Методика и организация форм участия географов в работах по преобразованию природы степей

В заключение следует сказать несколько слов о методике и организационных формах участия географов в работах по преобразованию природы степей.

Методы научно-исследовательской работы, обслуживающей столь сложное и многогранное мероприятие, несомненно могут и должны быть сами весьма разнообразны. Однако в соответствии с перечисленными выше задачами они естественно разделяются на четыре группы: экспедиционные, стационарные, лабораторные, теоретические.

Экспедиционный метод - наиболее старый, традиционный метод географической работы - отнюдь не потерял своего значения и в настоящее время. В частности, ему суждено сыграть существенную роль в подготовке работ по преобразованию природы.

Экспедиционный метод незаменим во всех тех случаях, когда надо установить и закартировать распределение в пространстве предметов и явлений, интересующих нас с точки зрения их величины, формы, расположения и тех свойств, которые уже изучены или могут быть изучены простыми способами и в короткий срок.

В данном случае основной задачей, отвечающей этим условиям, является составление карт специального и ландшафтного районирования. О некоторых приемах, позволяющих расширить эту задачу в направлении изучения процессов, уже упоминалось.

Территория, подлежащая обследованию в этих целях, огромна, а сроки, в которые оно должно быть выполнено, весьма коротки. Чтобы результаты районирования поступили в нужное время и в нужной форме и могли быть использованы практиками, экспедиции должны быть организованы весьма обдуманно и на основе совершенно определенных организационно-методических принципов. Такими принципами должны явиться прежде всего комплексность, высокая техническая оснащенность и рациональный выбор маршрутов.

Комплексность экспедиционных отрядов вытекает из комплексности самой задачи. Совместная работа различных специалистов — географов, почвоведов, гидрологов, геоботаников, зоогеографов и т. д. — необходима в силу того, что все элементы ландшафта должны изучаться в их взаимодействии. Отрыв их друг от друга был еще до известной степени терпим при ’’чисто научной” тематике, но при решении практических задач он совершенно недопустим.

Методика комплексных экспедиций еще мало разработана. Не раз случалось, что специалисты даже смежных отраслей работали бок о бок, но все же без всякой взаимной связи. При этом они только мешали друг другу и тянули ”воз” экспедиции в разные стороны. Можно надеяться, что в работе по полезащитному лесонасаждению сама конкретность задач не позволит создаться подобному положению. Однако для успеха комплексной работы придется приложить немало усилий.

Еще в подготовительный период каждый участник отряда должен предъявить ’’претензии” ко всем своим смежникам. Затем каждый, получив претензии, должен включить их в план своей работы. Разумеется, взаимные требования должны вытекать лишь из практических задач, поставленных перед экспедицией. ’’Клиринговые расчеты” должны производиться в поле на ходу, по мере накопления материала, а отнюдь не откладываться целиком на период камеральной обработки.

Программа работ каждого специалиста должна быть обсуждена и утверждена на производственном совещании отряда (а если их несколько, то всей экспедиции). При разработке программы всегда следует иметь в виду конечную цель: составление, помимо специальных карт, комплексной карты ландшафтного районирования.

Техника географических, и в частности экспедиционных, исследований отстает от стремительного роста промышленной и сельскохозяйственной техники в СССР. Чтобы успешно обслуживать запросы народного хозяйства, необходимо этот разрыв ликвидировать. Участие географов в проведении мероприятий по преобразованию природы степей является как раз удобным для этого случая. Нужно широко внедрять новую технику, так как, работая по старинке, кустарно, географы, несомненно, со своей частью задачи не справятся.

Важнейшим техническим средством, которое должно быть поставлено на вооружение экспедиций, является аэрофотосъемка. План преобразования природы степей не является планом некоторых частных технических мероприятий (по борьбе с эрозией и т.п.), но планом разумной организации территории (Сильвестров, 1938). Ясно, что проектирование этой организации должно вестись на наиболее совершенной и объективной картографической основе, которой в настоящее время может служить только аэрофотосъемка.

Как бы ни была интенсивна и самоотверженна работа экспедиционных отрядов, они не могут покрыть маршрутами всей территории степной и лесостепной зон. Выход из положения может быть только один: маршруты должны составляться как ключевые, а районирование остальной сходной по природным условиям территории, распределенной между полевыми отрядами, должно производиться путем аэровизуального обследования с последующим дешифрированием аэрофотоснимков.

В дешифрировании также пора сделать шаг вперед и от примитивных стереоскопов переходить к современным стереопланиметрам, многоламповым анаглифическим проекторам, допускающим сопряжение до пяти отпечатков одновременно, и другим совершенным приборам, освоенным нашей промышленностью, но почти не освоенным географическими учреждениями.

Трудно предусмотреть и перечислить все приборы и технические приспособления, которые могут и должны быть включены в снаряжение комплексных партий. Укажу лишь вкратце некоторые примеры.

Геодезические приборы общеизвестны. Многие из них необходимы для съемки профилей, разметки горизонталей на местности и прочих работ по составлению ключевых профилей и планов. Особенно широко будут использоваться в полевых партиях нивелиры и эклиметры.

Для гидрологической съемки и других целей чрезвычайно важно снабжение партий легким буровым инструментом, позволяющим быстро бурить скважины на глубину 4—5 м. Могут применяться буры с ручным и конным приводом. Было бы весьма ценно иметь буры с приводом от мотора грузового автомобиля.

Материал, собираемый экспедициями, стал бы практически гораздо более ценным, если бы отряды снабжались походными ящиками-лабораториями для простейших анализов почв и вод, термостатами и весами для определения запасов влаги в грунтах, почвах и растительности, а также приборами, в том числе электрическими, для измерения температуры и влажности почвы, атмосферы, растительности и т.д.

Первостепенное значение имеет экспедиционный транспорт. Чем серьезнее задачи экспедиции, тем тяжелее ее снаряжение. Каждый отряд должен иметь подвижную базу в виде грузовика (или моторной лодки при работе вдоль рек). Пешие маршруты в сторону от автомашины, которая не может везде пройти и обслужить всех участников отряда, всегда сохраняют свое значение, но и их следует облегчить: с этой целью на каждой машине целесообразно иметь несколько велосипедов.

Будничным средством географического обследования должна стать авиация, как она уже стала обычным средством геологоразведки. Наравне с ’’аэрогеологией” должна быть создана ’’аэрогеография”.

Наконец, следует добиваться производства высококачественного личного снаряжения (спецодежды, обуви, палаток, нагревательных приборов и др.), соответствующего требованиям, предъявляемым к экспедиционным работникам в отношении их выносливости и подвижности.

Выбор маршрутов, как уже упоминалось, связан с использованием аэрофотосъемки. Неключевыми должны быть только маршруты в районы лесных полос, которые по своей ограниченной площади и линейной форме могут быть обследованы и закартированы сплошь полевым способом. В остальных районах следует стремиться к сплошному обследованию наиболее сложных участков: развеваемых песков, долин больших рек и т.п.

На остальной территории маршруты должны составляться с таким расчетом, чтобы пересекать по возможности все типы ландшафтов, избегая длинных концов по однородной местности. Тогда каждый участок пути явится представителем более или менее значительной территории, которая может быть закартирована уже камерально на основании дешифрирования аэрофотоснимков, картографических, литературных и фондовых материалов.

При составлении маршрутов существенную пользу могут принести эрозионные карты С.С. Соболева и других авторов.

Количественные характеристики климата и речного стока не могут быть получены во время экспедиции. Между тем они обязательно должны быть учтены при ландшафтном районировании. Поэтому весьма важно, чтобы организации, ведущие полевые работы, имели в своем распоряжении материалы многолетних наблюдений метео- и гидросети. Желательно, чтобы каждый отряд еще до выезда в поле получал материалы всех таких станций, находящихся в его районе, и притом не в форме среднегодовых цифр, а в графиках годового хода основных метеорологических элементов.

Современное географическое исследование не может ограничиться описанием распределения в пространстве элементов ландшафта и ландшафтов в целом. Основным предметом его является процесс развития физико-географической среды, протекающий во времени и пространстве.

Между тем развитие ландшафтов во времени нельзя достаточно глубоко понять при экспедиционном методе работы. Чтобы проанализировать ход процесса, проникнуть в его механизм, количественно определить интенсивность, уловить направление и на основе всего этого разработать методы управления процессом, недостаточно произвести однократное наблюдение, увидеть и зафиксировать ландшафт в его статике.

Физико-географический процесс — это изменение состояния ландшафта в два соседних момента времени. Но так как никакие природные процессы не протекают прямолинейно, то интегральный результат нельзя получить и по двум последовательным наблюдениям. Для составления полного представления о процессе необходим длительный ряд наблюдений. Поэтому география с того момента, как она переросла стадию чисто пространственных описаний, неизбежно должна была прибегнуть к методу стационаров.

В эпоху сознательного преобразования природы стационарам суждено стать основной формой научной подготовки больших мелиоративных работ, первым примером которых является осуществление мероприятий по полезащитному лесонасаждению. Создание лесонасаждений стало технически возможным лишь после многолетней работы опытных лесных, овражных, сельскохозяйственных, метеорологических, гидрометрических и других станций, которые также являлись стационарами, но с более узкими, специальными задачами.

В последние годы строительство станций для систематического наблюдения над природой вступило в новую фазу. Возможность плановой организации территории, осуществляемой только в Советском Союзе и основанной на диалектическом методе, углубленное понимание всеобщности природных связей послужили причиной возникновения именно в СССР плодотворной идеи создания комплексных географических стационаров.

Подобно идее комплексных экспедиций, она быстро завоевала всеобщее признание. Однако практические достижения первых географических стационаров пока скромны, а организация их до последнего времени велась темпами, совершенно не соответствующими их теоретическому и народнохозяйственному значению.

План преобразования природы степей может послужить тем пробным камнем, на котором будет проверяться метод стационарных исследований. Поэтому очень важно с самого начала четко определить направление работы.

На основании приведенного выше обзора географических задач, решение которых является насущным для практики лесонасаждения и борьбы с эрозией, нетрудно выделить те из них, которые требуют стационарных наблюдений.

К ним относятся, во-первых, вопросы регулирования поверхностного и грунтового стока, вопросы испарения, снегозадержания, влияния леса на увеличение количества осадков, изменения режима рек, словом, вопросы баланса влаги.

Баланс влаги через скрытую теплоту испарения неразрывно связан с количеством солнечной радиации (Будыко, 1947). С ней же и с длинноволновой радиацией атмосферы через скрытую теплоту таяния связаны вопросы снегозадержания и вскрытия рек. От величины приходящей радиации и ее распределения по расходным статьям зависят транспирация и перегрев растительности (т.е. вопросы засухоустойчивости) и все явления микроклимата (заморозки, туманы, температурные инверсии и пр.). Таким образом, вторую группу вопросов, решаемых методом стационаров, составляют вопросы баланса тепловой энергии.

Третья группа вопросов, решение которых требует проведения длительных наблюдений, касается склоновой эрозии, выдувания, оврагообразования, заиления, селевых потоков, перевевания песков, изменения минерального, солевого и органического состава почв.

Все эти процессы с точки зрения экономики природы являются статьями баланса твердого вещества почвы и верхних слоев земной коры.

Наконец, последней группой вопросов, неразрешимых без помощи стационаров, являются вопросы биологические, связанные с акклиматизацией, ростом, продуктивностью и воспроизведением насаждаемых древесно-кустарниковых пород и их ’’подзащитных” — полевых культур.

В живой природе больше, чем в ’’неживой”, процессов, которые пока еще не могут быть выражены мерой и числом. Поэтому стационарные наблюдения над растительностью, подлежащие ведению ботаника, лесовода и агронома, менее тесно, чем предыдущие области, связаны с балансовым методом. Однако с общегеографической, а также народнохозяйственной точек зрения основной задачей является увеличение полезной продукции культурных растений и домашних животных, т.е. опять-таки улучшение баланса органического вещества (биомассы).

Все остальные балансы представляют собой служебные расчеты, имеющие целью выяснить обеспеченность этого последнего и главного баланса, точно так же, как все мероприятия по улучшению климата и борьбе с денудацией являются подсобными мероприятиями, призванными увеличить производительность сельскохозяйственных угодий.

Таким образом, задача, стоящая перед стационарами, заключается в изучении характерных параметров ландшафта, каковыми являются балансы влаги, тепла, почвогрунтов и органического вещества.

Такой вывод с неизбежностью вытекает из поставленной цели изучения природных процессов ради овладения ими. В конечном счете все процессы сводятся к движению различных видов веществ Земли, а всякое движение (в ограниченной части пространства) характеризуется , приходом и расходом материи и энергии.

Не следует бояться того, что количественный подход к анализу процессов заслонит от нас качественные различия, обусловливающие все разнообразие окружающей нас природы. Наоборот, умение учитывать количественную сторону процессов является сильнейшим орудием познания и предвидения качественных изменений, так как, как указывал Ф. Энгельс, ”в природе качественные изменения - точно определенным для каждого отдельного случая способом — могут происходить лишь путем количественного прибавления либо количественного убавления материи или движения (так называемой энергии)”.

Уточнение Ф. Энгельса ’’точно определенным для каждого отдельного случая способом” имеет первостепенное значение, так как указывает на необходимость в каждом случае рассматривать этот способ. В частности, исследование природы методом балансов теряет всякую ценность, если проставление цифры в любой графе прихода или расхода материи или энергии не сопровождается выяснением способа возникновения этого прихода или расхода, т.е. выяснением механизма процесса. Под механизмом здесь понимается совокупность физических, химических и биологических закономерностей, которым подчиняется и которыми регулируется данный процесс.

Я остановился подробно на вопросе о физико-географических балансах, чтобы разъяснить ошибочность некоторых, еще имеющих хождение - мнений по этому вопросу. В географической литературе и выступлениях географов встречаются утверждения, что физико-географические балансы отражают только статику ландшафта, являются неверной абстракцией, не имеют никакого практического значения и т.п.

Существование таких мнений основано на непонимании метода одними географами и на ошибках в использовании его — другими. Выяснение истинной сущности метода балансов как весьма универсального, хотя и служебного метода подытоживания результатов наблюдений в природе имеет первостепенное значение. Неясность в этом вопросе может привести к дезориентации, бесперспективности и разнобою в работе стационаров как раз тогда, когда она должна проводиться особенно четко и целеустремленно.

Метод стационаров включает как пассивное наблюдение, так и активный эксперимент в природе. В обоих случаях физико-географические процессы встают перед нами во всей своей сложности. Между тем для большего понимания взаимодействий, проявляющихся в сложном явлении, необходимо сперва разложить его на более простые, выделить элементарные связи, абстрагироваться от вторичных воздействий, всегда изобилующих в естественных условиях. Абстракция неизбежна на известной стадии исследования.

На этой стадии большое значение приобретает метод лабораторных экспериментов. В географии — это дело новое, но оно имеет большие перспективы (Арманд, 19486, в). Только в лаборатории можно корреляционные, статистические связи свести к почти функциональным, отражающим ту или иную закономерность в чистом виде (Арманд, 1949в).

Только в лаборатории можно быстро и просто, дешевыми средствами видоизменять условия протекания процесса, например при изучении поверхностной эрозии менять тип почвы, уклон, длину склонов, интенсивность осадков и т.д. Только в лаборатории можно крупным планом, через микроскоп наблюдать процессы, лежащие в основе крупных и массовых явлений природы. Наконец, в лаборатории наиболее удобно изучать ускоренные и замедленные процессы с помощью ускоренной или замедленной киносъемки (Гуссак, 1948; Фидман, 1948а).

Тематика лабораторных экспериментов, призванных обслуживать работы по преобразованию природы степей, велика и несомненно будет все время расширяться. Можно указать несколько основных тем, которые уже назрели и должны быть включены в программу в первую очередь.

Укажу на некоторые основные вопросы:
- испытание почв и грунтов, различных по генезису, петрографическому составу и физическому состоянию, на инфильтрационную способность, сопротивляемость размыванию, выдуванию, удару капель и т.д.;

- движение солей, коллоидов и органических веществ в почве;
- исследование всех прочих физических и химических свойств почв (Виленский,1938);
- замерзание и оттаивание почв;

- формы и интенсивность склоновой эрозии при различных условиях рельефа и климата;
- движение взвешенных и донных наносов;
- турбулентность водных потоков;

- формирование русла под воздействием потока (Великанов, 1947);
- турбулентность воздушного потока при различной шероховатости подстилающей поверхности;
- несущая способность воздушного потока;
- формирование аккумулятивного - эолового-рельефа.

Из этого списка видно, что ведущее место в лабораторном эксперименте занимают гидродинамическая и почвоведческая тематики. Вслед за ними идет геоморфология. Значение геоморфологических экспериментов в настоящее время лимитируется неразработанностью геоморфологической теории подобия, вследствие чего при экстраполяции лабораторных опытов на природу можно делать лишь качественные выводы. Однако и это существенно важно.

Представляется вероятным, что качественные закономерности формирования русел, полученные в лаборатории, можно распространять на настоящие реки во всех тех случаях, когда экспериментальные потоки сами формировали свои русла в размываемых грунтах. Геометрического подобия здесь, конечно, не получается. Создавая реки различной величины, природа моделирует сама себя с искажением вертикального масштаба (Рыбкин, 1947). Можно полагать, что высказанное предположение справедливо не только для потоков, но и для других агентов, формирующих рельеф.

Необходимо подчеркнуть, что возможные уже и сейчас геоморфологические эксперименты должны быть количественными в смысле измерения всех элементов подопытного процесса. Но они еще не могут быть количественными в смысле получения с их помощью данных для расчета величины и формы элементов рельефа, создаваемых аналогичным процессом в природе.

Большая часть экспериментальных работ в области биологии (экологии, физиологии, генетики) самым тесным образом связана с рассматриваемой проблемой, но по специфичности своей методики выходит за рамки компетенции географов, хотя и представляет для них несомненный интерес.