Уровни организации и свойства геосистем

Выделяя геосистемы как качественно особый уровень организации земной природы, следует отметить, что в рамках общего понятия «геосистема» существует своя внутренняя иерархия, свои структурные уровни – от относительно более простых к более сложным. Различают три главных уровня организации геосистем (рис. 88): планетарный, региональный и локальный, или местный.

Планетарный уровень представлен на Земле в единственном экземпляре – географической оболочкой. Термин «географическая оболочка» происходит от названия науки и не несет никакой содержательной нагрузки (в названиях отдельных земных сфер такая «нагрузка» содержится: «атмосфера» переводится как воздушная оболочка, «гидросфера» – как водная оболочка и т.д.). Поэтому предлагались различные наименования географической оболочки. Наиболее краткий и точный термин – эпигеосфера, что в буквальном переводе означает «наружная земная оболочка», как ее впервые и определил еще в 1910 г. российский ученый П. И. Броунов (1852/53–1927).

К геосистемам регионального уровня относятся крупные и достаточно сложные по строению структурные подразделения эпигеосферы – физико-географические, или ландшафтные, зоны, секторы, страны, провинции и др.

Рис. 88. Схема иерархии геосистем (по А. Г. Исаченко, 1991)

Под системами локального уровня подразумеваются относительно простые ПТК (урочища, фации и некоторые другие), из которых построены региональные геосистемы.

Эпигеосфера, являясь единой, целостной материальной системой, вовсе не есть нечто однородное или аморфное: в ней отчетливо выделяются разнородные структурные части – геосистемы регионального и локального уровней.

Эпигеосфера обладает одновременно свойствами непрерывности (континуальности) и прерывистости (дискретности). Оба эти свойства находятся в диалектическом единстве, и неправомерно ставить вопрос о том, какое из них «главное», или «преобладающее», а какое «подчиненное», «второстепенное». Континуальность эпигеосферы обусловлена взаимопроникновением ее компонентов, потоками энергии и вещества, их глобальными круговоротами, т. е. процессами интеграции. Дискретность – проявление процессов дифференциации вещества и энергии эпигеосферы, определенной внутренней структурированности отдельных частей, выполняющих свои функции в составе целого. Интеграция и дифференциация осуществляются в природе совместно и одновременно и также должны рассматриваться в диалектическом единстве. Нередко один и тот же фактор выполняет как дифференцирующую, так и интегрирующую роль в эпигеосфере. Так, рельеф создает большие контрасты между геосистемами, но он же их объединяет, направляя «сквозные» потоки воды и минеральных веществ.

Пространственная дифференциация эпигеосферы имеет двоякий характер – ее следует рассматривать по вертикали и по горизонтали. По вертикали строение эпигеосферы имеет ярусный характер и выражается в расположении основных частных геосфер в соответствии с плотностью слагающего их вещества. На контактах атмосферы, гидросферы и литосферы происходит их наиболее активное взаимопроникновение и взаимодействие, именно здесь наблюдается концентрация жизни, формируется производный компонент – почвы. Узкую контактную и наиболее активную пленку эпигеосферы иногда называют ландшафтной сферой. Она состоит из трех разных частей, приуроченных к приповерхностному слою литосферы вместе с приземным слоем тропосферы, к поверхностному слою Мирового океана и океаническому дну.

Особенностью этих контактных слоев эпигеосферы является неоднородность по горизонтали. Наибольшей сложностью и мозаичностью горизонтальной структуры отличается контактный слой на поверхности раздела суши и атмосферы, который можно именовать сферой наземных ландшафтов. В сущности эта структурная единица эпигеосферы формируется на контакте всех трех основных геосфер (литосферы, атмосферы, биосферы), включая гидросферу, которая представлена здесь разнообразнейшими скоплениями поверхностных и подземных вод. Здесь же сосредоточена подавляющая часть (не менее 99%) живого вещества нашей планеты. В сфере наземных ландшафтов находятся основные механизмы трансформации энергии и вещества, это своего рода грандиозная лаборатория, в которой непрерывно протекают процессы растворения, гидратации, биологического синтеза и разложения, механического разрушения горных пород, переноса и аккумуляции рыхлых отложений, выпадения атмосферных осадков, стока, фильтрации, испарения, формирования почв, ледников, разнообразных форм рельефа.

Важнейшим свойством всякой геосистемы является ее целостность. Это значит, что систему нельзя свести к простой сумме ее частей. Из взаимодействия компонентов возникает нечто качественно новое, чего не могло бы быть в механической сумме рельеф + климат + вода и т.д.

К особым новым качествам геосистемы следует отнести ее способность продуцировать биомассу. Биологическая продуктивность – это результат «работы» своего рода сложного природного механизма, в котором участвуют все компоненты геосистемы, включая энергетический компонент – солнечную энергию.

Одним из ярких свидетельств реальности и целостности наземных геосистем является почва. Если бы солнечное тепло, вода, материнская порода и организмы просто существовали на одном месте, а не взаимодействовали, не функционировали как единый сложный механизм, никакой почвы не могло бы быть.

В геосистемах происходит непрерывный обмен и преобразование вещества и энергии. Всю совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации вещества в геосистеме можно назвать ее функционированием. Функционирование геосистемы осуществляется по законам механики, физики, химии и биологии. С этой точки зрения геосистема есть сложная (интегральная) физико-химико-биологическая система. Функционирование геосистем слагается из трансформации солнечной энергии, влагооборота, геохимического круговорота, биологического метаболизма и механического перемещения материала под действием силы тяжести.

Геосистемы характеризуются определенной структурой. Структура геосистемы – сложное понятие, которое определяется как пространственно-временнáя организация (упорядоченность) или как взаимное расположение частей геосистемы и способы их соединения. Упорядоченность взаимного расположения структурных частей геосистемы составляет пространственный аспект структуры. В свою очередь структурные части геосистемы рассматриваются двояко – как ее компоненты и как субсистемы (подчиненные геосистемы низших рангов). Таким образом, в природном территориальном комплексе, как и во всей эпигеосфере, различают структуру вертикальную и горизонтальную. Первая выражается в ярусном расположении компонентов, вторая – в упорядоченном расположении геосистем низших рангов.

Структура геосистемы имеет помимо пространственного и временнόй аспект. Составные части геосистемы упорядочены не только в пространстве, но и во времени. Например, снежный покров – временный (сезонный) компонент многих геосистем, присутствующий в них только зимой, или же вегетация растительности в теплое время года.

Характеризуя геосистемы, следует упомянуть об экосистемах. Между экосистемой и геосистемой существуют принципиальные различия. Геосистемы являются предметом изучения физической географии, относящейся к географическим наукам. Экосистемы изучает экология, являющаяся биологической наукой.

По Ю. Одуму, экология – наука об условиях существования живых организмов и их связях со средой обитания. В центре внимания эколога – живые организмы и их сообщества; абиотическая среда рассматривается лишь в аспекте ее влияния на жизнь организмов. На первый взгляд может показаться, что экосистема тождественна геосистеме, так как, подобно ей, включает биотические и абиотические компоненты природы. Однако при изучении экосистем рассматриваются лишь те связи, которые имеют отношение к организмам. Экосистема – биоцентрическая система, биота является ее «хозяином». В геосистеме же все компоненты равноправны и все взаимосвязи между ними подлежат изучению. Следовательно, геосистема охватывает значительно больше связей и отношений, чем экосистема (рис. 89). Экосистему можно рассматривать как систему частную (парциальную) по отношению к геосистеме.

Другое отличие экосистемы от геосистемы состоит в том, что она не имеет строгого объема, она как бы безразмерна. В качестве экосистем можно рассматривать и каплю воды, и дупло дерева, и какой-либо водоем. При таком широком и неопределенном объеме некоторые категории экосистем территориально могут совпадать с геосистемами. Это, например, биоценоз как экосистема одного фитоценоза, совпадающая с фацией, и биосфера как экосистема всех живых организмов Земли, совпадающая с эпигеосферой.

Рис. 89. Простейшие модели экосистемы и геосистемы: 1 – экосистема; 2 – геосистема; А₁, А₂, А₃ – абиотические компоненты, Б – биота. Линии обозначают межкомпонентные связи

Географический взгляд на природу шире, чем экологический, и это обстоятельство выдвигает географию, в особенности ландшафтоведение как ее наиболее синтетический раздел, на ведущую роль в разработке научных основ рационального использования, охраны и улучшения природной среды.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: