Тема 17. Основи картографування екологічних систем та ситуацій

 

Вид заняття: лекція

Час: 2 години

 

Навчальні питання:

 

1. Екологічні карти, їх класифікація і зміст.

2. Способи зображення екологічних процесів та об’єктів.

3. Технологія створення екологічних карт.

4. Методика аналізу екологічних процесів і явищ за допомогою карт.

 

 

Література

1. Артамонов Б.Б., Штангрет В.П. Топографія з основами картографії: Навчальний посібник. – Львів: Новий Світ-2000, 2006. –248 с.

2. Барановський В.А. Екологічна географія і екологічна картографія. – Національна академія наук України. Рада по вивченню продуктивних сил України. Київ: - Фітосоціоцентр. 2001, 250 с.

 

1. Екологічні карти, їх класифікація і зміст

Основними тематичними картами, на яких зображають територіальні особливості розвитку навколишнього природного середовища, є:

- «Геологічна карта»;

- «Геоморфологічна карта»;

- «Кліматична карта»;

- «Карта ґрунтів»;

- «Карта рослинності»;

- «Зоогеографічна карта»;

- «Карта природно-територіальних комплексів»;

- «Карта заходів щодо охорони природи» та ін.

На геологічних картах зображають особливості геологічної будови території (склад, вік та умови залягання гірських порід), корисні копалини тощо. Геологічні карти поділяють на карти корінних порід і карти антропогенових відкладень. Основним способом зображення явищ на геологічних картах є спосіб якісного фону. Кожному з геологічних періодів присвоєний свій колір. Різні відділи і яруси в кожній із систем зображають тонами, інтенсивність яких зростає в міру зростання віку порід.

Досить поширені карти клімату - загальні й галузеві (температур, опадів, тиску, вологості, тривалості без морозного періоду тощо). Географічні явища цих карт зображають способом ізоліній. Основою змісту загальних кліматичних карт є розкриття відмінностей в кліматі регіону на основі зображення цілого комплексу метеорологічних елементів. На загальних кліматичних картах кожний з елементів показують своїм способом і в своїх показниках. Кліматичні карти, як правило, дрібномасштабні.

Карти рослинності (геоботанічні) характеризують розміщення рослинних угруповань на певній території. Як і карти ґрунтів, вони бувають велико-, середньо - і дрібномасштабні. На великомасштабних картах способом якісного фону, в поєднанні із способами значків та ареалів, детально зображають розміри території кожного виду рослин, його положення, щільність, а також породи рослин, їх вік, експлуатаційні якості та санітарний стан. Особливу увагу приділяють поширенню реліктових та ендемічних рослин, їх місцезнаходженню, характеристиці окремих видів, точності у нанесенні контурів поширення певної рослинності.

Зоогеографічні карти бувають двох видів: карти, що розкривають географічні відмінності поширення окремих видів чи груп тварин, і карти фауністичного районування території. На картах першого виду явища зображають способами ареалів, значків, картодіаграм; на картах фауністичного районування - способами якісного фону (окремі фауністичні зони), ареалів (у межах кожної зони показують межі поширення окремих видів тварин), ліній руху (шляхи міграції окремих видів тварин, птахів) тощо.

На картах природно-територіальних комплексів показують географічні закономірності поширення окремих типів природних ландшафтів. Особливістю складання цих карт є те, що окремі типи ландшафтів виділяють на основі вивчення комплексу картографічних матеріалів у камеральних умовах, з наступним польовим обстеженням окремих найхарактерніших ділянок.

 

2. Способи зображення екологічних процесів та об’єктів

Для картографічного моделювання такого складного об’єкта як інтерактивна геосистема «суспільство-природа» необхідна система карт. Але це не виключає можливість і необхідність створення загальної або універсальної екологічної карти, яка потрібна для обґрунтування прийняття конкретних державних рішень з екологічної безпеки населення, а також для широкої екологічної освіти населення.

Змістом подібної карти має бути максимально повна і об’єктивна синтетична екологічна характеристика навколишнього середовища. Складність завдання визначається особливістю об’єкта дослідження - надзвичайною різноманітністю параметрів, що характеризують стан і якість навколишнього середовища.

Елементи аналітичних карт можуть бути джерелом складання комплексних карт. Шлях до складання такої карти полягає через синтез багатьох показників навколишнього середовища. Географічною основою цього синтезу може бути ландшафтна карта.

Слід розрізняти два аспекти картографічного відображення антропогенних елементів навколишнього середовища - це фіксація джерел різних антропогенних впливів і екологічний ефект такого впливу. Ці джерела діляться на площинні (фонові) і точкові.

Фонові пов’язані переважно з характером використання земель (сільськогосподарське, у тому числі штучне зрощення, внесення добрив, пестицидів) і на карті зображуються контурами;

Точкові - не відповідають масштабу карти і показуються на них переважно у вигляді точок. Точкові джерела викликані урбанізацією і промисловим виробництвом. До них можна також віднести лінійні техногенні аномалії, обумовлені впливом транспорту, зокрема нафто - і газопроводи. Антропогенні компоненти географічного середовища дуже різноманітні і показати їх на одній карті практично неможливо, тому, як правило, вибирають найбільш репрезентативні представники.

До головних антропогенних компонентів віднесені: господарське опанування земель, територіальна концентрація виробництва, щільність населення, забруднення природного середовища і здоров’я населення (точніше, захворюваність). Кожний з показників картографування є синтетичним за змістом і характеризує певну зону.

В процесі такого поділу території необхідно дослідити сутність географічної межі. Як відомо, межа - це те, по-перше, що розташоване між двома предметами і розділяє їх, по-друге - лежить навколо одного предмета і відокремлює його від інших. Найбільшу дискусію породжують уявні межі, що формуються у свідомості дослідника і не виражені на місцевості. До таких відносяться межі географічного районування. Для об’єктивізації на картах уявних меж важливе значення має побудова карт полів у ізолініях за вибраною шкалою картографованого параметра, що поділяє простір на реальні зони розподілу кількісних ознак за встановленими для них рівнями. Карти полів, як засіб моделювання дискретних явищ, відтворюють у псевдо ізолініях уявні межі абстрактних зон. Такі карти допускають оцінку своєї точності і служать для об’єктивізації районування шляхом суміщення меж з псевдо ізолініями вибраних значень.

Вони можуть будуватися двома способами. По-перше, основою для районування служить реальні межі політико-адміністративних, природно-сільськогосподарських, фізико-географічних та інших природних територіальних одиниць або уявна сітка регулярних квадратів тощо.

По-друге, районування виконується шляхом побудови ізоліній або псевдо ізоліній, яким надається значення граничних ліній. Поєднання математико-статистичного підходу і географічного аналізу дозволяє оцінити їх надійність.

На сьогодні, як правило, використовують обидва способи визначення уявних просторових меж, які поділяють територію на певні одиниці картографування, а саме: ареали, зони, райони.

Екологічні карти - це не тільки карти природи взагалі (ландшафтні, геоботанічні, ґрунтів тощо), а і карти організації відносин біоти, населення й середовища їх існування в системі «суспільство-природа». Вони вміщують антропогенну складову, досліджують не тільки зміни природного середовища, але і наслідки їх для людини. Залежно від суб’єкта оцінки ці карти можуть бути біо-, антропо- і геоекологічні.

Багатозначність відносин в системі «суспільство-природа» не може повністю і однозначно передаватись єдиною картою, тому, для вирішення конкретних завдань, необхідна система аналітичних і синтетичних карт.

Існуючий досвід екологічного картографування використаний при розробці теоретичних і методичних аспектів картографічного моделювання. Методичні підходи включають концептуальні основи атласного екологічного картографування, а також загальні принципи розробки синтетичної карти екоситуації в Україні.

Еколого-географічне картографування належить до проблемного тематичного картографування, яке вивчає і картографічне відображає проблеми, що виникають у процесі взаємодії суспільства і природи.

 

3. Технологія створення екологічних карт

 

Вже довгий час екологія уявляється не тільки як наука, але й ідеологія, яка пронизує всі науки та сфери людської діяльності. Основна її мета полягає в оптимізації взаємодії суспільства і природи, яка унеможливлює порушення рівноваги природних систем, а значить і умов життєдіяльності суспільства.

У географії є кризові теоретичні питання раціонального природокористування і охорони природи для розв’язання яких необхідно залучити концепції екології.

Це викликає необхідність інтеграції географічного і екологічного підходів для вирішення проблем оптимізації взаємодії суспільства і природи. Тому представники наук про Землю роблять спробу різними способами поєднати екологію з географією.

Зокрема виділяються такі точки зору:

- екологія розглядається як самостійна дисципліна в межах географічних наук (екологічна географія). У цьому випадку можна говорити про еколого-географічне картографування як один із напрямів тематичного географічного картографування;

- географія вбачається як частина більш великої екології, а саме геоекології (деякою загальною наукою про Землю), тому необхідно визнати, що географо-екологічні карти - це різновид екологічних карт;

- екологія сприймається як самостійна наука поза межами географії, але суміжна з нею. Виходячи з цього географічні і екологічні карти повинні існувати окремо і незалежно, що важко уявити. Тим більше що екосистеми не закріплені територіально, тобто такі карти не можуть існувати;

- екологія є сучасною географією, отже всі географічні карти залишаються такими, або перетворюються у геоекологічні. Оскільки об’єкти цих наук, екосистеми і геосистеми не є синонімічними поняттями, то це не відповідає дійсності. Більш правдивим є те визначення, що сучасна екологія наближається до географії.

Екологічний підхід у дослідженні геосистем має також ряд прикладних аспектів. Географія, яка користується екологічними критеріями оцінки, спроможна вирішити багато питань, що відносяться до охорони і оптимізації навколишнього середовища. Вони зводяться до управління геосистемами, що можливе лише на екологічній основі. Екологія, в широкому розумінні, є тим фільтром, через який належить пропустити географічну інформацію раніше, ніж її використати при вирішенні економічних питань.

Навколишнє середовище характеризується просторовою мінливістю, саме ця властивість має велике екологічне значення. Тому, географічне вивчення навколишнього середовища, можна вважати необхідною передумовою екологічних досліджень.

Важливою особливістю географічного дослідження є великі потенційні можливості системного підходу до вивчення природних і суспільних явищ, які можна повністю використати в ході міждисциплінарних екологічних досліджень.

Оскільки географія і картографія пов’язані з надорганізменими системами (тобто сукупностями організмів, а не людиною-індивідуумом чи однією рослиною або твариною, хоча існують плани-карти індивідуальних ділянок життєдіяльності окремої тварини), то об’єктами біоекологічного картографування є люди (населення) і оточуюче їх навколишнє середовище, рослини і тварини, які розглядаються в системі «суспільство-природа».

Географічний підхід - один з міждисциплінарних загальнонаукових підходів, різновидність просторово-системного підходу. Сутність його полягає в орієнтуванні на розгляд різнорідних об’єктів і явищ як територіально диференційованих, організованих та існуючих у просторі і часі систем.

Об’єктом географічних досліджень є різні територіальні утворення або явища (стан, відношення, процес) на земній поверхні (в ландшафтній оболонці), які відповідають важливим методологічним принципам географії (територіальності або геоторіальності, комплексності, конкретності і глобальності), картографуються, впливають на розвиток або стан ландшафтної оболонки, а також передбачають одержання нових знань (фактів, теорії) про цю оболонку (геоверсум). Таким критеріям відповідають географічні системи (геосистеми).

Таким чином, зусилля географії і екології спрямовані на вирішення проблеми збереження навколишнього середовища, а точніше просторово-часових особливостей взаємодії організмів із середовищем. Ця взаємодія відбувається в різних соціально-природних умовах, на рівні конкретних екосистем і геосистем, тобто на певній території. Це формує новий об’єкт дослідження - геоекосистему, що дає змогу для їх дослідження використовувати географічні підходи. При цьому аналіз і оцінка територіально диференційованих форм взаємодії людини з навколишнім середовищем його існування є найбільш актуальним для геоекології.

 

4. Методика аналізу екологічних процесів і явищ за допомогою карт

 

Головною специфічною ознакою геосистем є їх територіальна цілісність; зв’язки; стійка структура.

Кількість елементів системи та існуючі зв’язки між ними дають уяву про розміри системи. Описування елементів є вихідною базою для вивчення її цілісності, тобто внутрішньої єдності об’єкта.

Ці характеристики необхідно розуміти не в абсолютному, а у відносному значенні, оскільки сам об’єкт дослідження має багато зв’язків з навколишнім середовищем та існує в єдності з ним. Уява про цілісність об’єкта залежить від його вивченості і є історично перехідною.

Цілісність характеризується певними властивостями, найважливішими з яких є: структурність; функціональність; ієрархічність.

Під структурою геосистем розуміють її внутрішню організацію, взаємозв’язок компонентів. Серед багатьох тлумачень поняття «структура» картографію влаштовує визначення її, по-перше, як порядку розташування (побудови) елементів системи, по-друге, як стійкого зв’язку між елементами, що обумовлюють цілісність системи.

Дійсно, на карті відображається розміщення певних явищ і властиві їм взаємозв’язки. Наприклад, між гідрографією і рельєфом, населеними пунктами і транспортною мережею, промисловими підприємствами і їх ресурсною базою. Вони сприймаються при візуальному аналізі карти. Інші прийоми роботи з картою, наприклад, картометрія, підтверджує і кількісно характеризує структуру геосистем.

Терміни «функція» і «функціональність» також не мають однозначного визначення. Картографію задовольняє розуміння їх як активного взаємозв’язку елементів системи і відповідно самої системи для збереження і підтримання її ролі в системі більш високого рівня.

Функціонування може передаватися на картах динаміки природних явищ (наприклад, вітрів і течій) та соціально-економічних явищ (міграцій людей, потоків вантажів, енергії, інформації), на топографічних картах - динаміки ярів, пливунів, повеней тощо. Без дослідження функціонування на картах не можливо передавати розвиток і прогнозування геосистем.

Отже, структура (порядок і зв’язки елементів системи) і функціонування, як активність елементів, спрямованих на збереження систем відносяться до взаємодоповнюючих характеристик систем, оскільки через зв’язки реально розкривається цілісність об’єкта дослідження.

Єдність усіх структур складає організацію системи. При цьому внутрішні зв’язки більш сильніші, ніж між подібними компонентами за межами даної системи дослідження. Це дає змогу відокремити систему і встановити її межі. Критерієм останніх є сила зв’язків внутрішніх елементів системи, а також цієї системи з ідентичними зовнішніми.

Важливим етапом дослідження геосистеми є побудова графічної теоретичної декомпозиційної моделі системи, адекватної реально існуючому об’єкту. Для цього використовується елемент абстракції, який створюється з різною пізнавальною і експериментальною метою на основі емпіричних даних.

У процесі картографічного дослідження відбувається виділення, моделювання і аналіз головних елементів системи, синтез даних про окремо вивчені її елементи та їх зв’язки тощо. Але при цьому, системне картографування не може і не повинно прагнути до вичерпного зображення геосистем.

Навпаки, основна мета і значення картографування полягають в цілеспрямованому дослідженні компонентів структури, динаміки природних і соціально-економічних елементів для вирішення конкретного наукового та практичного завдання.

Багато завдань картографічного моделювання можна вирішувати за принципом «чорного ящика», коли окремі геосистеми або їх компоненти розглядаються як цілісність без декомпозиції і аналізу їх внутрішніх зв’язків та процесів, а карти лише відтворюють зовнішні фактори функціонування системи і його результати.

У випадку, коли необхідне поглиблене картографічне вивчення геосистем, слід виконати ряд умов:

- провести теоретичні розробки просторової і змістовної класифікації геосистем і науковий аналіз останніх;

- встановити для всіх розділів класифікації геосистем специфіки їх картографування, що передбачає відтворення основних компонентів і взаємозв’язків, а також особливості генералізації для кожного ієрархічного рівня;

- регулярно використовувати для дослідження складних геосистем метод поділу (при роздільному моделюванні її складових елементів, взаємозв’язків) паралельно з цілісним підходом.

Саме такий принцип використовується при складанні комплексних національних атласів.

Такі атласи - це не просто набір окремих географічних карт, а цілісна їх система, в межах якої карти пов’язані між собою і доповнюють одна одну. В серіях карт і атласі моделюються географічні системи, тобто сукупності природних і соціально-економічних об’єктів, відтворюються їх взаємозв’язки і взаємодія, особливості функціонування. Вони поєднуються у тематичних розділах і підрозділах системних картографічних видань.

На основі карт атласу можна будувати різноманітні додаткові, похідні моделі, що дозволяють проникнути глибше у суть явищ. Порівнюючи декілька карт атласу, можна дослідити взаємозв’язки явищ і навіть складати кореляційні карти, що важливо для еколого-географічного аналізу території. Залежно від мети такого аналізу можуть розроблятись різні варіанти карт щодо змісту і ступеня генералізації для однієї і тієї ж геосистеми, що особливо характерно для атласів і серій карт спеціального призначення.

У кожному конкретному випадку стратегія екогеографічних картографічних досліджень може бути різною. Вона значною мірою залежить від того, чи аналізуємо ми вже виділену геосистему, чи синтезуємо систему із досліджених елементів. Оскільки вихідні позиції неоднакові, то планування і організація дослідження також будуть різними. При цьому необхідно узгодження спостережень щодо території, часу, рівня дослідження, ступеня узагальнення, масштабу, мови.

Картографи, спрощуючи завдання, принцип системності нерідко замінюють систематичністю, відтворенням цілісної системи на єдиній карті - послідовним зображенням її складових на серії карт. Однак серія карт, навіть атлас, не обов’язково є відтворенням системи з її власними та інтегральними якостями.

Тому, принцип системного картографування потребує подальшого удосконалення. Це стосується також атласного картографування і вивчення системи за серіями карт різної тематики Проте не завжди зрозуміло, які саме карти складають повну серію. Це завдання з двома невідомими: з одного боку, воно залежить від ступеня вивчення геосистеми, а з іншого - від конкретної мети і можливостей картографічного дослідження.

 

Курс «Топографія з основами картографії»