Структура природных систем и их свойства (целостность, устойчивость, изменчивость, саморегулирование, самоорганизация).
Структура природных систем — совокупность наиболее устойчивых связей между компонентами и соподчиненными комплексами системы. Различают два типа структур: 1) Пространственная структура — порядок расположения составных частей природной системы, их соотношение и характер взаимосвязей между ними по «горизонтали» (между системами более низкого и равного рангов) и «вертикали» (между компонентами природной системы).
2) Временная структура — проявляется в виде сезонной ритмики и многолетней перестройки связей. Изучение структуры позволяет определить инвариантные свойства природных систем и дать оценку их нарушенности в результате антропогенного воздействия. Инвариант – свойство (или свойства как совокупный инвариант) системы, не изменяющее свое состояние при внешних воздействиях в пределах ее устойчивости. С понятием «структура» связаны свойства природных систем.
1) ЦЕЛОСТНОСТЬ природной системы — внутреннее единство систем, обусловленное тесными взаимосвязями между ее составными частями. Благодаря взаимосвязям изменение одного компонента ведет к изменению других, что может привести к изменению всей структуры. Целостность выражается:
а) в проявлении свойств не присущих их отдельным компонентам (эмерджентность);
б) в относительной автономности;
в) в наибольшей тесноте внутренних связей по сравнению с внешними связями.
2) УСТОЙЧИВОСТЬ — свойство природных систем сохранять или восстанавливать свою структуру и функции при воздействии внешних факторов. Она характеризует способность системы нормально функционировать в определенном диапазоне значений физико-географических и антропогенных нагрузок. Устойчивость зависит от:
а) инвариантных свойств природной системы;
б) интенсивности и продолжительности действия внешних факторов. Разные ландщафты в зависимости от их свойств по-разному реагируют на разные факторы.
Принцип соответствий воздействия и ответных реакций (Глазовская, 1976) — устойчивость природных систем по отношению к техногенным воздействиям определяется: 1)их характером, 2)свойствами природных систем (геохимической структурой, функционированием) и 3)типом ответных реакций последних на техногенные воздействия. Основываясь на этом подходе, Глазовская (1976) выделила особые ландшафтно-геохимические системы — технобиогеомы, которые объединяются по сходному уровню устойчивости к однотипным техногенным воздействиям.
Устойчивость геосистемы — стабильность состояний геосистемы во времени. Понятие “устойчивость” тесно связано с противоположным по смыслу понятием “изменчивость”. А. Г. Исаченко (1991): “Под устойчивостью системы подразумевается ее способность сохранять структуру при воздействии возмущающих факторов или возвращаться в прежнее состояние после нарушения”. В определении экологической емкости территории ключевое значение имеет мера устойчивости ландшафтов.
Общие критерии устойчивости — биологическая продуктивность, возобновимость растительного покрова (Исаченко, 1991). Они определяются оптимальным соотношением тепла и влаги. Основные факторы неустойчивости геосистем — недостаток тепла и влаги, гравитационная неустойчивость твердого фундамента. Важный стабилизирующий фактор- растительный покров (наиболее уязвимый компонент). При анализе устойчивости геосистем к техногенным воздействиям необходимо опираться на региональные и локальные ландшафтно-географические закономерности, на таксономию и классификацию геосистем.
Н. Солнцева (1998) — о устойчивости. Принцип геохимигеской совместимости — совместимость или несовместимость техногенных воздействий с современными ландшафтно-геохимическими процессами. Техногенные вещества трансформируются под влиянием природных факторов и формируют пространственно-временные ряды природно-техногенных ландшафтов. Правило стадиального диссонанса техногенно обусловленного развития ландшафтов — пространственная дифференциация и временная асинхронность техногенной эволюции ландшафтов, зависящая от типа техногенного воздействия и состава образующихся вторичных природно-техногенных продуктов.
Величины устойчивости выражаются через структурные и функциональные характеристики.
1) Устойчивость в аспекте вертикальной и горизонтальной структуры отражает постоянство формы объекта.
2) Устойчивость в аспекте функционирования отражает форму его развития через смены разновременных состояний (суточных, сезонных, годовых, внутривековых), через преобразовательную и стабилизирующую динамику, в основе которой лежит отрицательная обратная связь.
Устойчивость систем необходимо рассматривать по отношению к каждому фактору — в каждом конкретном случае механизмы устойчивости и ее порог имеют свои особенности, свое особое «слабое звено», свои способы стабилизации. Устойчивое состояние — состояние, к которому природная система самопроизвольно возвращается, будучи выведена из него внешними силами. Устойчивое состояние поддерживается за счет механизма саморегуляции.
3) ИЗМЕНЧИВОСТЬ — способность природной системы под действием внешних и внутренних сил переходить из одного состояния в другое. Наиболее подвержены изменению атмосферный воздух и природные воды. Наибольшей устойчивостью обладают горные породы и рельеф. Промежуточное положение — биота и почвы. Изменения:
1) обратимые — при нарушении «вторичных» компонентов (биота, почвы, водный режим).
2) необратимые — при нарушении «первичных» компонентов, особенно — литогенной основы.
Сопоставление пространственной и временной изменчивости одних и тех же характеристик фаций позволило заключить (Дьяконов, 2008) о разной природе изменчивости.
1) Изменчивость во времени характеристик фаций определяется внешними факторами.
2) изменчивость в пространстве обусловлена внутриландшафтным разнообразием — неоднородностью литолого-геохимических условий.
4) САМОРЕГУЛИРОВАНИЕ (стабилизирующая динамика) — способность системы без вмешательства из вне поддерживать свое состояние несмотря на изменение внешних факторов. Это нейтрализация “вредных” воздействий, которые способны разрушить систему. Саморегуляция идет до тех пор, пока процессы, протекающие в природной системе, способны нейтрализовать нежелательные воздействия. При истощении защитных механизмов — разрушение системы или изменение ее структуры.
5) САМООРГАНИЗАЦИЯ — способность системы к изменению структуры путем перестройки ее внутренних связей. Благодаря саморегулированию и самоорганизации природные системы могут поддерживать экологическое равновесие (сбалансированное соотношение между приходом и расходом вещества и энергии). Нарушение равновесия приводит к подрыву потенциала ландшафта (в т.ч. — к снижению биологической продукции). Поддержание равновесия природных систем — предпосылка рационального природопользования.
Дата добавления: 2015-10-31 ; просмотров: 1177 | Нарушение авторских прав
Читайте в этой же книге: Пять периодов в развитии экологии. | Экологическая картина мира. | Связь геоэкологии с экологической географией. | Критическая допустимая нагрузка на природные системы и три показателя величины нагрузки. | Наиболее существенные антропогенные изменения изменения природных процессов в геосистемах. | Антропогенные изменения состояния и структуры природных систем, зональность антропогенных изменений ландшафтов (пояса, зоны, подзоны влияния). | МОНИТОРИНГ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ | Основные источники энергии в биосфере, тепловой баланс и его антропогенные изменения | Геоэкологические аспекты проблемы биоразнообразия. | Оценка биоразнообразия |
| | | следующая страница ==> | |
| Положение о системообразующих отношениях. | | | Частные потенциалы ландшафтов (биотический, водный, минерально-ресурсный, строительный, рекреационный, потенциал самоочищения). |
mybiblioteka.su — 2015-2023 год. (0.012 сек.)
Источник
Лекция 2 природные системы. Природные ресурсы
Природная среда как объект природопользования в настоящее время занимает большую часть географической оболочки Земли (в понимании В.И.Вернадского — биосферы). Географическая оболочка — самая крупная природная система в пределах нашей планеты. Она представляет собой область взаимопроникновения и взаимодействия геосфер: литосферы, атмосферы, гидросферы, педосферы, фитосферы и зоосферы, которые тесно связаны между собой в процессе обмена веществом и энергией. Только в ней существует жизнь, возникло и развивается человеческое общество. Географическая оболочка (биосфера) — очень сложная пространственная структура, состоящая из множества иерархически соподчиненных природных комплексов более низких рангов — геосистем (согласно представлениям, принятым в географии) и экосистем (согласно представлениям, сложившимся в экологии).
Геосистемы (природные территориальные комплексы, ландшафты) — закономерные сочетания взаимосвязанных биотических и абиотических компонентов, а также соподчиненных комплексов, относительно ограниченные в пространстве и функционирующие как единое целое.
Экосистемами называют совокупности живых организмов и среды их обитания, которые, взаимодействуя, образуют единое целое. Эти понятия имеют как черты сходства, так и черты различия.
Сходство между геосистемами и экосистемами выражается в общем наборе компонентов природы, близких по своим свойствам и механизмам функционирования. Они представляют собой открытые природные системы, изменяющиеся в пространстве и во времени. В их состав входят биотические и абиотические компоненты, которые тесно взаимосвязаны между собой потоками вещества и энергии. Среди этих компонентов особое место занимают воздух, вода и биота. Они определяют многие процессы, в природе (в частности, воспроизводство биологических ресурсов), наиболее мобильны и одновременно самые уязвимые (в отношении антропогенного воздействия) составные части природных систем.
Различие между геосистемами и экосистемами состоит в направленности изучаемых связей и характере выделения пространственных границ. Экосистемы — это биоцентрические системы, поэтому в них выделяют связи, направленные от факторов среды к главному компоненту — биоте, особое внимание уделяя трофическим (пищевым) цепям. Геосистемы полицентричны, в связи с чем при их изучении все компоненты природы рассматриваются как равнозначные, при этом одинаковое внимание уделяется прямым и обратным связям, т.е. охватывается более широкий круг связей и отношений.
Понятие «экосистема» не ограничено четкими пространственными рамками: оно в равной мере распространяется на каплю воды, болото или биосферу в целом.
Понятие «геосистема» (ландшафт, природно-территориальный комплекс) всегда подразумевает пространственные границы, которые выделяют на основе признаков, достаточно хорошо разработанных в географии. Для выделения границ экосистем разных иерархических уровней такие признаки в экологии пока не разработаны.
В процессе пространственной дифференциации географической оболочки (биосферы) формируются природные системы, различающиеся по размерам и сложности.
Обычно выделяют три уровня размерности этих систем:
а) планетарный (глобальный) — географическая оболочка (биосфера) в целом и ее самые крупные части (материки, океаны, климатические пояса);
б) региональный — крупные регионы, обособление которых связано с действием геодинамических и макроклиматических факторов (физико-географические страны, природные зоны, или зоноэкосистемы, ландшафтные области, или мегаэкосистемы, и др.);
в) локальный — небольшие территории, обособленные влиянием ме-зорельефа и гидроклиматическими различиями (местности, урочища, фации, или биогеоценозы). В сфере хозяйственной деятельности человека, прежде всего, оказываются системы регионального и локального уровней, испытывающие наиболее сильные антропогенные нагрузки и связанные с ними изменения природной среды.
С позиций природопользования, природные системы выполняют две главные функции:
а) жизненную — как среда для жизни и деятельности человека;
б) хозяйственную — как источник природных ресурсов и пространственная основа для экономической активности людей.
В связи с этим понятие «экосистема» целесообразнее употреблять в тех случаях, когда основное внимание обращается на охрану и использование биоты и на экологические факторы среды.
Понятие «природная геосистема» предпочтительнее применять в тех случаях, когда на первое место ставятся вопросы использования и охраны вод, воздуха, литосферы, а также ландшафтов в целом (Охрана ландшафтов, 1982). Таким образом, отражая наиболее существенные, хотя и различные стороны природных систем, оба понятия диалектически дополняют друг друга.
Источник