Кіріспе
Қоршаған ортадағы экологиялық процестер мен нақты экожүйелер арасындағы байланыстарды зерттейтін ғылым – ландшафт экологиясы. Бұл ғылым әртүрлі ландшафттық масштабтарда, кеңістіктік үлгілердің дамуында және ғылыми зерттеулер мен саясаттың ұйымдастыру деңгейлерінде осы байланыстарды зерттеуге және жақсартуға бағытталған. Қысқасы, ландшафт экологиясын биологиялық және геоарнайылық әртүрліліктің синергиялық нәтижесі ретінде "ландшафт әртүрлілігі" ғылымы деп атауға болады. Жүйелік ғылымның маңызды саласы ретінде ландшафт экологиясы табиғи және әлеуметтік ғылымдардағы биофизикалық және талдамалық тәсілдерді гуманистік және тұтас көзқараспен үйлестіреді. Ландшафттар – кеңістікте гетерогенді географиялық аймақтар, олар орман, шалғын және көлдер сияқты салыстырмалы түрде табиғи жер және су экожүйелерінен бастап, ауыл шаруашылығы және қалалық орта сияқты адамның үстемдік ететін орталарға дейін, әртүрлі өзара әрекеттесетін учаскелермен немесе экожүйелермен сипатталады. Ландшафт экологиясының ерекшелігі – оның үлгі, процесс және масштаб арасындағы қарым-қатынасқа назар аударуы, сондай-ақ кең ауқымды экологиялық және қоршаған орта мәселелеріне бағытталғандығы. Бұл биофизикалық және әлеуметтік-экономикалық ғылымдардың интеграциясын қажет етеді. Ландшафт экологиясының негізгі зерттеу тақырыптарына ландшафт мозаикасындағы экологиялық ағындар, жерді пайдалану және жер жамылуының өзгеруі, масштабтау, ландшафт үлгілерін талдауды экологиялық процестермен байланыстыру, ландшафтты сақтау және тұрақты даму жатады. Сондай-ақ, ландшафт экологиясы ландшафт әртүрлілігіне адамның әсерінің эпидемияларды тудыруы мүмкін жаңа адам патогендерінің пайда болуы мен таралуындағы рөлін зерттейді.
Landscape ecology is the science of studying and improving relationships between ecological processes in the environment and particular ecosystems. This is done within a variety of landscape scales, development spatial patterns, and organizational levels of research and policy. Concisely, landscape ecology can be described as the science of "landscape diversity" as the synergetic result of biodiversity and geodiversity. As a highly interdisciplinary field in systems science, landscape ecology integrates biophysical and analytical approaches with humanistic and holistic perspectives across the natural sciences and social sciences. Landscapes are spatially heterogeneous geographic areas characterized by diverse interacting patches or ecosystems, ranging from relatively natural terrestrial and aquatic systems such as forests, grasslands, and lakes to human dominated environments including agricultural and urban settings. The most salient characteristics of landscape ecology are its emphasis on the relationship among pattern, process and scales, and its focus on broad scale ecological and environmental issues. These necessitate the coupling between biophysical and socioeconomic sciences. Key research topics in landscape ecology include ecological flows in landscape mosaics, land use and land cover change, scaling, relating landscape pattern analysis with ecological processes, and landscape conservation and sustainability. Landscape ecology also studies the role of human impacts on landscape diversity in the development and spreading of new human pathogens that could trigger epidemics.
Терминология
Неміс тіліндегі Landschaftsökologie – яғни ландшафт экологиясы – терминін неміс географы Карл Тролл 1939 жылы енгізді. Ол осы терминологияны және ландшафт экологиясының көптеген бастапқы тұжырымдамаларын өзінің ерте жұмыстарының аясында әзірледі, ол қоршаған орта мен өсімдік арасындағы өзара әрекеттесуді зерттеу үшін әуе суреттерін түсіндіруді қолданудан тұрды.
Түсіндірме
Гетерогендік – ландшафттың бөліктерінің бір-бірінен қаншалықты ерекшеленетінін өлшейтін шама. Ландшафт экологиясы осы кеңістіктік құрылымның ландшафт деңгейіндегі организмдердің санына, сондай-ақ ландшафттың жалпы мінез-құлқы мен қызмет етуіне қалай әсер ететінін зерттейді. Бұл ландшафттың ішкі құрылымының, яғни үлгісінің организмдердің функцияларының үздіксіз процесіне тигізетін әсерін зерттеуді қамтиды. Ландшафт экологиясы ландшафттың дизайны мен архитектурасына қолданылатын геоморфологияны да қамтиды. Геоморфология – геологиялық формациялардың ландшафт құрылысына қалай жауапты екенін зерттейтін ғылым.
Теорияның дамуы
Ландшафтық экологияның негізгі теорияларының бірі МакАртур және Уилсонның "Арал биогеографиясының теориясы" еңбегінен бастау алды. Бұл жұмыста аралдардағы биологиялық әртүрлілік материктен қоныстанудың бәсекелестік күштері мен кездейсоқ жойылудың нәтижесі ретінде қарастырылған. Арал биогеографиясының ұғымдары Левинстің метапопуляция моделі арқылы (мысалы, ауыл шаруашылығы ландшафтындағы орман участаларына қолданылуы мүмкін) физикалық аралдардан абстрактілі мекендеу орталарына жалпыландырылды. Бұл жалпылау ландшафтық экологияның дамуына серпін берді, себебі табиғатты қорғау саласындағы мамандарға мекендеу ортасының фрагментациясының популяцияның сақталуына қалай әсер ететінін бағалауға жаңа құрал ұсынды. Ландшафтық экологияның соңғы жылдардағы өсуі географиялық ақпараттық жүйелердің (ГИС) дамуымен және кең аумақты мекендеу орталары туралы деректердің (мысалы, қашықтан сезілген деректер) қолжетімділігімен байланысты.
Даму пән ретінде
Ландшафт экологиясы Еуропада адам басымдығымен қалыптасқан ландшафттарды жоспарлау тарихынан дамыды. Солтүстік Америкада жалпы экология теориясының концепциялары біріктірілді. Жалпы экология теориясы және оның тармақтары иерархиялық құрылымда ұйымдастырылған (әдетте, экожүйелер, популяциялар, түрлер және қауымдастықтар ретінде) біртекті, бөлек қоғамдық бірліктерді зерттеуге бағытталған болса, ландшафт экологиясы кеңістік пен уақыттағы әртүрлілікке негізделді. Ол жиі теория мен түсініктерді қолдануда адамның әрекетінен туындаған ландшафт өзгерістерін қамтиды. 1980 жылға қарай ландшафт экологиясы жеке, қалыптасқан ғылым саласы болды. 1982 жылы Халықаралық ландшафт экологиясы қауымдастығы (IALE) құрылды. Naveh және Lieberman, Forman және Godron сияқты маңызды кітаптар пәннің ауқымын және мақсаттарын анықтады. Форман Субъективті түрде анықталған ландшафт бірліктерінің пәнаралық талдауы (мысалы, Неф мектебі): Ландшафттар жерді пайдаланудағы біркелкілік тұрғысынан анықталады. Ландшафт экологиясы ландшафттың адам қоғамы үшін функционалдық тұрғысынан табиғи әлеуетін зерттейді. Бұл әлеуетті талдау үшін бірнеше табиғаттану ғылымдарына сүйену қажет. Ландшафт деңгейіндегі топологиялық экология: «Ландшафт» – өзара әрекеттесетін экожүйелердің (орман, шалғын, батпақ, ауылдар және т.б.) кластерінен тұратын гетерогенді жер аумағы, ол ұқсас нысандармен қайталанады. Ландшафттар адамның қабылдауы, өзгертуі және т.б. шамамен километрлік кеңістіктегі аумақтар екені нақты айтылған. Ландшафт экологиясы ландшафттың экожүйелерінің ерекше белгілерін сипаттайды және түсіндіреді, сондай-ақ олардың құрамдас бөліктері арасындағы энергия, минералдық заттар мен түрлердің ағынын зерттейді, бұл жерді пайдалану мәселелерін шешу үшін маңызды білім береді. Организмге бағытталған, көп деңгейлі топологиялық экология (мысалы, Джон А. Виенс): Тролл, Зонневельд, Наве, Форман және Годрон сияқты ғалымдардың көзқарастарына қарсы тұрып, ландшафт және ландшафт экологиясы адамның қабылдауынан, мүддесінен және табиғатты өзгертуінен тәуелсіз анықталады. «Ландшафт» – масштабқа қарамастан, кеңістіктік үлгілер экологиялық процестерге әсер ететін «шаблон» ретінде анықталады. Ландшафтты құрайтын анықтамалық нүкте зерттелетін түрлер болып табылады, адамдар емес. Биологиялық ұйымның ландшафт деңгейіндегі топологиялық экология (мысалы, Urban және басқалар): Экологиялық иерархия теориясы негізінде табиғаттың көп деңгейде жұмыс істейтіні және ұйымдық құрылымның әртүрлі деңгейлерінің бар екендігі болжанады, олар өзара байланысты және ішкі құрылымды иерархия құрайды. Атап айтқанда, экожүйе деңгейінен жоғары экожүйелер арасындағы өзара әрекеттесудің жоғары қарқындылығымен, өзара әрекеттесудің нақты жиілігімен және әдетте, сәйкес кеңістіктік масштабпен анықталатын ландшафт деңгейі бар екені айтылады. Ландшафт экологиясы – функционалдық тұрғыдан байланысқан көп түрлі экожүйелердің ұйымдастырылуы мен өзара әрекеттесуіне кеңістіктік және уақытша үлгілердің әсерін зерттейтін экология. Табиғи және әлеуметтік ғылымдар мен гуманитарлық ғылымдарды пайдалана отырып, әлеуметтік-экологиялық жүйелерді талдау (мысалы, Leser; Naveh; Zonneveld): Ландшафт экологиясы – адам қоғамы мен олардың ерекше ортасы арасындағы байланысты зерттейтін, әртүрлі табиғи ғылымдарды ғана емес, сонымен қатар әлеуметтік ғылымдар мен гуманитарлық ғылымдарды пайдаланатын пәнаралық ғылым ретінде анықталады. Бұл тұжырымдама әлеуметтік жүйелердің қоршаған ортаның экологиялық жүйесімен байланысты екеніне және екі жүйе бірлесіп «ландшафт» деп аталатын эволюциялық, өзін-өзі ұйымдастыратын бірлікті құрайды деген болжамға негізделген. Қоғамдардың мәдени, әлеуметтік және экономикалық аспектілері жаһандық экологиялық иерархияның ажырамас бөлігі ретінде қарастырылады, ал ландшафттар физикалық («геосфералық») және рухани («ноосфералық») сфераларды қамтитын «жалпы адам экожүйесінің» (Naveh) айқын жүйелері болып табылады. Өмірдің мәдени мағынасымен басшылыққа алған экология (көбінесе тәжірибеде қолданылады, бірақ анықталмаған, мысалы, Hard; Trepl).
Interdisciplinary analysis of subjectively defined landscape units (e. g. Neef School): Landscapes are defined in terms of uniformity in land use. Landscape ecology explores the landscape's natural potential in terms of functional utility for human societies. To analyse this potential, it is necessary to draw on several natural sciences. Topological ecology at the landscape scale 'Landscape' is defined as a heterogeneous land area composed of a cluster of interacting ecosystems (woods, meadows, marshes, villages, etc.) that is repeated in similar form throughout. It is explicitly stated that landscapes are areas at a kilometres wide human scale of perception, modification, etc. Landscape ecology describes and explains the landscapes' characteristic patterns of ecosystems and investigates the flux of energy, mineral nutrients, and species among their component ecosystems, providing important knowledge for addressing land use issues. Organism centered, multi scale topological ecology (e. g. John A. Wiens): Explicitly rejecting views expounded by Troll, Zonneveld, Naveh, Forman & Godron, etc., landscape and landscape ecology are defined independently of human perceptions, interests, and modifications of nature. 'Landscape' is defined – regardless of scale – as the 'template' on which spatial patterns influence ecological processes. Not humans, but rather the respective species being studied is the point of reference for what constitutes a landscape. Topological ecology at the landscape level of biological organisation (e. g. Urban et al. ): On the basis of ecological hierarchy theory, it is presupposed that nature is working at multiple scales and has different levels of organisation which are part of a rate structured, nested hierarchy. Specifically, it is claimed that, above the ecosystem level, a landscape level exists which is generated and identifiable by high interaction intensity between ecosystems, a specific interaction frequency and, typically, a corresponding spatial scale. Landscape ecology is defined as ecology that focuses on the influence exerted by spatial and temporal patterns on the organisation of, and interaction among, functionally integrated multispecies ecosystems. Analysis of social ecological systems using the natural and social sciences and humanities (e. g. Leser; Naveh; Zonneveld): Landscape ecology is defined as an interdisciplinary super science that explores the relationship between human societies and their specific environment, making use of not only various natural sciences, but also social sciences and humanities. This conception is grounded in the assumption that social systems are linked to their specific ambient ecological system in such a way that both systems together form a co evolutionary, self organising unity called 'landscape'. Societies' cultural, social and economic dimensions are regarded as an integral part of the global ecological hierarchy, and landscapes are claimed to be the manifest systems of the 'total human ecosystem' (Naveh) which encompasses both the physical ('geospheric') and mental ('noospheric') spheres. Ecology guided by cultural meanings of lifeworldly landscapes (frequently pursued in practice but not defined, but see, e. g., Hard; Trepl
Маңызды терминдер
Ландшафт экологиясы жаңа терминдерді ғана емес, сонымен қатар бұрыннан қолданылып келген экологиялық терминдерді жаңаша пайдаланды. Ландшафт экологиясында қолданылатын көптеген терминдер, өзінің ғылымы сияқты, бір-бірімен тығыз байланысты және өзара әрекеттеседі.
Бейнелеу
Әрине, "ландшафт" ландшафт экологиясының орталық ұғымы болып табылады. Дегенмен, ол өте әртүрлі жолдармен анықталады. Мысалы:
Эрнст Нееф Кейбір мамандар "ландшафтты" жақын орналасқан екі немесе одан көп экожүйелерді қамтитын аудан деп анықтайды. Масштаб – бұл объектінің немесе процестің кеңістіктік немесе уақыттық өлшемдері.
Ernst Neef Some define 'landscape' as an area containing two or more ecosystems in close proximity. Scale is also the spatial or temporal measure of an object or a process,
Жапсырма және мозаика
Ландшафт экологиясының негізгі ұғымы болып табылатын дақ, өзінің айналасынан ерекшеленетін салыстырмалы түрде біртекті аумақ ретінде анықталады. Экоклина – экожүйенің немесе қоғамдастықтың қоршаған орта жағдайларының біртіндеп және үздіксіз өзгеруін көрсететін ландшафт шекарасының бір түрі. Экоклиндар ландшафттағы организмдердің таралуын және түрлердің алуандығын түсіндіруге көмектеседі, себебі кейбір организмдер белгілі бір жағдайларда жақсы тіршілік етеді, ал бұл жағдайлар экоклина бойында өзгереді. Олар экотонға қарағанда экологиялық тұрақтырақ саналатын әртүрлі қауымдастықтарды қамтиды. Экотоп – ландшафттарды картографиялау және жіктеу кезіндегі ең кішкентай, экологиялық жағынан ерекшеленетін кеңістіктік бірлік.
Теория
Ландшафт экологиясы теориясы ландшафт құрылымдары мен функцияларына адамның әсер ету рөлін баса көрсетеді. Сонымен қатар, ол бұзылған ландшафттарды қалпына келтірудің жолдарын ұсынады. Климаттың өзгеруі ландшафт экологиясы саласындағы қазіргі зерттеулерді құрылымдаудың маңызды факторы болып табылады. Экотондар ландшафт зерттеулеріндегі негізгі бірлік ретінде, климаттың өзгеру сценарийлерінде басқару үшін маңызды рөл атқаруы мүмкін, себебі өзгерістердің әсері тұрақсыз шеткі орта болғандықтан, алдымен экотондарда байқалады. Бұл зерттеу орталық биік таулардың экожүйелері арасындағы кеңістік және уақыт бойынша градиенттерді талдайды, жануарлардың қоршаған ортадағы таралу үлгілері арасындағы байланысты анықтауға бағытталған. Жануарлардың мекендеу орындары мен өсімдік жамылғысының уақыт өте келе қалай өзгеретінін қарастыру, бүкіл ландшафттағы қар мен мұздың ұзақ мерзімді өзгерістерін түсінуге көмектеседі. Басқа ландшафттық зерттеулерде адамның әсері жер шарының көп бөлігінде ландшафт үлгісінің басты анықтауышы екені айтылады. Ландшафттар өсімдік және жануарлар құрамының әртүрлі ландшафт санатындағы участалардан алынған сынамалардағы айырмашылықтарына байланысты биологиялық әртүрлілікті бағалаудың орнына қолданылуы мүмкін. Таксономдық топтар, яғни түрлер бір ортадан екіншісіне таралуы мүмкін, бұл ландшафт экологиясы үшін маңызды. Адамның жерді пайдалану тәжірибелері кеңейіп, ландшафттағы шеттердің үлесі арта түскенде, бұл шеттер арқылы таралудың жинақылық тұтастығына тигізетін әсері сақтау саласында маңыздырақ болуы мүмкін. Өйткені таксономдық топтар жергілікті деңгейде емес, ландшафт деңгейінде сақталуы мүмкін.
Жер өзгеруінің модельдеуі
Жерді пайдаланудың болашақ өзгерістерін болжауға бағытталған ландшафт экологиясының қолданыс саласы – жер өзгерісін модельдеу. Жер өзгерісі модельдері қала құрылысы, география, ГИС және басқа да салаларда ландшафттың қалыптасу бағытын түсіну үшін пайдаланылады. Соңғы жылдары Жердің көп бөлігіндегі жер жамылғысы орманды жою немесе қалалық аймақтардың кеңеюі сияқты факторлардың нәтижесінде қарқынды түрде өзгерді.
Басқа пәндермен қарым-қатынасы
Ландшафт экологиясы әр түрлі экологиялық тармақтарға енгізілген. Мысалы, ол жерді пайдалану және жер жамылуының өзгеруі мен олардың айналағы экологияға тигізетін әсерлерін зерттейтін ғылым – жер өзгерісі ғылымымен тығыз байланысты. Соңғы кездегі тағы бір жаңалық – ландшафт лимнологиясы саласында көлдерді, ағыстарды және батпақтарды зерттеуде қолданылатын кеңістіктік түсініктер мен принциптерді нақтырақ қарастыру. Теңіз ландшафт экологиясы – ландшафт экологиясының теңіз және жағалау аймақтарындағы қолданылуы. Бұдан өзге, ландшафт экологиясы ауыл шаруашылығы және орман шаруашылығы сияқты қолданбалы салалармен де маңызды байланыстарға ие. Ауыл шаруашылығында ландшафт экологиясы ауыл шаруашылығының қарқынды дамуынан туындаған қоршаған ортаға қауіптерді басқарудың жаңа мүмкіндіктерін ұсынды. Ауыл шаруашылығының экожүйеге тигізетін әсері әрқашан күшті болған. Ландшафт экологиясы балық шаруашылығы биологиясының жеке биологиялық ғылым саласы ретінде дамуына үлес қосып, гидрологиядағы батпақтарды анықтау зерттеулеріне жиі енгізіледі. Сонымен қатар, ландшафт экологиясы тұрақтылық ғылымы мен тұрақты даму жоспарлаудың қарыштап дамуына зор ықпал етті. Мысалы, жақында өткізілген зерттеуде Еуропадағы тұрақты қала құрылысы бағалау көрсеткіштері, елдік ландшафттар және ландшафт экологиясының құралдары мен әдістері арқылы бағаланды. Ландшафт экологиясы популяциялық генетикамен біріктіріліп, ландшафт генетикасы саласын құрады, ол ландшафт ерекшеліктерінің өсімдіктер мен жануарлар популяциясының құрылымына және ген ағынына кеңістік пен уақыт бойынша қалай әсер ететінін, сондай-ақ аралық ландшафттың сапасының кеңістіктік өзгеріске қалай ықпал ететінін зерттейді. Бұл аралық ландшафт "матрица" деп аталады. 2003 жылы термин пайда болғаннан кейін 2010 жылға қарай ландшафт генетикасы саласында 655-тен астам зерттеу жүргізілді және одан бері дамуда. Генетикалық деректерге қолжетімділік артып келе жатқандықтан, экологтар оны эволюциялық және экологиялық жаңа сұрақтарға жауап беру үшін жиі пайдаланады, олардың көпшілігі ландшафттардың эволюциялық процестерге, әсіресе адамның әсерінен өзгерген және биологиялық әртүрлілікті жоғалтып жатқан ландшафттарда қалай әсер ететініне қатысты.