Оптимизация антропогенного воздействия на природу в научном плане представляет собой междисциплинарную область исследований.
Попытки выделить особую науку, чаще всего называемую «природопользованием», были неудачными, поскольку само это понятие означает сферу общественно-производственной деятельности, направленной на использование природных ресурсов. Издавна природопользование обслуживается комплексом естественных наук, среди которых ведущее место принадлежит географии и экологии. При решении разнообразных задач природопользования со стороны как географов, так и экологов постоянно наблюдается тенденция к сближению.
Данному процессу во многом способствовали научные взгляды В. В. Докучаева, а за ним и работы Л. С. Берга, который стал широко применять докучаевские принципы изучения природа в ландшафтной географии. В конце 1930-х гг. на стыке географии я экологий определилось новое направление, названное К. Троллем экологией ландшафта. Примерно в это же время Л. Г. Раменский (1938) вводит понятие «экология земель», имея в виду изучение природных факторов, определяющих условия землепользования. В эти же годы В. Н. Сукачев (1940) развивает представление о геоценозах, которое в дальнейшем переросло в его учение о биогеоценозах.
Сближению экологического и географического подхода во многом способствовало практическое решение задач природопользования, которое, по образному выражению Д. Л, Арманда (1975), заставило географию «ее одним колесом» — ландшафтоведением — «наехать» на экологию. Еще раньше К. А. Фредерикс писал, что граница между экологией и географией никогда не была четкой, «так как экология порой занимается и ландшафтами… наподобие географии…, география не только порой, а систематически занимается биоценозами наподобие биологии».
Особенно ощутимо экологическая направленность географических исследований стала проявляться во второй половине 80-х гг., когда получила признание даже экологическая парадигма в географии. Показательно, что подобное явление вс. никло параллельно и в американской географической науке.
В еще большей степени сблизил экологию и географию системный подход, который был использован для трактовки природной среды и экологами, и географами-ландшафтоведами. Учение об экосистемах А. Тенсли предусматривало определенную организационную и функциональную связь компонентов экосистем.
Необходимо отметить, что учению об экосистемах предшествовала синэкологическая концепция, введенная д науку швейцарским ученым К. Шретером. В швейцарской геоботанической школе широко осуществлялось взаимопроникновение географических и экологических идей. В результате синэкология внедрилась в мировую биологическую, науку как научное направление, изучающее жизнь биоценозов со всеми их компонентами — животными, растениями, микроорганизмами — в зависимости от влияния на них окружающей среды.
Синэкологическое направление в биологии было развито Д. Н. Кашкаровым (1945), который считал главным в экологии эколого-географический метод, что ознаменовало новый этап ее развития как и науки об экосистемах всех уровней.
В последующем наблюдались особенно тесные контакты между экологией растительного мира в рамках геоботаники и географией, в частности, учением о природных зонах, проблемами природного районирования и ландшафтоведения. Так, А. Г. Исаченко считал, что «изучение взаимоотношений между растительностью и физико-географической средой стояло всегда в центре внимания геоботаников, отсюда и понимание фитоценоза (и биоценоза) в русской геоботанике всегда было географическим» (1956, с. 255).
Таким образом, для того чтобы при изучении структуры природы дифференцированно охватить не только ее биотическую часть, но и косные элементы среды, необходим выход на позиции современного учения о ландшафтах. Сегодняшнее ландшафтоведение представлено рядом научных направлений, и само понятие «ландшафт» трактуется неоднозначно, тем не менее в рамках данной работы, имеющей прикладную направленность, нет необходимости останавливаться на этих вопросах. Мы придерживаемся взглядов на ландшафт как понятие природной общности, называемой также физико-географическим, природно-территориальным комплексом, или геосистемой. Это направление в ландшафтной географии наиболее последовательно разрабатывалось Ф. Н. Мильковым (1948, 1956) и Д. Л. Армандом (1975).
Взгляд на ландшафт как общее понятие широко распространен и в зарубежной географической литературе. Заслуживает, например, внимания такое определение чехословацких географов (Шкопек и др., 1989 б, с. 382): «С экологической точки зрения современный ландшафт понимается авторами как единое целое взаимоотношений, связей и взаимодействий его субсистем (геобиосферы), техносферы и социосферы». Основной (элементарной) единицей оптимизации признается геоэкологический участок как наименьшая связная часть ландшафта, относительно гомогенная с точки зрения ее абиотических, биотических и антропогенных факторов и вещественно-энергетических взаимоотношений. Как и при работе с экосистемами, В. Шкопек выделяет между отдельными видами геоэкологических участков переходные зоны, (экотоны). В случае неблагоприятного влияния одного геоэкологического участка на другой можно его компенсировать подходящим экотоном.
Говоря о взаимоотношениях географии и экологии при решении задач по оптимизации природной среды, необходимо учитывать, что экология была и остается биологической наукой. Это подтверждают практически все ведущие зарубежные экологи. Однако некоторые из них пытаются расширить сферу экологии. Так, Ю. Одум (1975, с. 10) считает, что определение экологии как «науки о структуре и функционировании природы будет более соответствовать ее современному направлению». Однако в данном определении нет предмета исследования, поскольку познание «структуры природы» — задача всех естественных наук и философии.
С определением Ю. Одума перекликается высказывание С. С. Шварца (1975, с. 102) о том, что экология «трансформировалась в науку о структуре природы, науку о том, как работает живой покров земли в его целостности». Но при этом С. С. Шварц ограничивает задачи экологии лишь частью, природы, говоря, что «современная экология… развивается вокруг двух фундаментальных понятий: «популяция и биогеоценоз» (с. 103). В центре внимания экологии, по С. С. Шварцу оказывается «животно-растительное сообщество». По его словам, «современная экологическая теория может стать прочной основой для решения биологических аспектов проблемы «человек и биосфера».
Важное методическое значение при решении теоретических вопросов оптимизации природной среды имеет анализ соотношения двух таких распространенных сейчас понятий, как биогеоценоз и географическая фация. Приведем два классических определения этих понятий.
«Биогеоценоз представляет собой всякий участок земной поверхности, где на известном протяжении биоценоз и отвечающие ему части атмосферы, литосферы, гидросферы и педосферы остаются одинаковыми, имеющими однородный характер взаимодействия между ними, и поэтому в совокупности образующие единый, внутренне взаимообусловленный комплекс. Поэтому, как правило, границы отдельного биогеоценоза определяются отдельным фитоценозом».
«Фация должна обладать на всем своем пространстве одинаковой литологией, однообразным рельефом и получать одинаковое количество тепла и влаги (находить, я в одинаковых гидротермических условиях). При таких условиях совершенно неизбежно на ее пространстве будет господствовать однообразный микроклимат, сформируется только один вид почвы и расположится только один биоценоз».
Даже самое придирчивое сравнение этих двух определений не выявит принципиальных различий между ними, что, казалось бы, ставит под сомнение целесообразность существования двух параллельных наук или научных направлений. Кроме того, ни одному из данных понятий нельзя отдать предпочтение с точки зрения временного приоритета. Фация была предложена Л. Г. Раменским (1938) несколько ранее, чем. биогеоценоз — В. Н. Сукачевым (1945). Но биогеоценоз в представлении В. Н. Сукачева соответствует биоценозу в понимании Г. Ф. Морозова, разработавшего учение о нем еще в 20-х гг.
В. Н. Сукачёв и Н. А. Солнцев неоднократно пытались разграничить понятия биогеоценоза и географической фации. С позиций сегодняшнего дня эти попытки нужно признать безуспешными, о чем уже писал Ф. Н. Мильков (1981). Кроме того, очевидно, что для практики этот терминологический вопрос не имеет никакого значения. При его решении нужно иметь в виду единственное различие в самом подходе к изучению объектов, называемых по-разному, но идентичных по содержанию. С точки зрения ландшафтоведов фация (биогеоценоз) как «ландшафтная, элементарная морфологическая единица ландшафта географического, структурная часть урочища» (БСЭ, 3-е изд. 1977, Т. 27. С. 222) должна исследоваться не отдельно, а как часть более крупного комплекса, путем изучения пространственных взаимосвязей и взаимодействия фаций внутри урочища. Биогеоценология сосредоточивает внимание на выявлении характера взаимодействия (коакций) не между разными фациями, а между отдельными компонентами, а также на количественной и качественной оценке процессов аккумуляции и трансформации солнечной энергии. Вместе с тем в дальнейшем развитии ландшафтоведения и биогеоценологии мы будем наблюдать все более тесные контакты и взаимопроникновения. Об этом писал еще В. Н. Сукачев (1949, с. 56): «…Для выяснения происхождения и жизни ландшафта необходимо глубокое изучение составляющих его биогеоценозов, а познание биогеоценозов может быть осуществлено лишь на фоне знания всего ландшафта в целом».
Важной особенностью биогеоценологии, экологии и ландшафтоведения является системный подход при изучении природы. Системные представления о ландшафте были характерны для его исследователей. Еще в 1930 г. Н. А. Евтюхов (1930, с. 4) давал следующее определение: «Под ландшафтом понимается такой комплекс явлений природы, отдельные части которого находятся в тесной связи и зависимости друг от друга, объединены общими условиями, а вся система находится в состоянии подвижного равновесия». Системный подход к изучению ландшафта проявился у Л. Г. Раменского (1938). Б. Б. Полынов (1956, с. 382) характеризовал ландшафт как незамкнутую сложную систему «часто диаметрально противоположных сил».
В конце 60-х гг. Ф. Н. Мильков дал следующее определение ландшафтного комплекса (1969, с. 12): «Ландшафтный (природно-территориальный) комплекс есть саморегулируемая и самовосстанавливаемая незамкнутая система взаимосвязанных компонентов и комплексов более низкого ранга, функционирующая под воздействием одного или нескольких компонентов, выступающих в роли ведущего фактора». В дальнейшем, отталкиваясь от утверждений А. Г. Исаченко (1981), Э. М. Раковской (1980), К. Г. Рамана (1972), Ф. Н. Мильков развил учение о ландшафте как о пятимерной парадинамической системе (1986). Исследуя структуру ландшафта как системы, он рассматривает потоки вещества и энергии в следующих субсистемах: внутренней компонентной, внутренней структурно-морфологической, внешней комплексной, подстилающей литогенной, внешней воздушной.
В последние два десятилетия преимущественно в географических науках развернулась широкая дискуссия о соотношении понятий «экосистема», «геосистема» и «ландшафт».
А. А. Минц и В. С. Преображенский (1973) высказали мысль, что географ, исследующий экосистемы, смотрит на вещи с биологической точки зрения, как бы подразделяя систему на «дом» и «хозяина». Между тем геосистема признает равенство компонентов и поэтому более географична. Однако если рассматривать состав входящих в экосистему, геосистему или ландшафт биотических и абиотических элементов, то обнаруживается их тесное родство. Вместе с тем существуют принципиальные отличия между экосистемами и аналогичными им географическими понятиями. Это, во-первых, биоцентрический аспект при анализе связей в экосистемах и, во-вторых, обязательная пространственная ограниченность ландшафта или геосистемы.
Таким образом, «экосистема», «геосистема» и «ландшафт» — не синонимы. Термин «экосистема» мы употребляем в тех случаях, когда идет речь об охране биоты (включая и человека). Термины «геосистема» и «ландшафт» целесообразно использовать, когда всем компонентам природной среды уделяется одинаковое внимание.
В последние два десятилетия возникла еще одна терминологическая дискуссия: о соотношении двух биоцентрических понятий — «биогеоценоз» и «экосистема». Некоторые чехословацкие ученые считают их синонимами. По мнению авторов международного словаря «Охрана ландшафтов» (1982), понятие «экосистема» является по отношению к понятию «биогеоценоз» более общим, родовым, «Биогеоценоз — это такой тип экосистемы, в котором биотическое ядро представлено не отдельным организмом, а биоценозом, т. е. совокупностью различных организмов, тесно между собой связанных, а среда представлена косным организованным и территориально ограниченным целым — биотопом».
При разработке научных основ рационального природопользования, решении прикладных вопросов охраны природы, выделение экосистем и геосистем, на наш взгляд, сильно усложняет задачу. Для практических целей предпочтительней применять деление на ландшафты (природные территориальные комплексы). Мы не разделяем мнение авторов международного толкового словаря «Охрана ландшафтов» (1982) о том, что в географической литературе наблюдается тенденция к вытеснению понятия «ландшафт» термином «геосистема». Насколько первое широко применяется на практике, настолько второй плодотворно используется при решении теоретических вопросов. Достаточно упомянуть о таких классических работах отечественных географов, как «Ландшафтная география и вопросы практики» Ф. Н. Милькова (1966), «Наука о ландшафте» Д. Л. Арманда, «Прикладное ландшафтоведение» А. Г. Исаченко (1976), не говоря уже о многочисленных трудах ученых германоязычных стран и прибалтийских республик, где ведущее место в разработке как теоретических, так и прикладных основ природопользования принадлежит ландшафтной экологии.
Оперируя понятиями экологии и географии, нельзя смешивать экологический подход и содержание науки экологии. Как пишет А. Г. Исаченко, «сущность экологического подхода состоит в том, что предметы и явления объективной действительности рассматриваются как среда того или «иного субъекта», т. е. совокупность условий, влияющих на само существование или развитие этого «субъекта» (1980 б, с. 60). Экологический подход может и должен быть достоянием разных наук. И, видимо, отнюдь не экология должна разрабатывать общие принципы оптимизации природной среды и конкретные мероприятия, направленные на решение этой задачи. На наш взгляд, ландшафтоведение, вооруженное экологическими подходами и критериями (суть ландшафтной экологии), имеет для этого наибольшие перспективы.
Обобщая сказанное, необходимо отметить, что в настоящее время наблюдается активное взаимопроникновение географии и экологии. Это признается и географами, и экологами. Например, словацкий исследователь Я. Дрдош (1973) писал о внедрении географических критериев и географической методики в экологию. Некоторые экологи трактуют экосистему как географический объект. В связи с этим большой интерес представляет высказывание К. Тролля о том, что география и экология в конце концов сольются в единую науку — «ecosciense» (Troll, 1970). На наш взгляд, это слияние частично происходит в рамках ландшафтной экологии, когда на теоретической базе ландшафтоведения мы решаем задачи экологической оптимизации природной среды.