Экспериментальная географическая экология

Ý.Ã. ÊÎËÎÌÛÖ
ÝÊÑÏÅÐÈÌÅÍÒÀËÜÍÀß
ÃÅÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÀß
ÝÊÎËÎÃÈß
Çàïèñêè ãåîãðàôà–íàòóðàëèñòà 

RUSSIAN AСADEMY OF SCIENCE
Institute of Ecology                          Institute of Basic
of the Volga River Basin 
Biological Problems
E.G. Kolomyts
EXPERIMENTAL
GEOGRAPHICAL
ECOLOGY
The Records of Geographer–Naturalist
KMK Scientifi
 c Press Ltd
Moscow ↂ 2018

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
Институт экологии 
Институт фундаментальных
Волжского бассейна                      проблем биологии
Э.Г. Коломыц
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ
ЭКОЛОГИЯ
Записки географа–натуралиста
Товарищество научных изданий КМК
Москва ↂ 2018

УДК 502.5+574.9
ББК 20.1+26.82
К61
Ответственные редакторы:  
академик РАН В.А. Шувалов,
 
 
 
 
член-корреспондент РАН Г.С. Розенберг
Рецензент:  
 
член-корреспондент РАН А.А. Тишков
Экспериментальная географическая экология. Записки географа-натуралиста = Expe 
rimental geographical ecology. The Records of Geographer-Naturalist / Э.Г. Коломыц [отв. ред. В.А. 
Шувалов, Г.С. Розенберг]; Рос. акад. наук, Ин-т экологии Волжского бассейна, Ин-т фундамент. 
проблем биологии. – М. : Товарищество науч. изданий КМК. 2018. 716 с.
Изложена авторская парадигма экспериментальной географической экологии и ее сердцевины – экологии ландшафтной. Описаны созданные автором эмпирико-статистические модели и 
разработанные на их основе эколого-географические концепции. Они раскрывают механизмы 
формирования ландшафтно-экологических систем регионального и локального уровней, их 
естественную и антропогенную динамику, а также эволюционные тенденции. Ландшафтноэкологический анализ проведен на конкретных примерах, с применением методов эмпирической имитации расчетных прогнозируемых ситуаций. В созданных моделях географическая 
экология приобретает эффективный формализованный инструмент анализа и прогноза, который использует методы дискретной математики для обработки и обобщения массового эмпирического материала, получаемого при полевых и камеральных ландшафтных исследованиях.
The author's paradigm of experimental geographical ecology and its core — landscape ecology — has 
been set forth. The empirical statistical models created by the author and the ecological geographical 
concepts developed on their basis are described. They disclose the mechanisms of formation of 
regional- and local-level landscape-ecological systems, their natural and anthropogenic dynamics and 
evolutionary trends. The landscape ecological analysis was performed using specifi
 c examples, and 
empirical simulation techniques for the estimated prognostic situations. In the constructed models, 
geographical ecology acquires an eff
 ective formalized tool for analysis and prediction using the 
methods of discrete mathematics for the processing and generalization of bulk empirical data obtained 
from fi
 eld and laboratory landscape studies.
© Э.Г. Коломыц, текст, иллюстрации, 2018
ISBN 978-5-907099-46-3   
© Товарищество научных изданий КМК, издание 2018

Моим незабвенным учителям
Гавриилу Дмитриевичу Рихтеру
и Владимиру Сергеевичу 
Преображенскому
посвящаю
Автор

Если я видел дальше других, то потому, 
что стоял на плечах гигантов.
Исаак Ньютон
Всякая истина проходит в человеческом
уме три стадии: сначала — какая это чушь!; 
затем — в этом что-то есть; наконец — 
кто же этого не знает!
Александр Гумбольт
Дар фантазии значит для меня больше,
чем моя способность впитывать знания.
Альберт Эйнштейн

ВВЕДЕНИЕ
Предмет экспериментальной геоэкологии
Кто дорожит жизнью мысли, тот знает очень 
хорошо, что настоящее образование есть только 
самообразование и что оно начинается только с 
той минуты, когда человек, распростившись со 
всеми школами, делается полным хозяином  своего 
времени и своих занятий. 
Д.И. Писарев
Сближение комплексной физической географии с экологией — одна из основных тенденций современного развития наук, изучающих природную среду. 
Эта тенденция открывает новые перспективы исследования природных режимов 
с использованием экспериментальных методов и системно-структурного анализа окружающей среды с целью оптимизации природы в ресурсном и экологическом отношениях (Сочава, 1974), а также для разработки методологии и способов 
охраны природной среды и ландшафтного планирования (Ruzicka, Miklos, 1982; 
Demek, 2000; Антипов и др., 2002). 
Еще в 1952 г., излагая принципы геоботанических исследований, Л.Г. Раменский писал: «Экология — это единственный язык в нашей области, на основе которого только и возможно достижение подлинно комплексного охвата предмета 
в его многообразии и единстве» (1971, с. 157). Уже стала признанной трактовка 
экологии «…как науки о структуре и функциях природы» (Одум, 1975, с. 10), что 
весьма созвучно задачам учения о геосистемах (Сочава, 1970, 1978). Синтез этих 
научных направлений привел к становлению ландшафтной экологии (Д.Л. Арманд, 1975; Forman, Gordon, 1986; Forman, 1997; Виноградов, 1998; Розенберг и 
др., 1999; Wu, Hobbs, 2002), одна из основных задач которой состоит в изучении 
структуры и функционирования природных комплексов локального уровня (Охрана…, 1982). 
Хотя современная ландшафтная экология выходит далеко за топологические 
рамки и рассматривается как наука, изучающая функциональное единство пространственных структур абиотических, биотических и антропогенных компонентов любой размерности (Lezer, 1997; Naveh, 2000), мы будем придерживаться 
первоначального, классического определения этой науки. По отношению же ко 
всей полимасштабной системе природных комплексов, начиная с ландшафтных 
фаций (биогеоценозов) и кончая зонально-поясными и крупными региональными 

Э.Г. Коломыц  Экспериментальная географическая экология
единицами континентальной биосферы, примем более общее понятие географической экологии.
«Время «лоскутной экологии» стремительно проходит, уступая место комплексному (сейчас говорят «системному») подходу к описанию процессов и явлений» (Шитиков и др., 2008, с. 215). Системный подход предполагает использование в исследовательском процессе весьма широкого понятия — организации, 
организованности ландшафтов или экосистем. Это понятие включает две взаимосвязанные части: 1) внутреннюю упорядоченность, согласованность и взаимодействие частей (элементов) целого; 2) совокупность процессов поведения 
(функционирования), управления и саморегуляции на каждом структурном уровне. Географический аспект организации систем состоит в поиске механизмов соединения разнородных по генезису, субстратным свойствам и темпам изменения 
природных компонентов, а также комплексов низшего ранга в единое целостное 
образование (Преображенский, 1986; Moss, 1999). Анализ связей внутри гео(эко-)
системы и между системами составляет суть самого ландшафтно-экологического 
исследования. 
Основным источником данных для ландшафтного анализа у зарубежных 
специалистов считается дистанционное зондирование, а в качестве теоретической структуры предлагается «иерархическая динамика участков (HPD)» для решения проблем гетерогенности масштаба, соседства, близости или гомогенности 
(Hay et al., 2001; Burnett, Blaschke, 2003). Главное внимание уделяется эффектам 
взаимодействия пространственной структуры и экологических процессов (Pickett, 
Cadenasso, 1995), причем учитывается, что отношения структура – процесс зависят от масштаба. Это лежит в основе парадигмы иерархической динамики пространственных единиц (Wu, David, 2002). 
За последние десятилетия ландшафтная экология превратилась в «глобальную науку» (Wu, Hobbs, 2002), с двумя основными подходами — биоэкологическим и геоэкологическим (Moss, 1999). Тем не менее, вполне резонно мнение 
(Farina, 1998) о том, что ландшафтная экология не может служить всеобъемлющей наукой об окружающей среде.
Эффективность экологического подхода к изучению природы состоит в том, 
что, во-первых, исследуется весь замкнутый контур прямых и обратных связей в 
системе объект – среда (причем, не только ближайших, непосредственных, но и 
отдаленных, опосредованных), а во-вторых, появляется возможность прогнозировать состояние нужных природных компонентов при антропогенном нарушении 
тех или иных звеньев экологических связей. 
Последнее обстоятельство следует подчеркнуть особо, так как необходимость 
широкого внедрения экологической концепции в науки о Земле, в практику мониторинга (Израэль, 1984) обусловлена возрастающей энерговооруженностью человечества и происходящим на наших глазах резким скачком техногенного воздействия человека на природу. Поскольку проблема состоит в сохранении не только 
биокомпонентов ландшафта, но и других жизненно важных для человека природ

Введение 
9
ных ресурсов (чистой атмосферы, природных вод, земных недр и т.д.), то можно говорить об экологии ландшафта в целом, включая и человека как биологического и социального индивида, т.е. — о геоэкологии. Хотя понятие геоэкологии 
было предложено К. Троллем в 1968 г., содержание этого понятия было раскрыто 
В.В. Докучаевым и Г.Ф. Морозовым еще 100 лет назад (Исаченко, 1971). 
В географии обосновано положение о целесообразности и эффективности 
применения экологического подхода при изучении наземных систем любой физической природы (Минц, Преображенский, 1973). Это положение позднее было 
развито в обобщающем учебном пособии А.Г. Исаченко (2003), где рассмотрены 
принципы и методы эколого-географических исследований, включая анализ антропогенной трансформации ландшафтов и их устойчивости к техногенным нагрузкам. Автором проведено эколого-географическое районирование России и 
дан обзор современного состояния ландшафтов по крупным регионам страны. 
В то же время географо-генетический подход широко внедряется в практику 
исследования сообществ растений и животных. Например, современная лесная 
типология опирается на закономерности структуры и эволюции природных ландшафтов как на необходимый методологический фундамент при разработке общей 
теории лесообразовательного процесса (Колесников, 1967; Рысин, 1980).
Внедрение экологического подхода во многие естественные науки связано 
со все большим пониманием роли биологических компонентов ландшафта в его 
стабилизации и саморегулировании, а также с резким обострением в последние 
десятилетия проблемы охраны природы в условиях мировой научно-технической 
революции и мощных социальных и культурных сдвигов в человеческом обществе. Развитие геоэкологической концепции выражается не только в наполнении 
старого понятия «ландшафтоведение» новым экологическим содержанием, но и 
в стремлении наметить первые шаги на пути создания конструктивно-преобразовательного направления в науках о Земле, в частности в географии и биологии 
(Герасимов, 1985).
В англоязычной литературе, особенно американской, предлагается сместить 
центр тяжести исследований с пространственных структур на природные процессы, порождающие эти структуры. Этот постулат выдается как провозглашение 
нового этапа развития ландшафтной экологии (Forman, Gordon, 1986; Neill et al., 
1988; Forman, 1995; Farina, 1998; Wu, Hobbs, 2007; и др.). Подобные утверждения 
зарубежных коллег, мало знакомых с русскоязычной литературой, могут вызвать 
только недоумение. 
Следует напомнить, что начало именно такого (генетического) направления 
в природной географии было положено В.В. Докучаевым (1881), и оно доминировало с первых же этапов развития отечественного ландшафтоведения, а затем 
ландшафтной экологии (Высоцкий, 1909, 1949; Раменский, 1971 (1930); А.Д. Арманд, 1967, 1975; Н.А. Солнцев, 2001 (1949); и др.) и биогеоценологии (Сукачев, 
1960, 1972). Эти фундаментальные отечественные работы кардинально отличались от работ американо-западноевропейского хорологического (геттнеровского) 

Э.Г. Коломыц  Экспериментальная географическая экология
направления, которому неоправданно приписывается «период классической ландшафтной экологии» (Forman, Gordon, 1986; McGarigal, Marks, 1995; Хорошев и 
др., 2006, 2016; Хорошев, 2013; и др.).
В частности, проблемы описания пространственных структур через пространственные процессы в достаточно полной форме была поставлена И.П. 
Герасимовым (1986) еще в 1964 г. в его неодокучаевской парадигме в почвоведении: «среда (факторы почвообразования) – почвенные процессы (генезис) – 
свойства почвы», — при решении вопросов классификации почв и почвенного 
картографирования. Аналогичная функциональная триада «условия – процесс 
– структура» позднее была положена нами в основу концептуальной модели 
географического экотона как иерархической системы управления (Коломыц, 
1987). Фундаментальное значение имеет теория А.А. Григорьева (1966) о многоплановом, но целостном по своей сущности физико-географическом процессе, 
формирующем зонально-поясную структуру географической оболочки. Глобальные биосферные процессы, создававшие основные природно-территориальные 
структуры Земли на всех этапах ее геологического развития, раскрыты в трудах 
М.И. Будыко (1975, 1984). На локальном и субрегиональном уровнях следует 
отметить концептуальные положения В.Б. Сочавы (1962, 1978) об эволюции и 
динамике геосистем, их факторально-динамических рядах и режимах саморегуляции, обусловленных взаимодействием гидротермики почв с растительностью. 
Еще раньше влияние местных гидроэдафических режимов на растительные сообщества в различных геоморфологических условиях было детально изучено Г.Н. 
Высоцким (1909, 1949) и Г.И. Танфильевым (1953). Д.Л. Арманд (1967, 1975) выделял особое физико-экологическое направление в ландшафтоведении, где изучается вещественно-энергетические ландшафтообразующие процессы. Им же был 
предложен термин «геофизика ландшафта». Наконец, нельзя не упомянуть фито-эдафические аспекту учения Г.Ф. Морозова о лесе (1949), геоморфологические 
и климатические комплексы типов лесных сообществ Б.П. Колесникова (1956), а 
также выдвинутую В.Н. Сукачевым (1975) и развитую С.М. Разумовским (1981) 
концепцию экогенетических (демутационных) смен и экзогенных (филоценогенетических) преобразований биогеоценозов.
Многолетний научный поиск автора в области географической (ландшафтной) экологии опирается именно на этот богатейший опыт отечественного естествознания. Все содержание данной монографии представляет собой 
определенный логически упорядоченный ансамбль базовых и прогнозных эмпирико-статистических моделей и разработанных на их основе концепций, раскрывающих механизмы формирования ландшафтно-экологических систем как 
регионального, так и локального уровней, их естественную и антропогенную 
динамику, а также эволюционные тенденции (в геологических масштабах эволюции биосферы). Ландшафтно-экологический анализ проведен на конкретных 
примерах, с привлечением массы полевого фактического материала, в отличие от 
гораздо менее содержательных данных дистанционного зондирования, которыми