Функционирование природно территориальных комплексов

3.3. Понятие «природный территориальный комплекс» (птк) и «геосистема», типы связей между компонентами ландшафтов.

Природный территориальный комплекс – участки земной поверхности характеризующиеся общностью происхождения, развития и однотипностью взаимодействия природных компонентов: горных пород, рельефа, нижних слоев тропосферы с климатическими характеристиками, поверхностных и подземных вод, почв, растительности и животного мира.. Понятие «природный территориальный комплекс» (ПТК) употребляется в нескольких значениях:

1) как синоним терминов ландшафт при­родный, природная геосистема;

2) в последние годы в ряде стран для обозначения природной соста­вляющей (Naturraum), природной части ланд­шафта (антропогенного ландшафта), т.е. сложных геосистем, включающих природную составляющую в качестве подсистемы. Иногда это же понятие передается термином геокомплекс.

Геосистема – «это особый класс управляющих систем; земное пространство всех размерностей, где от­дельные компоненты природы находятся в си­стемной связи друг с другом и как определен­ная целостность взаимодействуют с космиче­ской сферой и человеческим обществом» (Сочава, 1978, с. 292). Данная трактовка близка по содержанию к понятию ландшафт при­родный. Некоторые авторы предложили огра­ничить сферу применения термина «геосистема» лишь теми природными системами, эле­менты которых связаны однонаправленным потоком вещества.

В ландшафте различают вертикальные и го­ризонтальные связи. Связи вертикальные это связи между компонентами ландшафта – между климатом, горными породами, подзем­ными и поверхностными водами, почвами, растительным и животным миром. Изучение вертикальных связей привело к фор­мированию представлений о моносистемной модели геосистемы. Анализ верти­кальных связей – начальный шаг к познанию ландшафта и его морфологической струк­туры. Анализ вертикальных связей необходим в практических целях, во-первых, для предска­зания последствия изменений в плохо наблю­даемых компонентах на основе анализа изме­нений и последствий в легко наблюдаемых компонентах (например, по изменению харак­тера растительности дать заключение об изме­нении режима увлажнения); во-вторых, для управления воздействием на один компонент (или их группу) с целью получения положи­тельного эффекта от других (например, регу­лирование водно-теплового режима почв для повышения биопродуктивности).

Связи горизонтальные (латеральные) – между соседними геосистемами (более низкого и рав­ного рангов). Они проявляются в формирова­нии пространственной структуры ланд­шафтных образований, таких, как геохора, катена, парагенетические ландшафты, геохи­мические ландшафты и т. д. Эти связи про­являются также во влиянии одного ландшафта на другой, в формировании океанических и континентальных типов ландшафтов. Изучение горизонтальных связей привело к формированию полисистемной или хорической модели ландшафтов.

Различают связи прямые, направленные от более «активного» объекта или явления к дру­гому, более «пассивному», объекту или явле­нию (таковы, например, связи, возникающие при воздействии какого-либо сооружения на грунтовые воды), и связи обратные, возникаю­щие как ответная реакция «пассивного» объек­та и влияющие на состояние «активного» объекта.

Межкомпонентные связи в ландшафте не являются абсолют­но жесткими. Они носят вероятностный характер. Природные ком­поненты обладают некоторой степенью свободы в своем поведе­нии. Благодаря этому, ландшафт может более или менее пластично реагировать на возмущающие импульсы внешней среды.

Ландшафт способен существовать только при условии «дви­жения через него потока вещества, энергии и информации» [34, с. 118]. Вещественные, энергетические и информационные свой­ства природных компонентов теснейшим образом взаимосвязаны и отдельно друг от друга в природе не существуют. Поэтому веще­ственно-энергетический и информационный обмен между компо­нентами и геосистемами в целом немыслим в их раздельности. Однако в ходе ландшафтного анализа удается различать его виды.

Можно привести немало примеров вещественно-энергетичес­ких связей в ландшафте. Начнем с самого простого: горный речной поток, порожденный атмосферными осадками и таянием высоко­горных нивально-гляциальных покровов, низвергается вниз по ущелью, благодаря потенциалу гравитационной энергии горного рельефа, который был создан тектоническим вздыманием страны. Размывая скальные породы и обломочный материал осыпей и об­валов, поток превращает их в валунно-галечный аллювий. Его вод­ная масса насыщается влекомым, взвешенным и растворенным материалом. Одновременно происходит жидкий, твердый и ион­ный сток. Ущелье со временем превращается в террасированную долину. В деятельности горного потока интегрируются многие фак­торы абиотической природы горного ландшафта: поверхностный сток, атмосферные осадки, снежно-ледовые покровы, горный ре­льеф, слагающие ландшафт горные породы.

Особенно ярко межкомпонентные вещественно-энергетичес­кие связи прослеживаются в биогеохимическом (малом биологи­ческом) круговороте, наиболее важном в превращении ландшафта в целостную геосистему. Растительность выступает в нем самым активным компонентом. Недаром В. Б. Сочава назвал ее критичес­ким компонентом ландшафта. Непременными и незаменимыми факторами жизни растений служат, как известно, свет, тепло, воздух, вода и элементы минерального питания. Даже из простого их перечня видно, что для существования растительного покрова не­обходимы все природные компоненты ландшафта. Под биологи­ческим круговоротом понимается сложный циклический, много­ступенчатый процесс. Он включает поступление химических эле­ментов (С, N, О, Са, К, Mg, Na, P, S, Si, Cl, Fe и др.) из почвы, воды и воздуха в живые организмы главным образом в зеленые растения и превращение их под воздействием лучистой энергии Солнца в ходе фотосинтеза в сложные органические соединения. Ежегодно на Земле образуется около 170 млрд т первичного органического вещества. При этом усваивается 300-320 млрд т СО, из воздуха и выделяется около 200 млрд т свободного кислорода.

Часть созданного растениями-продуцентами биогенного ве­щества-энергии используется в трофических цепях животными. В результате минерализации растительного опада и отмерших орга­низмов происходит возвращение химических элементов в среду: почвы, воздух и воду. Этот круговорот вещества и энергии почти замкнут. Малая доля отмершей органики захороняется или выно­сится за пределы геосистемы путем вещественно-энергетического обмена с ландшафтной средой. Примерно 0,004% годичной био­логической продукции резервируется. Живое вещество высту­пает как аккумулятор солнечной энергии. В итоге за многие мил­лионы лет в ландшафтной оболочке накопились большие запа­сы свободной биогенной энергии (каустобиолиты, почвенный гумус), исчисляемые в тг10 32 ккал. Однако в настоящее время человечество за одни только сутки расходует столько ископае­мого органического топлива, сколько его откладывалось когда-то в среднем за 300-350 лет.

Информационные связи в ландшафтах прослеживаются как в пространстве, так и во времени. Суть их состоит в передаче тер­риториального и временного упорядоченного разнообразия одним природным компонентом другому компоненту, и наоборот. Таким образом, компоненты как бы стремятся запечатлеть свою простран­ственно-временную организацию в других компонентах и геосис­теме в целом. В отношении пространственной организации очень сильное информационное давление на другие природные компо­ненты оказывает литогенная основа. Разнообразие горных пород, а главное, неровности рельефа дневной поверхности находят соответствующее отражение в пространственной смене почвенного и растительного покрова, водного режима и микроклимата. Как терри­ториально дифференцирована литогенная основа, так в главных чертах устроен в плане и ландшафт в целом.

Классическим примером информационного влияния релье­фа на ландшафт является известное правило предварения В. В. Але­хина (1882-1946), известного геоботаника, профессора МГУ. Со­гласно правилу предварения, на склонах северной экспозиции раз­вивается растительность более северных зон, подзон, а на скло­нах южной экспозиции – более южных. В лесостепной зоне, на­пример, склоны долин и балок, обращенные на север, как правило, заняты широколиственными лесами, а склоны южной экспозиции -степными ценозами.

В информационных ландшафтных связях можно видеть ана­логию с известным принципом симметрии П. Кюри (1859-1906), согласно которому симметрия причины сохраняется в симметрии следствия. Если в указанной формуле вместо слова «симметрия» поставить слово «организация», то она в полной мере будет харак­теризовать суть трансляционной информации в ландшафте.

Межкомпонентные связи в ландшафте не являются абсолют­но жесткими. Они носят вероятностный характер. Природные ком­поненты обладают некоторой степенью свободы в своем поведе­нии. Благодаря этому, ландшафт может более или менее пластично реагировать на возмущающие импульсы внешней среды. До опре­деленных пороговых нагрузок он способен оставаться относитель­но устойчивым. Н. Винер писал, что «. любое строение выдержи­вает нагрузку только потому, что оно не является стопроцентно жестким» [10, с. 309]. Сравнивая ландшафт с другими природны­ми системами, А. И. Перельман говорил: «По степени совершен­ства связей ландшафт сильно уступает таким системам, как крис­таллы, атомы, организмы. Ландшафт – это система не только с дру­гой природой связей, но и с более «расшатанными» связями, более слабой интеграцией» [30, с. 6-7].

К тем определениям ландшафтоведения как науки, которые были уже даны, можно добавить еще одно: ландшафтоведение -наука о внутриландшафтных и межландшафтных системных свя­зях. Знание таких связей позволяет обоснованно решать многие проблемы природопользования.

Источник

1. Понятие о геосистемах и природно-территориальных комплексах, их структура, функционирование и динамика.

ПТК — пространственно-временная система географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое.

Геосистема — динамическая система географических компонентов и техногенных элементов, взаимосвязанных в своем территориальном распространении и истории совместного развития разнонаправленными потоками вещества и энергии.

Термин предложил Сочава в 1963 г. Понятие охватывает весь иерархический ряд от географической оболочки до ее элементарных структурных подразделений. По Сочаве «геосистема — это закономерное сочетание взаимосвязанных биотических и абиотических компонентов, а также соподчиненных комплексов, относительно ограниченных в пространстве и функционирующих как одно целое».

Геосистема (ПТК) полицентрична, в ней нет главного компонента, в равной степени изучаются связи между всеми компонентами.

Географические компоненты: 1 — массы твердой земной коры, 2 — массы гидросферы, 3 — воздушные массы атмосферы, 4 — биота = сообщества организмов растений, животных и микроорганизмов, 5 — почвы, * — климат и рельеф.

Необходимо различать 3 главных уровня организации геосистем:

1. Планетарный — географическая оболочка = эпигеосфера (= наружная земная оболочка)
2. Региональный — крупные и достаточно сложные по строению структурные подразделения эпигеосферы = физгео зоны (ландшафтные зоны), секторы, страны, провинции и т.д. до ландшафта.
3. Локальный — урочища (+ подурочища) и фации.

И геосистемы, и ПТК являются системами, т.е. представляют собой множество элементов, а также связей между ними и их свойствами. Взаимное расположение элементов — строение системы (морфология). Связи между элементами определяют структуру системы, т.е. её пространственно-временную организацию. Структура системы — взаимное расположение её частей и способы их соединения и взаимодействия.

В ПТК различают 2 системы внутренних связей:

— вертикальная = межкомпонентная, — горизонтальная = межсистемная.

Всю совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации энергии, вещества, а также информации в геосистеме можно назвать её функционированием. Оно слагается из поглощения и трансформации солнечной энергии, влагооборота, геохимического круговорота, биологического метаболизма и механического перемещения вещества под действием силы тяжести.

Динамика — изменения системы, которые имеют обратимый характер и не приводят к перестройке её структуры. К динамическим изменениям относятся прежде всего циклические изменения (сезонные и суточные), а также восстановительные смены состояний, возникающих после нарушения геосистемы внешними факторами. Динамические изменения геосистемы говорят о её определенной способности возвращаться к исходному состоянию (пока внешние возмущения не перешли некоторого критического порога). Эта способность есть устойчивость системы.Любая геосистема также изменчива, т.е. развивается в пространстве и во времени. Таким образом, кроме динамики существует также развитие, эволюционное изменение системы. Оно необратимо и приводит к коренной перестройке структуры, т.е. к появлению новой геосистемы.

Источник