Динамика природных ландшафтов изменения геосистемы

2. Функционирование, устойчивость и динамика природных геосистем и ландшафтов

Функционирование природных геосистем представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов переноса, обмена и трансформации вещества и энергии между составляющими геосистему природными компонентами, а также геосистемой в целом и внешней средой. Основные энергетические факторы функционирования геосистем – лучистая энергия Солнца и сила земного тяготения. Их источники находятся за пределами ландшафтной оболочки.

Среди многообразных процессов функционирования геосистем различают физико-механические, химические, биохимические (в почве) и биологические. Все вместе эти процессы называются биогеохимическим круговоротом или метаболизмом геосистемы.

Каждая природная геосистема в зависимости от ее таксономического ранга характеризуется круговоротом вещества и энергии различного размера. Выделяют малый круговорот (свойственен фациям, охватывает только вертикальную структуру геосистемы) и большой круговорот (свойственен всей ландшафтной оболочке, охватывает вертикальную и горизонтальную структуру геосистем всех рангов). Между этими крайними по своему размаху биогеохимическими круговоротами существует множество промежуточных.

Результатом функционирования природных геосистем является биологическая продукция. Различают первичную (производимую продуцентами), вторичную (производимую консументами) и абсолютную (суммарную) биологическую продукцию. Геосистемы различаются по продуктивности. Биологическая продуктивность – способность всех живых организмов и их сообществ производить за определенную единицу времени биологическую продукцию.

Общая масса живого вещества на единицу площади ландшафта называется биомассой. Общая биомасса Земли составляет 184∙10 9 т. В лесных ландшафтах накопленная за много лет биомасса во много раз превышает биологическую продукцию.

Особенности функционирования ландшафта:

1. Биомасса существенно варьирует в разных природных зонах.
2. При длительном (многовековом) устойчивом состоянии ландшафта его функционирование приводит к образованию свойственной ему не только почвы, но и коры выветривания.
3. Длительно функционирующий ландшафт практически формирует свой мезорельеф, микрорельеф и нанорельеф того или иного генетического типа – морфоскульптуру рельефа. Этот процесс называется морфогенезом.
4. Формируя микро- и мезорельеф, ландшафт самоорганизуется. Самоорганизация геосистемы также называется его синергетикой. Плановая структура либо создается одним ландшафтом в ходе его эволюционной самоорганизации, либо наследуется, воспринимается от предшествующих эпох ландшафтной эволюции.
5. Следствием функционирования природных геосистем является формирование осадочных горных пород: аллювия, озерных или болотных отложений, делювия, пролювия, коллювия, эоловых накоплений. Эти осадочные образования несут на себе отпечаток биологических круговоротов тех ландшафтов, в которых они сформировались. Таким образом, функционирующим ландшафтам свойственны морфогенез и литогенез, или морфолитогенез.

Источник

19. Динамика ландшафтных геосистем.

Динамика геосистем– смена их состояний. Различают следующие динамики:

Динамика функционирования это ритмическая смена обратимых состояний геосистем, связанных с круговоротами вещества и энергии и с ритмами внешней среды (планетарными, солнечными). Если ландшафтная геосистема не испытывает аномальных внешних воздействий (антропогенных или природных), то изучают изменения ее состояний во времени.

• процессы обмена веществом и энергией с внешней средой (метаболизм геосистемы);

• внутренние круговороты вещества и энергии в геосистеме;
• адаптивные обратимые функциональные изменения состояния геосистемы под влиянием ритмических и случайных изменений внешней среды.

• повторяющиеся ежегодно в умеренных широтах активный фотосинтез зеленых растений, цветение, вегетация, созревание семян;
• активные биогеохимические круговороты (накопление минеральных элементов в растениях, поступление оттуда их в почву, из нее – вновь в растения);
• активное функционирование овражно-балочных систем в теплые и влажные сезоны года;
• прекращение или резкое затухание процессов фотосинтеза и вегетации растений в холодные, морозные и сухие сезоны.

• зарождение оврага с промоины и развитие до балки с выработанным профилем и пологими заросшими склонами конкретной овражно-балочной системы;
• формирование озерной геосистемы с последующим заполнением озерной котловины рыхлыми наносами и органическими остатками растений, саморазвитием водной поверхности и отмирании озерной геосистемы, как таковой;
• эрозионные циклы и ступени рельефа, запечатленные в ярусности ландшафтной структуры территории и ее нивелировка за счет процессов денудации.

• Зарождение
• Молодость
• Зрелость
• Старение
• Полное отмирание.

Источник

Понятие динамики ландшафтов (природные ритмы, тренды, катастрофы).

Примеры (от О.Е. Ефимова): овраг (начинается с промоины (линейный) и будет развиваться пока не достигнет базиса эрозии), биологические процессы (растения и животные).

Динамика эволюционная (векторная)

– это постепенное последовательное необратимое изменение ландшафта (геосистемы), связанное с длительными направленными изменениями во внешней среде.

(«перешел с уровня А на уровень В»)

Это глобальные процессы (изменение оси планеты)

Примеры: заболачивание, засоление, опустынивание,

(от О.Е. Ефимова) ледниковый период (из тропического климата в холод), движение литосферных плит,

все периоды геологии (Голоцен – послеледниковая эпоха, Плейстоцен (верхний, средний, нижний) – ледниковая эпоха, Эоплейстоцен – доледниковая эпоха),

движение Солнца в галактике.

Динамика катастроф (революций)

Катастрофа – очень быстрое изменение состояния геосистемы (скачкообразное преобразование).

Динамика природных катастроф происходит в сравнительно сжатые отрезки времени и влечет за собой разрушение или полное уничтожение биоты и почвенного покрова, некоторые изменения литогенной основы.

Примеры (от О.Е. Ефимова): лесной пожар, стихийные бедствия (извержение вулкана, землетрясение, лавина, ураган, сель, обвал, наводнение), саранча, техногенная катастрофа.

Динамика восстановительных сукцессий

После природной катастрофы ландшафт в течение какого-то времени восстанавливается. Этот процесс называется восстановительной сукцессией.

Периодом релаксации – период, в течение которого длится восстановительная сукцессия.

Ландшафтная сукцессия – стадийные изменения природной геосистемы, возникающие вследствие природных или антропогенных нарушений и направленные на ее восстановление, приведение в относительно устойчивое (климаксное) состояние.

Динамика природных ритмов и восстановительных сукцессий является стабилизирующей динамикой ландшафта, остальные виды – ведут к необратимому качественному изменению или даже разрушению ландшафта.

Источник

Лекция 8. Динамика и устойчивость ландшафтов.

В процессе функционирования в ландшафтах происходят разнообразные структурные изменения. Различают прежде всего два основных типа изменений: а) обратимые и б) необратимые. К первым относятся сезонные смены, а также изменения катаст­рофического характера, не приводящие к изменению структуры ландшафта, его инварианту (совокупности устойчивых отличи­тельных черт геосистемы). При необратимых изменениях воз­врата к прежнему состоянию не происходит: изменения идут в одну сторону, в определенном направлении. Все обратимые из­менения образуют динамику ландшафта, иначе определяемую как смену состояний геосистем в рамках одного инварианта.

Под состоянием геосистемы подразумевается упорядочен­ное соотношение параметров ее структуры и функций в опреде­ленный промежуток времени (Беручашвили). Смена одного состояния другим сопровождается изменением структу­ры и функционирования геосистемы.

С динамикой ландшафта связаны многие другие свойства геосистем. С одной стороны, динамика по существу перекрыва­ется с функционированием: динамические колебания до года от­носятся к функционированию, а колебания с более длительным временным диапазоном можно рассматривать как многолетние и вековые флуктуации функционирования. С другой стороны, ди­намика имеет близкое отношение к эволюции и развитию, хотя и не тождественна им, т.к. в ходе динамических изменений закла­дываются тенденции будущих коренных трансформаций ланд­шафта. Наконец, динамика тесно связана с устойчивостью: именно обратимые динамические смены указывают на способ­ность ландшафта возвращаться к исходному состоянию.

Природные геосистемы постоянно меняются. Любая геосис­тема в своей структуре и функционировании изменяется адап­тивно, т.е. подстраивается к новым условиям. Пример: приуро­ченность цветения большинства растений в средней полосе к периоду после таяния снега. Часто при адаптации к разным ус­ловиям одна и та же геосистема может быть представлена раз­личными вариантами своей вертикальной и горизонтальной структуры, т.е. система меняет свои состояния.

Различают несколько видов ландшафтной динамики (Нико­лаев):

1. Динамика природных ритмов. Ритмика (от греч. rtythmos — размеренность, стройность) природной геосистемы — по­вторяемость в определенной последовательности различных ее состояний, отличающихся спецификой структуры и функциони­рования. Эти состояния периодически повторяются, т.е. ритмика геосистемы — обратимые изменения. Существует иерархия ди­намических состояний природных геосистем: многовековые, ве­ковые, 30-летние, 11-летние, квазидвухлетние, годичные, сезон­ные, подсезонные, синоптические (погодные), суточные (стексы, Беручашвили). Ландшафтные ритмы с различными харак­терными временами накладываются друг на друга. Ритмичность природных процессов, связанную с солнечной активностью, подробно изучал А.Л. Чижевский.
2. Динамика ландшафтных трендов. Когда природная гео­система, помимо обратимых колебательных изменений, характе­ризуется определенной направленностью развития (например, прогрессирующее заболачивание таежного ландшафта, опусты­нивание степи или тундры и т.п.), направленной динамикой, то можно сказать, что системе свойственен динамический тренд. Ландшафтный тренд (от англ. trand- общее направление, тен­денция) — современные направленные изменения природной геосистемы (например, заболачивание, осолончакование, опус­тынивание), прослеживаемые на фоне колебательной ритмики. Тренд есть реакция системы на изменения внешней среды (кли­матические, неотектонические, гидрологические) или следствие спонтанного развития геосистемы (например, постепенное превращение озера в верховое болото, или постепенное превраще­ние пойменной геосистемы в надпойменно-террасовую).

1. Динамика природных катастроф. К природным катастро­фам относятся лавины, сели, обвалы, ураганы, извержения вулка­нов, наводнения, лесные пожары и т.п. Динамика природных ка­тастроф происходит в сравнительно сжатые отрезки времени и влечет за собой разрушение или полное уничтожение биоты и почвенного покрова, некоторые изменения литогенной основы.
2. Динамика восстановительной сукцессии. После природ­ной катастрофы ландшафт в течение нескольких десятков и даже сотен лет восстанавливает свою вертикальную и горизонталь­ную структуру. Этот процесс называется восстановительной сукцессией (пример отрицательной обратной связи), а период, в течение которого он длится — периодом релаксации. Ландшафт­ная сукцессиия— стадийные изменения природной геосистемы, возникающие вследствие природных или антропогенных нару­шений и направленные на ее восстановление, приведение ее в относительно устойчивое (климаксовое) состояние. Характер­ное время природной геосистемы— время, необходимое для прохождения геосистемой серии состояний с возвратом к услов­но исходному состоянию, т.е. время полного колебания.

5. Антропогенная динамика геосистем. Такая динамика обу­словлена хозяйственной нагрузкой на геосистему- ускоренной эрозией и дефляцией почв, вторичным засолением почв на оро­шаемых участках в аридных условиях, дигрессией пастбищ, вы­рубкой лесов, заболачиванием подтопленных побережий водо­хранилищ, опустыниванием, загрязнением (евтрофикацией) сре­ды и т.д. Антропогенная динамика геосистем в большинстве слу­чаев осуществляется природными процессами (эрозией, дефляци­ей, заболачиванием), но стимулированными человеком. Как правило, антропогенная динамика ведет к разрушению геосистем. Часто деятельность человека играет роль «спускового крючка», стартера, вслед за которым по закону положительной обратной связи развертывается цепная реакция разрушения ландшафта.

Динамики природных ритмов и восстановительных сукцес­сий являются видами стабилизирующей динамики ландшафта, остальные виды динамики ведут к необратимому качественному изменению или даже разрушению ландшафта.

Источник