Геосистеми як природні утворення зовсім не призначені «обслуговувати» суспільство, але вони здатні виконувати деякі функції для задоволення його потреб.
Функція геосистеми – поняття більш антропічне, ніж природне, на відміну від її потенціалу, який визначається природними особливостями геосистеми.
Запропоновано багато варіантів функцій природних систем. В.С.Преображенський (1980) виділив такі функції ландшафту: ресурсно-відновлювальну; середовище-відновлювальну (відновлення умов природного середовища, порушеного антропогенними факторами); ресурсозберігаючу або ресурсовмісну (зберігання, ресурсів, зокрема генофонду рослин і тварин); інформаційну (надання матеріалу для наукових досліджень, виховання тощо); естетичну; функцію простору для господарської діяльності.
Від функції, яку виконує геосистема, суттєво залежать її структурні особливості та динамічні тенденції. Так, генетично далекі геосистеми, що виконують однакову функцію (наприклад аграрну), за набутими при цьому властивостями стають значно більш подібними, ніж геосистеми одного виду, але різного функціонального використання. Більш виправданий підхід до класифікації, що виходить власне з функцій геосистеми. Базуючись на цьому, існує функціональна типологія ландшафтів (геосистем), у якій за основними функціями геосистем виділено 12 їх функціональних типів: заповідні, мисливсько-промислові, лісогосподарські, рекреаційні, лучно-пасовищні, землеробські, водогосподарські, селитебні (населених пунктів), шляхово-транспортні, промислові, гірсько-промислові, не використовувані.
Геосистеми можуть виконувати кілька функцій. У цьому разі виділяються проміжні типи, наприклад, заповідно-рекреаційні (геосистеми національних парків). Функціональні типи геосистем поділяються на підтипи, наприклад, лісогосподарські – на: експлуатаційні, захисні, резервні тощо. Для деяких підтипів виділяються функціональні види геосистем, наприклад, для захисного лісогосподарського: ґрунтозахисні, водозахисні, санітарні тощо.
По відношенню до кожної функції геосистема характеризується певним природним потенціалом – здатністю виконувати цю функцію, зберігаючи при цьому свою структуру та природні особливості. На відміну від функції геосистеми, яка задається їй ззовні, «нав’язується» суспільством, потенціал – її внутрішня – природна властивість, яку геосистема; має по відношенню до будь-якої функції незалежно від того виконує вона її в даний чає чи ні.
Є три підходи до оцінки природного потенціалу геосистем: оцінка потенціалу в балах, у вартісних (грошових) показниках і в натуральних одиницях. Бальне оцінювання потенціалу зводиться до такого:
1) для певної соціальної функції встановлюються характеристики геосистеми, які визначають її здатність виконувати цю функцію. Наприклад, для функції, літнього короткочасного відпочинку такими характеристиками є: близькість до водойми, температура повітря влітку, повторюваність гроз, похмурих днів та інших несприятливих атмосферних явищ, тип сучасної рослинності, почленованість рельєфу, механічний склад ґрунту тощо.
2) для кожної характеристики розробляється шкала, яка переводить реальні значення цієї характеристики в бали сприятливості її значень для даної функції. Наприклад, від нульового бала, якому відповідають значення характеристики, за яких геосистема абсолютно непридатна для виконання даної функції, до 10 – максимально сприятливе для даної функції значення;
3) для кожної з цих характеристик експертним шляхом визначається ступінь її суттєвості з погляду забезпечення даної функції. Наприклад, для функції літнього відпочинку ступінь суттєвості такої характеристики геосистеми, як близькість її до водойми, оцінюється коефіцієнтом 0,8, середня температура липня – 0,5, тип рослинності – 0,9, механічний склад ґрунту – 0,3 і т. д.;
4) для геосистеми визначаються значення характеристик і за розробленими для них шкалами ці значення переводяться в оцінювальні бали;
5) обчислюється значення природного потенціалу як середнє зважене арифметичне балів або як їх середнє зважене геометричне. Останній спосіб визначення середньої більш виправданий, оскільки наявність нульового бала хоч би однієї з характеристик геосистеми визначає її абсолютну непридатність для виконання даної функції. Зваження балів ведеться за коефіцієнтами їх суттєвості;
6) за отриманими для кожної геосистеми оцінками складається карта природного потенціалу досліджуваного регіону.
Недоліком такого підходу є його певна суб’єктивність (її зумовлюють етапи другий і третій наведеної методики оцінювання). Проте в багатьох випадках він єдино можливий і тому ним найбільше користуються.
Оцінка природного потенціалу в грошових одиницях ґрунтується на визначенні вартості продукції, яку можна отримати за рахунок використання ресурсу геосистеми за певний проміжок часу (наприклад, вартості врожаю, одержаного в геосистемі за один рік, вартості деревини, яку можна отримати з геосистеми при рубках певного режиму тощо), або загальну вартість ресурсу (економічна оцінка землі). Користуються також і іншими вартісними показниками – диференційною рентою, витратами на отримання одиниці продукції тощо. Такий підхід до оцінки потенціалу геосистем часто називають еколого-економічним. Його недоліки випливають з невідповідності діючих цін справжній вартості ресурсів, а також з неможливості безпосередньої оцінки в грошових одиницях середовищевідновлювального, естетичного та інших потенціалів нересурсного характеру.
Для оцінки природного потенціалу геосистеми можна використовувати окремі показники, що являють собою складні функції її окремих характеристик. Наприклад, бонітет ґрунту (для агропотенціалу), рекреаційна ємність ландшафту (для рекреаційного потенціалу), бонітет або продуктивність лісу (для лісогосподарського потенціалу) тощо. Однак такі натуральні показники потенціалу геосистеми існують не для всіх видів її функцій.
Оцінки та карти природних потенціалів геосистем можна ефективно використати при обґрунтуванні раціональної організації території. Як важливий критерій оптимальності цієї організації є відповідність функцій геосистем їх природним потенціалам. При відсутності такої відповідності в геосистемах виникають конфліктні ситуації між її сучасним господарським використанням та природними особливостями. Ступінь конфліктності ситуації тим вищий, чим більша загроза розвитку деградаційних процесів у геосистемі, чим менша її стійкість до антропогенних впливів, пов’язаних з даним функціональним використанням. Визначивши її, можна побудувати карту конфліктних ситуацій. Вона є зручним картографічним документом, за яким визначаються природоохоронні пріоритети певного регіону, заходи до оптимізацїї територіальної структури господарювання та черговість їх здійснення.
Антропогенні впливи. Антропогенні впливи на геосистеми та їх зміни можна систематизувати за такими чотирма ознаками: спектром впливів, характерним певному функціональному використанню геосистеми; оцінкою змін геосистем з антропоцентричної точки зору; тривалістю дії антропогенного фактора; силою цього впливу. До цих ознак слід ще додати характер реакції (зміну структури та динамічних тенденцій) геосистем при їх антропізації.
Детальну класифікацію антропогенних впливів залежно від типу функції та технологічних особливостей різних виробництв запропоновано Н.Л.Чепурко (1981). Усього в ній виділено 40 видів впливів і для кожної галузі виробництва (наприклад, зрошуваного землеробства, збагачення металевих руд, виробництва синтетичного каучуку, атомної енергії тощо; всього враховано 32 галузі) вказано пов’язаний з нею спектр видів антропогенних впливів. :
За тривалістю дії антропогенного фактора виділяють довготривалі, багаторічні та короткочасні впливи. Крім тривалості дії фактора, важливо враховувати і його інші часові характеристики – періодичність та частоту дії (постійні непереодичні, епізодичні, періодичні з їх більш детальним поділом на коротко-, середньо- та довготривалі).
Певний антропогенний фактор безпосередньо спрямований на окремий елемент геосистеми. Оскільки ці елементи тісно пов’язані між собою різними типами відношень, їх зміни спряжені в закономірний причинно-наслідковий ланцюг, у якому зміна одного елемента або процесу спричиняє зміну інших. В результаті формується складна, але цілісна реакція геосистеми на антропогенний вплив, яка в своїй основі має причинно-наслідковий характер.
Важливою особливістю цієї реакції єте, що при формуванні ланцюга причинно-наслідкових зв’язків одна причина в різних геосистемах може спричинити зовсім різні наслідки. Так, при зрошенні інфільтрація поливних вод може призвести або до розсолення ґрунтів (якщо ґрунтові води не досягають ґрунтового :профілю), або до вторинного засолення (при випітному водному режимі). Внаслідок площинного стоку із зрошуваних ландшафтних смуг до прилеглих можуть або намитися ґрунти в їх межах, або посилитися ерозія – залежно від того, менш чи більш похила ця ландшафтна смуга порівняно з розташованою вище. В обох випадках одна причина зумовлює прямо протилежні наслідки (розсолення – засолення, змивання – намивання). Виходячи з альтернативності причинно-наслідкових зв’язків, що формуються в геосистемі як реакція на антропогенний вплив, модель цієї реакції можна представити алгоритмічною схемою. Роль альтернативних ситуацій у ній відіграють структурні особливості та умови геосистеми, які визначають напрям та характер її змін,
За допомогою алгоритмічної моделі для кожної геосистеми можна встановити характерний для неї ланцюг причинно-наслідкових зв’язків. Для цього послідовно аналізується, як веде себе конкретна геосистема в альтернативних ситуаціях моделі і в результаті виявляється її «лінія поведінки» як властива даній геосистемі траєкторія в алгоритмічній схемі. Ця траєкторія являє собою комплексну характеристику реакції геосистеми на зовнішній вплив.
Кожний вид антропогенного впливу на геосистему можна описати рядом параметрів, що безпосередньо характеризує ступінь антропогенного навантаження. Такими параметрами, наприклад, є: для впливу землеробства – кількість внесених добрив, пестицидів на одиницю площі за рік, число проходів сільськогосподарської техніки по полю за рік, питомий тиск сільськогосподарських машин на ґрунт, глибина обробітку ґрунту, маса ґрунту, яка щорічно втрачається із збиранням коренеплодів тощо; для впливу рекреації – кількість відпочиваючих на одиницю площі протягом року, максимальне число відпочиваючих за один день (пікове одночасне навантаження), число наметів, кострищ на одиницю площі, витоптування трав’яного ярусу (число проходів рекреантів за одиницю часу на одиницю площі); для промислових впливів: об’єми викидів різних забруднень в атмосферу та поверхневі води (середні разові, максимальні разові, в цілому за рік), шумове та теплове забруднення, об’єми води, що вводяться в технологічні цикли тощо.
Такі безпосередні показники антропогенних впливів на геосистему найбільш об’єктивні, проте далеко не в усіх випадках їх вдається визначити. Крім цього, взяті кожен окремо, вони не дають ступеня сукупного (інтегрального) впливу антропогенного фактора на геосистему. Оцінки інтегрального антропогенного навантаження можна отримати методом експертного оцінювання (визначення балів навантаження від окремих факторів) та на основі розрахункових формул.
Досить широко використовується бальний метод. Він полягає у ранжуванні видів впливів за ступенем трансформації ними природних геосистем. Наприклад, при оцінці антропогенної трансформації ландшафтів України прийняті такі оцінки (коефіцієнти) ступеня впливу на геосистеми основних типів антропогенних факторів (за 1 прийнято природні геосистеми): лісогосподарські впливи 1,05-1,1, косіння та випас – 1,15, впливи садово-плантаційного господарства – 1,2, орного землеробства – 1,25, сільської забудови – 1,3, міської – 1,35, гідробудівництва – 1,4, промисловості – 1,5.
Об’єктивніші оцінки можна отримати розрахунками. Для цього слід обґрунтувати показники та розрахункові формули, що дають уявлення про інтегральний вплив на геосистему певної групи антропогенних факторів. Існує кілька подібних показників.
Обчислюють інтегральні оцінки індустріального, транспортного, аграрного, рекреаційного та урбаністичного навантаження. Наприклад, транспортне навантаження на і -ту геосистему (мезогеохору) обчислювали за формулою:
Т = (l/S) [∑ (РаРiсі/La,i)],
де Т— умовна оцінка транспортного навантаження на геосистему; l – довжина автошляхів у її межах; S – її площа; Ра – чисельність населення населеного пункту, найближчого до геосистеми; Рi – населення в містах, зв’язаних безпосередніми автошляхами з населеним пунктом «а»; La,i – відстань по автошляху між ними; сі – коефіцієнт провідності автошляху до і -го пункту (від 1,0 – для автошляхів міжнародного значення до 0,05 – для внутрішньогосподарських польових доріг).
Ступінь антропізації геосистем. Під ступенем антропізації геосистеми розуміють зміненість її структурних та динамічних особливостей в результаті функціонального використання (синонімами цього терміна є ступінь антропогенної трансформації, перетвореності, зміненості). За цією ознакою геосистеми поділяються на корінні (не змінені) та похідні (змінені господарською діяльністю). Детальніша градація зміненості геосистем має назву «системи хемеробності», ґрунтується на врахуванні зворотності – незворотності змін геосистем, їх глибини та характеру, виділяє 9 ступенів.
Кількісні методи оцінки ступеня антропізації враховують структуру земельних угідь у межах геосистеми. За співвідношенням природних та змінених ПТК виділяють такі ландшафти: антропогенні (природних угідь не більше 25%), природно-антропогенні (25-50%), антропогенно-природні (5-75%), природні (75-100%). Повніший підхід до оцінки антропізації геосистем враховує не тільки процентне співвідношення угідь різних видів, але й ступінь зміненості геосистеми при її використанні під певне угіддя:
B=0,01∑bipi,
де В – бал антропізації геосистеми; bi – ступінь антропізації геосистеми при її використанні під угіддя і-го виду; рі – частка площі геосистеми, яку в ній займає угіддя і-го виду.
Залежно від зонального типу геосистем їх зміненість одним видом угіддя різна. Так, у лісових геосистемах їх зміненість ріллею слід вважати більшою, ніж орних лучних та степових геосистем. Тому бали антропізації bi визначаються в межах установлених градацій. Прийнято такі їх значення: природоохоронні території 1-10, ліси 11-20, заболочені землі 21-30, луки, пасовища; 31-40, сади, виноградники 41-50, рілля 51-60, сільська забудова 61-70, міська 71-80, водосховища, канали, ставки 81 – 90, кар’єрно-відвальні утворення тощо 91-100.
