Основні способи декомпозиції

Г е о к о м п о н е н т н и й с п о с і б. Традиційним для ландшафтознавства поділом геосистеми (ПТК) на складові частини є виділення в ній компонентів природи, кожний з яких, за висловом А.Г.Ісаченка (1991), “є представником окремих геосфер, що складають географічну оболонку”. Це гірські породи (представники літосфери), поверхневі та грунтові води (гідросфери), повітряні маси (атмосфери), грунти (педосфери), рослинність, тварини, мікроорганізми (представники біосфери). Усі ці компоненти є матеріальними тілами. Виходячи з цього, до геокомпонентів не належать рельєф і клімат (оскільки це не матеріальні тіла, а їх властивості, які й враховуються при аналізі геосистем) та антропогенні об’єкти як тіла неприродного походження (враховуються як зовнішній по відношенню до геосистем фактор). Разом з тим поверхневі та грунтові води слід розглядати не як один геокомпонент (води), а два різних, оскільки вони суттєво відрізняються за своїми функціями в геосистемі, положенням щодо земної поверхні механізмом утворення. Як самостійні розглядаються й біотичні компоненти – рослинність, тваринний світ та мікроорганізми.

Таким чином, геокомпонентами є тверді маси земної атмосфери, поверхневі та грунтові води, грунти, рослинність, тварини, мікроорганізми.

Р е ч о в и н н о – ф а з о в и й (г е о м а с о в и й ) с п о с і б. При аналізі потоків певних речовин, їх взаємопереходів та інших форм взаємодії більш виправдана структуризація геосистеми, яка виходить з того, що вона являє собою складну композицію речовин, різних за фазовим станом, фізичними властивостями, хімічним складом. Взаємодії між ними зумовлюють різні процеси в геосистемі (наприклад, продуційний, засолення грунтів тощо) і тому, розглядаючи різні речовини як окремі елементи геосистеми, можна ефективно досліджувати механізми внутрішньогеосистемних зв’язків.

Речовинно-фазовий підхід до структуризації природних систем широко використовується в екології, особливо при імітаційному моделюванні екосистем.

Близький підхід до структуризації елементарної геосистеми, обгрунтований Н.Л.Беручашвілі (1980), пов’язаний з виділенням геомас. Під ними розуміють якісно своєрідні тіла геосистеми, які мають певну масу, специфічне функціональне призначення, а також швидкість змін у часі та (або) переміщення в просторі. Як геомаси виділяються аеромаси, гідромаси, педомаси, літомаси, фітомаси, зоомаси, мортмаси (мертва органічна речовина). Від геокомпонентів вони відрізняються більшою речовинною однорідністю. Наприклад, під педомасою рорзуміють не грунт, а тільки грунтовий дрібнозем з гумусом, тобто органо-мінеральну суміш, до якої не входять волога грунту, його скелетна частина, порові гази, корені рослин, тваринне населення. До аеромаси відносять сухе повітря – суміш газів без водяної пари та аерозолів. Аеромаси містяться не тільки в атмосфері, а пронизують усі геокомпоненти. Аналогічно й гідромаси, зосереджені не лише в поверхневих та грунтових водах, а і в інших геокомпонентах. Мортмаса взагалі не має аналогів серед геокомпонентів і являє собою сукупність накопичених відмерлих решток рослин, тварин, їх екскрементів, мікроорганізмів тощо.

П р о с т о р о в о – о б ’ є м н и й (г е о г о р и з о н т а л ь н и й ) с п о с і б. Дослідження вертикальних потоків енергії та речовин у геосистемі, її динамічних змін протягом року пов’язані з урахуванням просторової неоднорідності геосистеми у вертикальному напрямку – її ярусної будови. Хоч певне уявлення про ярусну будову дає поділ геосистми на її геокомпоненти, ці структурні одиниці все-таки накладаються одна на одну, до того ж вони неоднорідні по вертикалі. Разом з цим у геосистемі досить чітко виділяються певні її шари, майже однорідні за складом різних геомас та специфічні в інших відношеннях (зокрема, за умовами життя та екологічними процесами).

Вперше яруси, шари (англ. – layers) в екосистемі виділив В.Шелфорд (1912), але на основі переважно біотичних критеріїв. З більш комплексних позицій до цього питання підійшли брати К. і В.Арнольді (1963) та, особливо, Ю.П.Бяллович (1947, 1960). Останній назвав такі шари хорогоризонтами, а пізніше – біогеогоризонтами і визначив їх як елементарні – далі неподільні по вертикалі частини біогеоценозу.

Пріоритет тут слід віддати Н.Л.Беручашвілі, який на початку 70-х років обгрунтував поняття геогоризонту та розробив методику виділення геогоризонтів (1974, 1976).

Геогоризонт розглядається як комплексне утворення, в яке входять усі геомаси, які містяться в певному шарі геосистеми. Цим вони відрізняються від ярусів фітоценозу, оскільки, крім рослин (фітомаси), включають також повітряні і гідромаси, якщо вони в певний період там є )(наприклад, шапки снігу на гілках дерев). Основним критерієм виділення геогоризонту є специфічний набір геомас у межах певного шару геосистеми. Зміна цього набору (поява нового виду геомаси, зміна їх пропорцій тощо) свідчить про появу у вертикальному профілі геосистеми нового геогоризонту.

Суттєвими ознаками при виділенні й характеристиці геогоризонтів Н.Л.Беручашвілі вважає ландшафтно-геофізичні параметри: текстуру, щільність, об’єм, колір, оптичні та ін. З ландшафтно-екологічної точки зору геогоризонти мають бути однорідними і за біофізичними, едафічними, ландшафтно-геохімічними показниками. При виділенні геогоризонтів Н.Л.Беручашвілі ці ознаки провідними не називає, хоч за розробленою ним методикою геогоризонти виділяються настільки дрібні, що є всі підстави вважати їх однорідними за широким колом не тільки ландшафтно-геофізичних ознак. Виняток становлять грунтові геогоризонти, основою для виділення яких Н.Л.Беручашвілі бере фізичні показники (механічний склад, щільність), гумусовий стан та насиченість коренями рослин. Проте міграція – аккумуляція різних речовин у грунті визначається не тільки цими його властивостями, а й ландшафтно-геохімічними умовами різних шарів грунтового профілю. Особливе значення мають ландшафтно-геохімічні бар’єри – поверхні, що розділяють вертикальний профіль грунту на шари, які дуже відрізняються за умовами міграції різних хімічних елементів і сполук (Перельман, 1975, Глазовська, 1978). На ландшафтно-геохімічних бар’єрах інтенсивно накопичуються елементи, рухливість яких при досягненні бар’єру суттєво знижується або стає зовсім неможливою, тобто в сусідній шар ці елементи не переходять зовсім або ж мігрують із значно меншою інтенсивністю. Таки чином, крім фізичних характеристик грунту при виділенні геогоризонтів слід зважати і на ландшафтно-геохімічні бар’єри. Це важливі межі вертикального профілю геосистеми, що розділяють його на шари з досить різними умовами міграції, аккумуляції та взаємодії хімічних речовин.

Кожний геогоризонт стисло описується в індексній формі (рис.4) і його можна віднести до певного класу, типу, роду та виду. Ці таксономічні одиниці виділяються за домінуючим (або домінуючими) у даному геогоризонті класом, типом, родом, видом геомас (наприклад: клас – аерофітогоризонт, тип – нанотермальний транспортно-скелетний і т.д.) За характерним набором типів геогоризонтів класифікуються і вертикальні просторово-об’ємні структури геосистем. Основними їх характеристиками Н.Л.Беручашвілі вважає клас геомас, який визначає головні особливості геосистеми, - потужність (відстань від нижньої до верхньої межі елементарної геосистеми), складність (число геогоризонтів у геосистемі), напруженість (число геогоризонтів на 1 м вертикального профілю).

На відміну від ярусів рослинності, генетичних горизонтів грунту, літолого-стратиграфічних шарів, геогоризонти змінюються протягом року. Мінлива не тільки їх потужність, а й кількість (так, узимку щезають геогоризонти, основний об’єм яких займає фітомаса листя). Таким чином, тип вертикальної структури змінюється протягом року, причому можна іизначити і дати зміни цих типів (як для конкретного року, так і середньобагаторічні). На цій підставі грунтується ефективний підхід до комплексного аналізу річної динаміки геосистем і виділення її станів.