветви исполинов, уже совершенно не видных через покровы этого четырехэтажного леса...

Понятно, что под четвертым сводом -- сырость и полумрак, как под сводами таинственного храма. Как громадные паникадила какого-нибудь собора висят над вашей головой, свесившись на тонких лианах или прикрепившись к стволу, как исполинские гнезда, цельнолистовые розетки папоротника Aspidium nidus avis. Растительность этого пояса леса не похожа на нашу. Здесь вы не найдете на земле цветов нежных и благоухающих или чарующих взор красотою венчика. Везде одна только зелень нежной тонкой ваи папоротника, то маленького и изящного, приютившегося к стволу дерева, то громадного, древовидного, способного своею из земли поднимающуюся ваею покрыть человека, то поднимающегося как у пальмы венец вай на высоком чешуйчатом стволе» К

Экспедиционный метод исследования называют полевым. Полевой материал, собранный в экспедициях, составляет хлеб географии, ее фундамент, опираясь на который только и может развиваться теория.

Экспедиции как метод сбора полевого материала берут начало с античных времен. Геродот в середине V в. до н. э. совершил многолетнее путешествие, давшее ему необходимый материал по истории и природе посещенных стран. В частности, без посещения Скифии-- причерноморских степей -- он не сумел бы сообщить много точных подробностей о ее природе -- равнинности, безлесии, суровости климата. 24 года (1271--1295) длилось путешествие итальянца Марко Поло в Китай.

Эпоха Великих географических открытий конца XI--XVII вв.-- это ряд самоотверженных полных лишений экспедиций в поисках новых земель, расшифровки белых пятен на географической карте (путешествия Колумба, Магеллана, Васко да Гамы и др.). В один ряд с ними следует поставить Великую Северную экспедицию в России (1733--1743). Она даже по современным меркам представляется грандиозным мероприятием, поражающим количеством участников, разнообразием и объемом поставленных задач. Во время Великой Северной экспедиции, известной еще под названием Второй Камчатской, была изучена природа Камчатки, открыт северо-запад Северной Америки, описано побережье Северного Ледовитого Океана от Карского моря до Восточно-Сибирского, нанесена на карту крайняя северная точка Азии -- мыс Челюскин.

Глубокий след в истории отечественной географии оставили Академические экспедиции 1768--1774 гг. Они были комплексными, в задачу их входило описание природы, населения и хозяйства огромной территории -- Европейской России, Урала, части Сибири. В составе экспедиции принимали участие П. С. Паллас, И. И. Лепехин, С. Гмелин и другие выдающиеся ученые.

1 Краснов А. Н. Под тропиками Азии. M., 1956. С. 52---53.

Преданность науке, мужество, способность видеть в природе главное, новое и взаимосвязанное, талант писателя-прозаика -- черты лучших представителей большой армии географов-путешественников. Научные отчеты Н. М. Пржевальского (1839--1888), исследователя Центральной Азии, Д. Ливингстона (1813--1873), первооткрывателя озер и рек Южной и Восточной Африки, полные трагизма последние дневниковые записи Роберта Скотта (1868-- 1912), замерзшего на обратном пути от Южного полюса, как и труды многих других путешественников, читаются на одном дыхании, никого не оставляя равнодушным.

о мере дифференциации географической науки экспедиции становились более специализированными, с ограниченным кругом задач. При этом часть вопросов, решавшихся ранее географами, отошли к геологии, биологии, геофизике. Тем не менее многие экспедиции советского периода, будучи междисциплинарными по составу участников, включавших геологов, климатологов, гидрологов, ботаников, зоологов, были по существу комплексными географическими. Таковы экспедиции Совета по изучению производительных сил (СОПС), находящегося до 1960 г. при Президиуме АН СССР. В комплексных экспедициях СОПСа по изучению Кольского полуострова, Каракумов, Башкирии, Якутии, Тувы и других районов принимали участие многие институты Академии Наук.

У части исследователей возникло сомнение в возможности проведения в поле комплексных географических исследований одним лицом. Их выполнение под силу якобы только целому коллективу узких специалистов, а на долю географа остается роль организатора работ, ответственного за синтез собранного другими материала. Не отрицая за географом подобной организаторской функции в тех случаях, когда это возможно, обратим внимание на другое -- физи-ко-географ может и обязан вести, подобно другим узким специалистам, собственные полевые исследования, причем такие, которые не может выполнить за него никто иной. Выявление, картирование, анализ межкомпонентных связей ландшафтных комплексов -- круг задач, решаемых физико-географами в полевых условиях. Выполнить эти задачи может лишь специалист с серьезной и широкой подготовкой. Но не следует при этом и преувеличивать трудности, не думать, что ландшафтовед в одном лице обязан совмещать геолога, климатолога, ботаника, зоолога, гидролога, почвоведа. Он должен оставаться специалистом сравнительно узкого профиля, владеющего методикой изучения природно-территориальных комплексов.

Современные географические экспедиции, с участием узких ланд-шафтоведов или без них, имеют междисциплинарный состав с тенденцией, не всегда реализованной, к комплексности. Особый интерес представляют корабли науки, бороздящие Океан под флагами разных стран. Это даже не лаборатории, а целевые научные институты, оснащенные самой совершенной аппаратурой по изучению водного и воздушного океанов. Судно «Академик Мстислав Келдыш», один из советских кораблей науки, обладает автономностью плавания около 20 тыс. миль.

В Центральной Арктике, на многолетних льдах, непрерывно дрейфуют, сменяя одна другую, научные станции «Северный Полюс». Начало им было положено в 1937--1938 гг. дрейфом отважной четверки, вошедшей в историю под названием папанинцев (И. Д. Папанин, Э. Т. Кренкель, Е. К. Федоров, П. П. Ширшов).

В послевоенные годы происходит активное научное наступление на материк Антарктида. Окраина ледяного материка покрывается сетью научных станций СССР, США, Великобритании, Австрии, Франции, Японии, Новой Зеландии, Австралии, Аргентины, Чили, ЮАР. Из шести действующих (1986) в Антарктиде советских станций в наиболее экстремальных условиях находится «Восток». Она расположена в Восточной Антарктиде на высоком ледниковом плато (3488 м) в районе магнитного и земного полюса холода.

Будучи междисциплинарными, с высоким удельным весом геофизиков, геологов, биологов и других специалистов, морские, арктические и антарктические экспедиции вносят неоценимый вклад в познание строения и динамики географической оболочки и ее ландшафтной сферы. Приходится признать, однако, что географический синтез не всегда успевает за новыми фактами и открытиями, полученными в ходе экспедиций смежными с географией подразделениями науки.

Разновидностью экспедиционного (полевого) метода являются физико-географические стационары. Инициатива создания их принадлежит А. А. Григорьеву. Первый стационар -- Тянь-Шанская высокогорная станция -- была открыта Институтом географии АН СССР в 1945 г. Стационаров до сих пор немного. Устоявшихся программ физико-географических стационаров не выработано. Первоначально они ограничивались изучением геофизики ландшафта (радиационный, тепловой, водный балансы), позднее с включением в программу биотического компонента -- потеряли качественную грань, отделяющую их от биогеоценологических стационаров.

Полезность физико-географических стационаров в развитии географической теории бесспорна, но пока результаты этих исследований не выходят на практику и ожидать в ближайшее время развития широкой сети их, аналогичной, скажем, сети стоковых станций, нет оснований.

Полевые исследования физико-географа не исчерпываются экспедициями и стационарами. При решении частных, особенно краеведческих, вопросов (составление географического очерка района, выбор мест для размещения прудов, лесопосадок и т. п.) возникает необходимость в полевых экскурсиях для сбора недостающего материала. Научные экскурсии -- мини-экспедиции -- распространенный вид полевых географических исследований в высшей школе. Здесь они тесно связаны с учебными географическими экскурсиями и учебной полевой практикой студентов-географов. Методика полевой физико-географической практики и общие вопросы методики комплексных физико-географических исследований отражены в ряде учебных пособий и руководств (В. К. Жучкова, 1977; А. Г. Исаченко, 1980; Комплексная географическая практика в Подмосковье, 1980 и др.).

Литературно-картографический метод в отличие от экспедиционного и полевого методов является кабинетным. Этот метод имеет два аспекта. Первый -- подготовительный, камеральный этап в подготовке к экспедиции. Предварительное литературно-картографическое ознакомление с природой района составляет необходимое условие любых полевых исследований, но при ландшафтных значение его особенно велико. Ландшафтовед по любому району, подлежащему полевому исследованию, находит большое -количество литературно-картографического материала, посвященного отдельным компонентам ландшафта, и анализ его требует больших усилий и хорошей подготовки. Камеральное литературно-картографическое изучение природы района не только поможет выявлению в поле ландшафтных комплексов, но и выявит возможные пробелы в изучении компонентов ландшафта, которые исследователь обязан восполнить или лично сам, или путем приглашения соответствующих специалистов (геоботаника, почвоведа, геолога и т. п.).

Второй аспект -- литературно-картографический метод как основной, начало и конец познания географического объекта. Именно таким путем создается большинство страноведческих работ. Авторы страноведческих монографий могут быть лично знакомы с описываемой территорией, но и при этом условии в основе их труда, за редкими исключениями, лежит анализ имеющегося литературно-картографического материала.

Литературно-картографический метод не так прост, как это может показаться на первый взгляд. Чтобы пользоваться им, надо уметь читать отраслевую литературу, специальные карты и атласы. B них масса разнообразных сведений, разобраться в которых и отделить главное от второстепенного можно лишь овладев всей суммой информативного материала. Наиболее концентрированный вид географической информации представляют атласы, а среди них такие этапные для картографии труды, как Большой советский атлас мира (т. I, 1937), трехтомный Морской атлас и Физико-географический атлас мира (1964). Предисловие к последнему Атласу начинается словами: «Лежащий перед Вами Физико-географический атлас мира предназначен дать возможно более полную и точную картину природы мира, основанную на новейших географических материалах и современной теории наук о Земле». И это не преувеличение, на сотнях специальных карт Атласа нарисована картина физической географии Мира, которую трудно было бы развернуть на страницах многотомной серии монографий.

5. Охарактеризуйте специфические методы в физико-географических исследованиях (аэрокосмический, палеогеографический, метод балансов)

Аэрокосмические методы являются междисциплинарными, в физической географии они примыкают к литературно-картографическому, так как аэрофото- и космические снимки -- это готовые карты, географическое содержание которых надо уметь раскрыть (дешифрировать).

Аэрофотосъемка широко используется с 30-х годов и давно уже стала основным методом топографической съемки. Ее материалы нашли разностороннее применение в ландшафтных и компонентных исследованиях. Обладая стереоскопическими свойствами, каждый аэрофотоснимок представляет готовую объемную модель ландшафта. Его камеральный анализ позволяет одновременно с плановым рисунком комплекса получить высотные характеристики его объектов.

По аэрофотоснимкам легко прослеживаются границы и структура природно-территориальных комплексов локального уровня (долина реки, балка, ледник, осиновый куст, тыкар, массив развеваемых песков), определение которых на местности потребовало бы много времени, а порой было бы и не таким точным. Больше того, есть ландшафты, чья закономерная структура и даже само существование распознаются лучше по аэрофотоснимкам.

Информация, поступающая со спутников и орбитальных космических станций, специфична: она широко обзорна, может быть многократно повторима через определенные интервалы времени, что дает возможность делать выводы о динамике и направленности развития выявленных процессов. По космическим снимкам легко определить направление течений и волнение на поверхности Океана; облачность циклонического характера, зарождение и пути перемещения разрушительных тайфунов; очаги развевания и маршруты переноса эоловой пыли из Гоби до Японских островов, из Сахары до Центральной и Северной Америки. Большие перспективы для прогноза климата имеет слежение за «поведением» энергоактивных зон Океана, каковыми, по предложению Г. И. Марчука, называют акватории с тепловыми аномалиями -- места зарождения Гольфстрима и Куросио, зоны подъема на поверхность холодных вод и др. Остается не совсем ясной природа обнаруженных круглых спиральных вихрей -- рингов и циклонических (иногда антициклонических) вихрей в Океане диаметром от нескольких десятков километров и более. Стали известны явления, пока еще ждущие своего объяснения: понижение уровня Океана в районе «Бермудского треугольника» на 25 м; видение океанического дна на таких глубинах, которые казались недоступны для взгляда; наблюдавшаяся дважды в Тихом океане «толчея воды», которая вдруг как бы закипала на площади, равной (в одном случае) примерно оз. Иссык-Куль.

Мало кто ожидал, что космические исследования принесут ценнейшие данные о составе и строении земной коры -- кольцевых структурах, глубоких тектонических разрывах, артезианских скоплениях вод «Парадоксально, но факт, что, удаляясь от Земли на большие расстояния -- на сотни, тысячи и даже десятки тысяч ки-лометров, мы смогли «заглянуть» и в глубь нашей планеты»1. Глубинное строение земной коры распознается по снимкам не прямо, а опосредственно -- по формам рельефа, размещению рыхлых и коренных пород, характеру растительности.

Космические снимки хорошо рисуют не только общую географию лесов, но и их состав, бонитет, позволяют определить стадии вегетации и ожидаемую урожайность посевов, эродированность почв и содержание в них гумуса.

Географо-космические исследования играют важную народнохозяйственную роль -- ориентируют в поисках полезных ископаемых, уточняют размещение лесных ресурсов, рыбных запасов в Океане, дают материал для прогнозов погоды и климата.

Палеогеографический метод -- физико-географическое преломление общенаучного исторического метода. Физическая география, как и другие разделы географии, -- наука пространственно-временная. Все ее объекты от географической оболочки до конкретного урочища и фации имеют свою историю развития и современный облик их -- продукт не только нынешних, но и прошлых, порой очень отдаленных, условий. Следы этого отдаленного и близкого прошлого прослеживаются в каждом ландшафте.

Лесостепной Север среднерусской лесостепи географы называют Известняковым. И действительно, многие черты ландшафта этого района--узкие, с переменной асимметрией склонов, речные долины, каменистые утесы с фрагментами реликтовой растительности; провальные воронки, исчезающие речки и мощные карстовые клю-чи-воклюзы обусловлены присутствием известняков, отложенных 350--400 млн. лет назад в водах девонского моря. Не знать, когда и как были отложены известняки, т. е. не учитывать геологической истории этого района, невозможно даже при самой поверхн-стной характеристике ландшафтов Известнякового Севера среднерусской лесостепи.

Помимо горных пород информацию различной полноты о палео-ландшафтах несут все другие компоненты. Сравнительно легко прошлое ландшафтов читается по формам рельефа -- моренные холмы и гряды в области аккумуляции и «бараньи лбы» в зоне сноса (экзарации) древнего оледенения; песчаные дюны, свидетели когда-то развеваемых песков, ныне закрепленные лесом; плоская равнина на дне спущенного рекой озера. Сложнее использовать в палеогеографических целях данные анализа современного распространения и животных. Здесь полезным является установление реликтовых видов и группировок, но во многих случаях это скорее косвенное, а не прямое свидетельство исчезнувших ландшафтов. Дело в том, что сами узкие специалисты (ботаники, зоологи) часто оставляют открытым вопрос о реликтовой природе тех или иных растений и животных, а в отношении возраста реликтов больше предположений, чем прямых доказательств.

Для установления возраста пород, слагающих литогенный фундамент ландшафта, определения растительности и климата, при которых происходило их накопление, в физической географии широко используется спорово-пылъцевой анализ. Он применим к породам разного возраста -- от очень древних до новейших. В сочетании с другими методами спорово-пыльцевой анализ позволил расчленить четвертичный период на два отдела: плейстоцен, для которого характерны оледенениями голоцен--послеледниковое время. Благодаря ему удалось разделить голоцен, начавшийся 10 тыс. лет назад, на отрезки, отличающиеся один от другого температурой воздуха, влажностью, растительностью (Н. А. Хотинский, 1977). Из голоце-новых пород очень'богаты пыльцой растений торфяники.

Палеогеографический метод -- это не только взгляд назад, чтобы лучше понять современную природу, но и прогноз будущего. Рассмотрим сказанное на примере климатической зональности. Путем анализа состава горных пород и ископаемых организмов в истории Земли выявлено чередование двух типов климатической зональности: термального (теплового) и ледникового. Холодных климатических поясов, свойственных ледниковому типу зональности, нет в термальном типе, при котором полярные шапки обладали умеренно-теплым климатом. На протяжении последнего миллиарда лет теплые эры, с максимумом в эоцене, верхнем мелу, нижнем карбоне, трижды сменялись ледниковыми, состоящими в свою очередь из ледниковых и межледниковых эпох. Преобладал на Земле теплый климат, на долю собственно ледниковых эпох приходилось менее Vs последнего миллиарда лет. Как предполагают палеоклиматологи (Н. М. Чумаков, 1986), мы живем, очевидно, в конце последней ледниковой эры, между двумя ледниковыми максимумами.

Трудно сказать, насколько реален прогноз предстоящего нового ледникового максимума, тем более что не надо забывать антропогенного воздействия на климат, но уже сам научно обоснованный подход к определению того, что нас может ожидать в будущем, заслуживает пристального внимания.

Более определен прогноз, основанный на палеогеографическом анализе новейших тектонических движений. Геологические структуры, активно проявившие себя в неогене -- четвертичном периоде, имеют тенденцию к сохранению выявленного у них знака движений и в будущем. Это обстоятельство уже сейчас учитывают при сооружении долговременных промышленных и портовых объектов на берегах морей.

Метод балансов. Назначение метода балансов -- количественная характеристика динамических явлений по перемещению вещества и энергии в ландшафтных комплексах. Это один из немногих методов, сближающих физическую географию с точными науками. Он отвечает на вопросы: что, в каком количестве входит и выходит из ландшафта за определенную единицу времени.

Ход физико-географического исследования с применением балансового метода протекает в такой последовательности (Д. Л. Арманд, 1975): 1) предварительное составление списка статей прихода и расхода; 2) определение ареалов и сроков действующих факторов с нанесением их на карту, профиль, диаграмму и т. п.; 3) количественное измерение факторов; 4) подсчет прихода и расхода, установление тенденции изменения комплекса.

Баланс, а если быть точным -- его сальдо (остаток), может быть положительным, нейтральным и отрицательным. Знак баланса зависит от продолжительности срока наблюдений. Если, например, многолетний средний тепловой баланс ландшафта принципиально-нейтрален (равен 0), то в разные сезоны года он может быть и положительным, и отрицательным. Следует различать также полный баланс, охватывающий все статьи расхода и прихода, и частный баланс, состоящий из ведущих или интересующих нас статей прихода и расхода."

Широкое применение в физической географии, как комплексной, так и отраслевой, нашли такие универсальные балансы, как радиационный, тепловой, водный. Вместе с ними используется множество более узких, с ограниченными задачами, балансов следующего типа: баланс грунтовых вод, баланс массы ледника, баланс снежного покрова, баланс солей в Океане, баланс биомассы, баланс гумуса, баланс отдельных химических элементов и т. д.

Тепловой и водный балансы играют решающую роль в формировании биоты ландшафта. Как выразить соотношение этих двух видов баланса в едином, соотнести этот единый баланс с уровнем развития биоты, если тепловой и водный балансы оперируют разными единицами измерения? Частичное решение дает баланс увлажнения-- разность между атмосферными осадками и испаряемостью за определенный промежуток времени. И осадки и испаряемость измеряются в миллиметрах, но вторая величина представляет здесь тепловой баланс, так как потенциально возможное (максимальное) испарение в данном месте зависит прежде всего от термических условий. B лесных зонах и тундре баланс увлажнения положительный (осадки превышают испаряемость), в степях и пустынях -- отрицательный (осадков меньше испаряемости). На севере лесостепи баланс увлажнения близок к нейтральному. Баланс увлажнения можно перевести в коэффициент увлажнения, означающий отношение атмосферных осадков к величине испаряемости за известный отрезок времени. К северу от лесостепи коэффициент увлажнения выше единицы, к югу -- меньше единицы.

Впервые балансовый метод к изучению географических явлений был применен А. И. Воейковым. Позднее его внедрение в комплексную физическую географию связано с именем А. А. Григорьева. В докладе Международному географическому конгрессу в Варшаве в 1934 г. он говорил: «Характеристика физико-географических территорий с точки зрения развернутой структуры физико-географического процесса, сопровождаемая приходо-расходными балансами слагающих физико-географическую среду веществ, должна сыграть большую роль в развитии нашей науки» К Ход развития физико-географической науки подтвердил предсказание А. А. Григорьева. Балансовый метод лежит в основе работы физико-географических станций и стационаров, полевой базы того раздела географической науки, который получил название геофизика ландшафта.

1 Григорьев А. А. Закономерности строения и развития географической среды. M., 1966. С. 66--67.

6. Охарактеризуйте традиционные методы исследования в физической географии

Традиционные методы. Едва ли не самым древним и широко распространенным методом географических исследований является сравнительно-географический. Основы его были заложены еще античными учеными (Геродотом, Аристотелем), однако в Средние века в связи с общим застоем науки методы исследований, применявшиеся учеными античного мира, были забыты. Основоположником современного сравнительно-географического метода считают А. Гумбольдта, применившего его первоначально для изучения связей между климатом и растительностью. Географ и путешественник, член Берлинской Академии наук и почетный член Петербургской Академии наук (1815), Гумбольдт посетил в 1829 г. Россию (Урал, Алтай, Прикаспий). В России были опубликованы его монументальный пятитомный труд «Космос» (1848--1863) и трехтомник «Центральная Азия» (1915).

«Исходя из общих принципов и применяя сравнительный метод, Гумбольдт создавал физическую географию, призванную выяснять закономерности на земной поверхности в ее твердой, жидкой и воздушной оболочках» (БСЭ, 1972. -- С. 446).

Широко использовал сравнительный метод в географии и К. Рит-тер. Его наиболее известные труды -- «Землеведение в отношении к природе и к истории человека, или Всеобщая сравнительная география», «Идеи о сравнительном землеведении».

В настоящее время сравнение как специфический логический прием пронизывает все методы географических исследований, но вместе с тем оно давно выделилось в качестве самостоятельного метода научных исследований -- сравнительно-географического, который приобрел особенно большое значение в географии и биологии.

Природа Земли столь разнообразна, что только сравнение различных природных комплексов позволяет выявить их особенности, их наиболее характерные, а потому и наиболее существенные черты. «Сравнение способствует выделению из потока географической информации особенного и потому главного» (К. К. Марков и др., 1978. -- С. 48). Выявление сходства и различия ПТК позволяет судить о причинной обусловленности сходства и генетических связях объектов. Сравнительно-географический метод лежит в основе любой классификации ПТК и других объектов и явлений природы. На нем базируются различного рода оценочные работы, в процессе которых свойства ПТК сопоставляются с требованиями к ним, предъявляемыми тем или иным видом хозяйственного использования территории.

На первых этапах своего применения сравнительный метод исчерпывался зрительным сопоставлением объектов и явлений, затем стали анализироваться словесные и картографические образы. В обоих случаях сравнивались преимущественно формы объектов, их внешние признаки, т. е. сравнение было морфологическим. В дальнейшем, с развитием геохимического, геофизического и аэрокосмических методов, появилась возможность и необходимость использования сравнительного метода для характеристики процессов и их интенсивности, для изучения взаимосвязей между различными объектами природы, т.е. для изучения сущности ПТК. Возможности и надежность сравнительного метода, глубина и полнота получаемых с его помощью характеристик, точность и достоверность результатов постоянно возрастают. Массовость географической информации заставляет ужесточать требования к ее однородности. Достигается это путем строгой фиксации наблюдений в специальных бланках и таблицах. На непродолжительном этапе (в 60 --70-х гг. XX в.) для анализа большого количества материалов использовались перфокарты. В настоящее время сравнительный метод неразрывно связан с математическим и с использованием компьютерной техники.

Особенно велика роль сравнительного метода на этапе нахождения эмпирических зависимостей, но фактически он присутствует на всех уровнях научных исследований.

Различают два основных аспекта применения сравнительно-географического метода. Первый аспект связан с использованием умозаключений по аналогии (метод аналогий). Он заключается в сопоставлении слабо изученного или неизвестного объекта с хорошо изученным. Например, в ландшафтном картографировании еще в камеральный период и в процессе рекогносцировочного ознакомления с территорией выделяются группы сходных по своему характеру ПТК. Из них детально обследуются лишь немногие, на остальных объем полевых работ весьма сокращенный, некоторые вовсе не посещаются, а их характеристика в легенде карты дается на основании материалов хорошо изученных ПТК.

Второй аспект состоит в исследовании одинаково изученных объектов. Возможны два пути сравнения таких объектов. Можно сравнивать объекты, находящиеся на одинаковой стадии развития, что позволяет установить их сходство и различие, искать и находить факторы и причины, обусловливающие их сходство. Это позволит сгруппировать объекты по сходству, а затем применить характеристики однотипных объектов для рекомендаций по их использованию, прогнозированию их дальнейшего развития и т.д.

Другой путь заключается в сравнении объектов, существующих одновременно, одинаково изученных, но находящихся на разной

стадии развития. Этот путь дает возможность раскрыть стадии развития близких по генезису объектов. Такое сравнение лежит в основе эргодического принципа Больцмана, позволяющего по изменениям ПТК в пространстве проследить их историю во времени. Например, развитие эрозионных форм рельефа от промоины до балки и долины ручья. Этим путем сравнительный метод логически и закономерно привел географию к историческому методу исследования.

Картографический метод познания действительности столь же широко распространенный и такой же (или почти такой же) древний, как и сравнительно-географический. Прародителями современных карт были наскальные рисунки древнего человека, рисунки на коже, резьба по дереву или кости, позже -- первые примитивные «карты» для мореплавания и т.д. (К. Н.Дьяконов, Н. С. Касимов, В.С.Тикунов, 1996). Первым осознал значение картографического метода и ввел его в обиход еще Птолемей. Картографический метод продолжал интенсивно развиваться даже в Средние века. Достаточно вспомнить фламандского картографа Меркатора (1512--1599), который создал цилиндрическую равноугольную проекцию карты мира, до сих пор используемую в морской картографии (К.Н.Дьяконов и др., 1996).

Особенно большое значение и развитие картографический метод приобрел в эпоху Великих географических открытий. Первоначально карты использовались исключительно для изображения взаимного размещения и сочетания различных географических объектов, сопоставления их размеров, с целью ориентирования, оценки расстояний. Тематические карты для научных исследований появились лишь в XIX в. А. Гумбольдт был одним из первых создателей карт, на которых изображались абстрактные понятия. В частности, он ввел в науку новый термин «изотермы» -- линии, позволяющие изобразить на карте распределение на территории тепла (невидимого на местности). В. В. Докучаев в почвенном картографировании также не только изображал пространственное размещение почв, но и строил легенды карт с учетом генетического принципа и факторов почвообразования. А.Г.Исаченко (1951) писал, что с помощью карт может изучаться не только состав и структура географических комплексов, но и элементы их динамики, развития.

Постепенно картографический метод стал неотъемлемой частью самых разнообразных географических исследований. Л. С. Берг (1947) отмечал, что карта является началом и концом географического изучения, описания и выделения ландшафта. Н. Н. Баранский также утверждал, что «карта есть «альфа и омега» (т.е. начало и конец) географии. От карты всякое географическое исследование исходит и к карте приходит, с карты начинается и картой кончается». «Карта... способствует выявлению географических закономерностей». «Карта является как бы вторым языком географии...» (1960).

По К. А. Салищеву (1955, 1976 и др.), картографический метод исследования заключается в использовании разнообразных карт для описания, анализа и познания явлений, для получения новых знаний и характеристик, изучения процессов развития, установления взаимосвязей и прогноза явлений.

На начальных этапах познания картографический метод -- метод картографирования -- используется как метод отображения объективной реальности. Карта служит специфической формой фиксации результатов наблюдений, накопления и хранения географической информации.

Своеобразным протоколом полевых наблюдений является карта фактического материала, дальнейший анализ которой позволяет создать первичную тематическую (специальную) карту. Легенда к карте представляет собой результат классификации изображенных на ней объектов. Таким образом, в создании тематической карты используется не только картографический, но и сравнительный метод, применение которого позволяет провести классификацию фактических данных, выявить определенные закономерности и на их основе выполнить генерализацию, т.е. перейти от конкретного к абстрактному, к формированию новых научных понятий.

На основе карты фактического материала может быть составлен целый ряд специальных карт (А. А. Видина, 1962), главной из которых служит ландшафтно-типологическая карта -- итог полевого ландшафтного картографирования.

Ландшафтная карта, представляющая собой уменьшенное генерализованное изображение ПТК на плоскости, -- это, прежде всего, пространственная знаковая модель природных территориальных комплексов, полученная по определенным математическим законам. И как всякая модель она сама служит источником новой информации о ПТК. Картографический метод исследования как раз и направлен на получение и анализ этой информации с целью более глубокого познания объектов и явлений.

Источником информации в этом случае служит не сама объективная реальность, а ее картографическая модель. Результаты таких опосредованных наблюдений в виде разнообразных качественных или количественных данных фиксируются в виде словесного описания, таблиц, матриц, графиков и т.д. и служат материалом для выявления эмпирических закономерностей с помощью сравнительного, исторического, математических и логических методов.

Еще более широкие перспективы для изучения взаимосвязей и зависимостей между объектами, установления основных факторов их формирования и причин наблюдаемого размещения открываются при сопряженном изучении нескольких карт различного содержания. Сопоставляться могут карты одинакового содержания, но составленные и изданные в разное время, либо карты, составленные одновременно, но фиксирующие разные моменты времени (например, серия карт среднемесячных температур, серия палеогеографических карт и т.д.). Главная цель сравнения разновременных карт -- изучение динамики и развития изображенных на них объектов и явлений. При этом большое значение имеют точность и достоверность сравниваемых карт.

Совершенствуются не только картографические методы и составляемые карты, но и методы их анализа. В недалеком прошлом основным и едва ли не единственным приемом анализа карт был визуальный анализ. Его результат -- качественное описание объектов с некоторыми количественными характеристиками, которые могли быть прочтены с карты или оценены глазомерно и представлены в виде отдельных показателей, таблиц, графиков. Важно при этом не ограничиваться простым изложением фактов, а постараться вскрывать связи и причины, давать оценку изучаемым объектам. Затем появился и стал широко применяться графический анализ, который заключается в составлении по данным, полученным с карт, различных профилей, разрезов, графиков, диаграмм, блок-диаграмм и т.д. и дальнейшем их изучении. Графоаналитические приемы анализа карт (А. М.Берлянт, 1978) заключаются в измерении по картам количественных пространственных характеристик объектов: длин линий, площадей, углов и направлений. На основании результатов измерений рассчитываются разнообразные морфоаналитические показатели. Графоаналитические приемы часто называют картометрией, или картометрическим анализом.

Картографический метод исследования особенно широко используется на начальных этапах познания (при сборе и фиксации результатов наблюдений в природе и их систематизации), а также для отражения выявленных в процессе изучения эмпирических закономерностей и получения с готовых карт новой информации, переработка которой с помощью других методов позволяет не только получать новые эмпирические закономерности, но и формировать теорию науки. Картографирование результатов исследований -- неотъемлемая часть комплексных физико-географических исследований.

Исторический метод познания природы также один из традиционных методов географических исследований, хотя он сформировался значительно позднее сравнительного и картографического методов и в значительной мере опирается на них.

Возникновение исторического метода стало возможным лишь в XVIII столетии, когда распространилось представление об изменчивости природы поверхности Земли. Основоположниками его были немецкий ученый И.Кант, создавший небулярную космогониче-