Динамика ландшафта и ее виды

Исходя из определения, любой ПК, в том числе ландшафт и тем более, совокупность взаимодействующих ландшафтов, образуют так называемые большие системы, состоящие из подсистем. Поэтому к ним применимы общесистемные законы и свойства. Помимо этого ландшафты обладают собственными, только им присущими свойствами. Знание свойств, их количественное выражение необходимы не только при изучении ландшафтов, их классификации, но и при работе с ними: использовании, обустройстве, восстановлении.

Работы по обустройству ландшафтов: мелиорации, рекультивации, очистки, по сути, сводятся к управлению их свойствами. Например, теплообеспеченность почв ландшафтов можно увеличить, уменьшив отражательную способность поверхности почвенного покрова.

Различают общесистемные, межсистемные и внутренние свойства ландшафтов, а также свойства компонентов природы, образующих ПК.

К общесистемным свойствам относятся:

 эмерджентность (наличие у системы таких свойств, которые не наблюдаются ни у одного элемента в отдельности, несводимость к составным частям),

 сложность (характеризуется числом элементов системы, количественно выражается их логарифмом),

 разнообразие (характеризуется числом видов элементов),

 и структурность, характеризующая организацию системы, ее сложность и разнообразие элементов.

К межсистемным свойствам ландшафта относятся: степень обособленности ландшафтов друг от друга, контрастность и четкость его границ; характер связей с другими ландшафтами, их механизм и формы; устойчивость совокупности ландшафтов к внешним воздействиям; формы меж ландшафтной горизонтальной, вертикальной, временной, пространственно-временной организации; прямые и обратные связи, круговороты, механизмы саморегуляции.

Внутренние свойства ландшафта следующие:

 Целостность − геосистема любого ранга – это определенный набор взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов.

 Открытость − геосистемы обмениваются энергией и веществом с другими геосистемами.

 Функционирование − внутри геосистемы идут непрерывные процессы преобразования и обмена веществом, энергией и информацией (круговороты); функционирование геосистемы - это интегральный природный процесс, только человек совершенно условно подразделяет его на отдельные составляющие: физические, химические, биологические и т.д., природа об этом и не «знает».

 Продуцирование биомассы − важнейшее свойство геосистем, заключающееся в синтезе органического вещества первичными продуцентами - зелеными растениями, которые, используя солнечную энергию, извлекают двуокись углерода из атмосферы, зольные элементы и азот − с водными растворами из почвы.

 Способность почвообразования − отличительное свойство земных ландшафтов, заключающееся в образовании особого природного тела − почвы − в результате взаимодействия живых организмов и их остатков с наружными слоями литосферы, предварительно подвергшимися измельчению под действием воды, солнца, ветра; почвы обладают неоценимым свойством − плодородием, т.е. способностью создавать условия для жизни растений и других организмов; являясь продуктом функционирования, почвы стали и важным компонентом природы.

 Структурность − геосистемы обладают пространственно-временной упорядоченностью (организованностью), определенным расположением ее частей и характером их соединения; различают вертикальную или ярусную структуру как взаиморасположение компонентов и горизонтальную или латеральную структуру как упорядоченное расположение геосистем низшего ранга, поэтому нужно рассматривать как вертикальные или межкомпонентные связи, так и горизонтальные или межсистемные связи.

 Динамичность − способность обратимо изменяться под действием периодически меняющихся внешних факторов без перестройки структуры; это обеспечивает гибкость геосистемы, ее «живучесть»; проявляется она при суточных, сезонных, годовых и многолетних циклах изменения солнечной радиации, свойств воздушных масс.

 Устойчивость − способность восстанавливать или сохранять структуру и другие свойства при изменении внешних воздействий; устойчивость, в частности, объясняет и динамичность геосистемы; природную устойчивость геосистем следует отличать от устойчивости техно-природных систем, которая заключается в способности выполнять заданные социально-экономические функции.

 Способность развиваться − геосистемы эволюционно изменяются, т.е. происходит направленное необратимое изменение, приводящее к коренной перестройке структуры, появлению новых геосистем; скорость изменения зависит от ранга геосистемы: быстрее изменяются фации, затем урочища, местности, время изменения ландшафтов и их групп измеряется геологическими масштабами.

 Изменчивость свойств компонентов геосистем в пространстве − может быть детерминированной или упорядоченной и недетерминированной или случайной, т.е. когда какое-то свойство (плотность, пористость, коэффициент теплопроводности и т.п.) меняется из точки в точку, не подчиняясь какой-либо закономерности; изменчивость повышает устойчивость геосистемы.

 Нелинейность природных процессов − трансформация и обмен энергией и веществом идут с замедляющейся скоростью: уменьшается скорость впитывания воды в почву, замедляется остывание почвы при похолодании, затухает скорость понижения уровня грунтовых вод при дренировании и т.д.; это свойство также повышает устойчивость геосистемы, она не идет «враскачку».

Компоненты природы имеют разнообразные свойства, которыми занимаются частные науки, такие, как почвоведение, геохимия, геология и гидрогеология, гидравлика, гидрология, метеорология и климатология. Каждая из этих наук разрабатывает собственные методы познания свойств компонентов природы, но результаты этого познания имеют нечто схожее.

С позиций ландшафтоведения полезно рассмотреть такие обобщенные свойства, как проводимость, баръерность и емкость компонентов природы. Это помогает рассматривать природные и техно-природные процессы не «изнутри» отдельной науки, а с использованием геосистемного подхода, рассматривая функционирование геосистем с междисциплинарных позиций как единый многогранный процесс передвижения, накопления, превращения вещества, энергии и информации. Кроме того, такой путь упрощает формализацию научного знания о свойствах компонентов природы и способствует широкому развитию методов моделирования процессов в геосистемах.

Проводимость − способность природного тела пропускать сквозь себя потоки вещества и энергии. Потоки можно разделить на вещественные и энергетические, при этом вещественные делятся на виды по состоянию движущегося вещества. Проводимость зависит от свойств самого природного тела, свойств потока вещества или энергии и от действующих сил, вызывающих этот поток.

Наряду с «размазыванием» идут процессы концентрации веществ, исключения их из круговорота, сосредоточения в некоторых областях. В качестве примера можно привести месторождения различных полезных ископаемых - известняка, металлических руд. Значит, наряду с проводимостью природные тела обладают свойствами задерживать некоторые вещества, что можно назвать барьерностью. В самом общем смысле барьер можно понимать как локальное нарушение проводимости, приводящее к ускорению или замедлению потоков веществ и круговоротов в целом.

Природным процессам свойственна изменчивость во времени (например, динамика влагозапасов, уровней воды, запасов солей, содержания загрязняющих веществ). Динамика определяется действующими силами, проводимостью природных тел, а кроме того - способностью вмещать в себя вещество и энергию.

Вмещающая способность природных тел не всегда сводится к исчислению геометрических объемов, свободных для вмещения. В природных телах существует равновесное насыщение, когда количество вмещаемого вещества/энергии является результатом действия суммы удерживающих и вытесняющих сил. В качестве примера можно назвать запас влаги в капиллярной кайме, который определяется балансом между капиллярно-каркасным и гравитационным потенциалами.

Емкость − способность природного тела вмещать и удерживать определенное количество вещества или энергии при равновесии всех действующих сил. Так, почву можно характеризовать коэффициентом влагоемкости, который показывает, как меняется влажность (содержание влаги в единице объема почвы) в зависимости от полного напора (т.е. суммы всех действующих сил). Емкостные свойства изменчивы и зависят от состава свойств природного тела (для влагоемкости почвы − от относительного объема порового пространства и размеров пор).

Таким образом, динамика ландшафта может происходить:

1. В форме развития (эволюции), что определяет качественные преобразования ландшафта. Существуют законы развития ПК.

Закон толерантности – Функционирование и развитие ПК ограничено зонами максимума и минимума определенных природных факторов. Между ними располагается зона оптимума. Каждому ландшафту характерна своя особая толерантность – способность переносить отклонения природных факторов от оптимальных.

Закон постоянства количества живого вещества ГО. Количество живого вещества (биомассы всех организмов) ГО для данной геологической эпохи постоянно.

Закон минимума. Жизнеспособность любого ПК определяется самым минимально развитым внешним фактором.

Закон необратимости эволюции. Эволюция необратима, ПК не может вернуться к прежнему состоянию, которое уже было осуществлено ландшафтом.

2. Ритмика, которая характеризуется периодичностью и обратимостью.

Виды ритмики следующие:

 Суточная, выражается в 24-часовых колебаниях. Определяется, главным образом, высотой и наклоном Солнца над поверхностью. Большинство суточных изменений относится к ритмам растений, популяциям животных, элементарным почвенным участкам.

 Погодная ритмика. Смены типов погод образуют короткие периодические колебания свойств экосистем, вызванных особенностями циркуляции атмосферы. Например, смены метеорологических показателей – облачность, осадки; особо-опасные явления – засухи, пыльные бури.

 Сезонная динамика, связана с сезоном года. Отражается, например, на фенологии (фенологические карты).

 Годичная.

 Многолетняя. Связана с колебанием, главным образом, солнечной активности, что приводит к колебаниям гидрометеорологических условий разных лет, также колебания могут быть антропические (связанные с деятельностью человека), зоогенные (различия в воздействии растительноядных и роющих животных), фитоциклические (вызванные биологическими циклами доминантных сообществ в ландшафте), фитопаразитарные (эпизодическое размножение паразитных организмов). Многолетние циклы по количеству лет бывают: 2-3 летние, 11-летние, 20-23 летние, 35-летние, столетние и тысячелетние циклы.

В процессе развития ландшафта происходит сукцессия (лат. «преемственность», «наследованность») – последовательная и необратимая смена ПК, возникающая на определенной территории под влиянием естественных или антропогенных факторов. Таким образом, сукцессия – последовательность сообществ, сменяющих друг друга.

Виды сукцессии следующие: фитогенная, зоогенная, ландшафтная, антропогенная, пирогенная, катастрофическая.

Кроме того, сукцессия бывает:

 Первичная – начинается на субстратах, на затронутых процессами почвообразования (скальные породы, вулканическая лава, песчаные дюны, например, отступание ледника и т.д.);

 Вторичные – на сформировавшихся ландшафтах после их нарушения (лесные пожары, вырубка, засуха и пр.). В оптимальных ландшафтно-экологических условиях любая сукцессия заканчивается становлением медленно-развивающегося климаксового сообщества.

В 1916 г. Ф. Клементсом было предложено понятие климакса ландшафта (гр. «лестница») − стабильная, конечная (кульминационная) стадия развития (сукцессии) ПК в условиях данной области. Выражается в формировании относительно устойчивого (коренного) растительного сообщества (фитоценоза). При этом начальные группировки видов отличаются неустойчивостью, увеличивается видовое разнообразие, происходит усложнение связей внутри биогеоценоза.

Тренды динамики ландшафтов. Динамические тренды описывают многолетние траектории динамики структуры ПК. Тренд (направленный процесс) – это такое изменение ПК при котором состояния ПК не повторяются в любом масштабе времени, а направление развития сохраняется как в пределах малых (день, неделя), так и больших интервалов времени (годы, десятилетия). Тренды описывают динамику ПК с размеренностью от фаций до крупных региональных комплексов (область, район). Обнаружение изменений ПК происходит путем сопоставления тематических карт разных лет. Однако часто, для сравнения, необходимы картосхемы гораздо большей площади, нежели сами карты региона(для более глубокого осмысления процессов).

Устойчивость ландшафта – это свойство ландшафтов сохранять структуру и характерное функционирование под любым внешним воздействием, которое может быть естественным и антропогенным. Проявляется в способности устоять (противостоять воздействиям) и возрождаться (способность к регенерации). Это определяется характером воздействия, которое бывает постоянным (сброс вод), периодическим (внесение минеральных удобрений), вспышками (аварии и другие ЧС); а также свойствами самого ПК (компенсационностью, дополнительностью, разнообразием ландшафтной структуры, инерционностью, упругостью, пластичностью).

Стабильность природных комплексов разная.

 Более стабильны коренные или близкие к коренным ПК, подверженные естественным сукцессиям. Здесь прослеживаются существенные изменения на площади менее 0,5% в год. Для выявления тренда нужны повторные съемки через 8-10 лет.

 Относительно устойчивые и умеренно-динамичные. Подвержены экстенсивному хозяйственному использованию. Нарушенные – около1% территории в год. Съемки – через 6-8 лет.

 Средне динамичные ПК. Интенсивное хозяйственное использование, сильные изменения на площади около 2% в год. Частота съемки данных – 3-5 лет.

 Сильно динамичные ПК с катастрофическими сменами и сильным антропогенными воздействиями. Изменения – 3% от площади в год. Съемка данных – 1 раз в 1-2 год. Требования к данным: точная топографическая привязка точек в течение длительного периода времени, использование в качестве контрольных АФС и космоснимков, так как часто существуют субъективные и объективные ошибки на картах, использование выборок данных (т.к. полевой сплошной отбор данных невозможен).

Задание по теме:

1. Выпишите и охарактеризуйте свойства ландшафтов. Данные представьте в виде таблицы:

2. Дайте характеристику обобщенных свойств ландшафтов: проводимость, барьерность, емкость, изменчивость во времени.

3. Формы динамики ландшафтов запишите в виде схемы.

4. Сукцессии ландшафтов - определение, виды; климакс ландшафта.

5. Что описывают тренды ландшафтов?

6. Стабильность ПК

7. Выберете правильный вариант ответа:

Способность ландшафта на основе использования вещества и энергии к воспроизводству органического вещества называется:

а. Устойчивость ландшафта

б. Продуктивность ландшафта

в. Буферная емкость ландшафта

г. Оптимизация ландшафта

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: