8.2 Основні способи декомпозиції

Г е о к о м п о н е н т н и й с п о с і б. Компонентами природи (геокомпонентами) необхідно вважати матеріальні тіла природного походження, які відрізняються між собою переважаючим фізико-агрегатним (фазовим) станом речовини, наявністю (або від­сутністю) та формою органічного життя, основними механізмами утворення, положенням щодо земної поверхні та основними функ­ціями в геосистемі.

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 ґрунтові води слід розглядати не як один геокомпонент (води), а два різних, оскільки вони суттєво відрізняються за своїми функ­ціями в геосистемі, положенням щодо земної поверхні та меха­нізмом утворення. Як самостійні розглядаються й біотичні компо­ненти – рослинність, тваринний світ та мікроорганізми.

Таким чином, геокомпонентами є тверді маси земної кори, по­вітряні маси атмосфери, поверхневі та ґрунтові води, ґрунти, рос­линність, тварини, мікроорганізми.

Геокомпоненти – складні тіла. У кожному з них є й речовини, які відіграють функцію основної субстанції інших геокомпонентів. Наприклад, під повітряними масами атмосфери слід розуміти не просто суміш газів, а складну субстанцію, що містить також во­дяну пару, частинки твердих речовин, мікроорганізми. Ще склад­ніший ґрунт. Ця особливість геокомпонентів надає їм нових емерджентних властивостей, яких немає в хімічно чистих та одно­рідних речовинах, що їх утворюють. В системі організації речовини Землі геокомпоненти займають проміжне положення між простими дискретними тілами (мінералами, газами, ґрунтовими агрегатами, окремими організ­мами та ін.) та геосистемами. Тому аналіз вертикальної структу­ри геосистеми, складовими якої є геокомпоненти, буде ефективним при виявленні генетико-еволюційних закономірностей геосистем.

Виділення елементів у геокомпонентній вертикальній структурі виходить з поділу геокомпонентів на їх більш генетично однорід­ні частини. У гірських породах такими елементами є їх окремі літолого-стратиграфічні шари (виділяються як породи одного віку та походження); у ґрунті – його генетичні горизонти. Ґрун­тові води розрізняють за шаром порід, які їх вміщують, оскільки їх хімічні та інші характеристики генетично зумовлені властивостями водовмісної товщі.

Поверхневі води та повітряні маси при генетико-еволюційному аналізі геосистем на елементи, як правило, не розкладаються.

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. Геосистема являє собою складну композицію речовин, різ­них за фазовим станом, фізичними властивостями, хімічним складом. Взаємодії між ними зумовлюють різні процеси в геосистемі (наприклад, продуційний, засолення ґрунтів 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. У найбільш популярному в екології методі такого моделювання (метод системної динаміки, його розробив Форрестер) як елементи екосистеми виділяються її окремі речовини, локалізовані в певних фізичних тілах. За термінологією методу системної динаміки такі елементи називаються резервуа­рами, й основною їх характеристикою є кількість речовини в резервуарі. Як окремі резервуари виділяються, наприклад, «вода у кореневому шарі ґрунту», «вода у транспортно-скелетних органах рослин», «азот у ґрунті», «азот у трав’яних рослинах» тощо. Резервуари, між якими мають місце потоки певної речовини або хімічного елемента (води, азоту тощо), об’єднуються в більші структурні одиниці екосистеми – блоки, або субсистеми.

Близький підхід до структуризації елементарної геосистеми в ландшафтознавстві обґрунтований М. Л. Беручашвілі⁶² (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 розуміють не ґрунт, а тільки ґрунтовий дрібнозем з гумусом, тобто органо-мінеральну суміш, до якої не входять волога ґрунту, 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 ґрунтових во­дах, а й в інших геокомпонентах. Мортмаса взагалі не має анало­гів серед геокомпонентів і являє собою сукупність накопичених відмерлих решток рослин, тварин, їх екскрементів, мікроорганізмів тощо.

При речовинно-фазовій структуризації геосистеми геомаси слід розглядати як окремі компоненти її вертикальної будови, оскільки деякі їх частини можуть значно відрізнятися за фізичними, хі­мічними та іншими показниками. Наприклад, фітомаса представ­лена такими досить характерними частинами, як зелене листя рослин, корені, транспортно-скелетні органи (стовбури та гілки), генеративні органи, лишайники, мохи, мікроорганізми тощо. Гід­ромаса також складається з різних мас, що відрізняються насам­перед середовищем, де вони розміщені (в атмосфері, ґрунті, ґрун­тових водах тощо). Тому при детальному аналізі геосистем гео­маси поділяються на елементи залежно від агрегатного складу, функціонального призначення, хімічного складу, положення у вер­тикальному профілі геосистеми, щільності, метричних та інших особливостей. Ступінь детальності поділу геомас на елементи визначається кон- кретним завданням ландшафтно-екологічного аналізу.

Крім поділу геомас на елементи, М. Л. Беручашвілі вважає за важливе також і їх класифікацію. За розробленою ним таксоно­мічною схемою кожна геомаса поділяється на типи, роди і види. Типи геомас виділяються на основі відмінностей у функціональ­ному призначенні в геосистемі, щільності та швидкості зміни в часі і переміщенні в просторі. Наприклад, серед фітомас виді­ляються такі їх типи, як однорічне листя деревно-чагарникових рослин, багаторічне листя цих рослин, хвойне листя, транспортно-скелетні органи, корені тощо. При диференціації на типи педомас за основу взято відмінності в механічному складі (глинисті, суг­линкові, піщані типи педомас тощо), аеромас – їх температуру (кріотермальні, нанотермальні, мезотермальні та інші аеромаси), гідромас – стан вологи та її знаходження в інших геомасах (ат­мосферні, снігові, льодові, ґрунтові та інші гідромаси). Літомаси поділяються за їх щільністю та хімічним складом (карбонатні, силікатні та інші типи), мортмаси – за ступенем розкладання та по­ходженням (сухостій, підстилка, торф, та ін.).

Роди геомас розрізняються у межах типу переважно за інтен­сивністю процесів функціонування. Так, у листяних типах фітомас виділяються їх різні роди за вмістом вологи в листі (гідрофітні, мезофітні, ксерофітні та ін.). Педомаси поділяються на роди за вмістом гумусу (високо-, середньо-, малогумусні) та його характером (кальцієві, лісові педомаси). На­решті, види геомас виділяються з урахуванням метричних характеристик (форми, розмірів, орієнтації тощо) їх елементів.

П р о с т о р о в о-о б’є м 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 геосистеми 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 в екосистемі виділив В. Шелфорд⁶³ (1912), але на основі переважно біотичних критеріїв. З більш комплексних позицій до цього питання підійшов Ю. П. Бяллович⁶⁴ (1947, I960). У ландшафтній екології Н. Л. Беручашвілі на початку 70-х років обґрунтував поняття геогоризонту та розробив методику виділення геогоризонтів.

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.

Кожний геогоризонт стисло описується в індексній формі 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 є 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 ґрунту, 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 визначити і дати зміни цих типів (як для конкретного року, так і середньобагаторічні).