Динамика, саморегулирование и эволюция ландшафтов

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 9Следующая ⇒

Взаимодействие морфологических элементов ландшафта между собой посредством функциональных процессов определяет динамику ландшафта. Под динамикой ландшафта подразумеваются повторяющиеся во времени обратимые, преимущественно ритмические, его изменения, которые не приводят к перестройке структуры ландшафта, то есть, совершающиеся в рамках его настоящей структуры. В этом случае динамику следует рассматривать как поведение ландшафта и как третью его важную структурную особенность, а именно, как его временную структуру, которая выражается в виде последовательной смены его устойчивых состояний. Такая устойчивая полиструктурная пространственно-временная организация ландшафта, объединяющая в одно целое морфологическую, функциональную и временную структуры ландшафта получила название инвариантной структуры. Она отражает устойчивость данного ландшафта, то есть, его способность поддерживать во времени заданный режим функционирования, несмотря на возмущающие внешние воздействия. Следовательно, ландшафту характерна некоторая способность к саморегулированию. Рассмотрим это свойство ландшафта на конкретном примере. Ландшафты и урочища хвойных лесов формируются при некотором оптимальном соотношении факторов внешней среды, а именно – тепла и влаги. В случае последующих колебаний параметров этого соотношения, с резкими отклонениями от его оптимума для произрастания хвойных фитоценозов, уже существующий лесной фитоценоз сам гасит эти опасные отклонения, благодаря тому, что он через процесс транспирации выравнивает ход суточных и сезонных температур, влажности, сокращает величину поверхностного стока, накапливает запасы влаги в почве и грунте. Таким образом, фитогенный компонент ландшафта в данном случае играет роль регулятора или стабилизатора ландшафта и отвечает за устойчивость его динамической структуры.

Наличие положительных и отрицательных обратных связей между компонентами и морфологическими элементами ПТК, или геосистем разного ранга, присущее им свойство саморегуляции дали основание рассматривать их не только как вещественно-энергетические системы, а согласно принципам кибернетики, и как информационные системы ( Арманд, 1975, Сочава, 1975 и др.). Такие системы способны не только осуществлять вещественно-энергетические связи между своими компонентами и морфологическими элементами, но и воспринимать, передавать, обрабатывать, накапливать и хранить информацию. В пользу такого предположения свидетельствует сам факт выделения в морфологической структуре ландшафтов молодых урочищ и урочищ-реликтов. Следовательно, мы может утверждать, что любому ПТК, как информационной системе, характерно свойство памяти. Иными словами если мы выявим такие блоки-интеграторы памяти ПТК, то мы сможем восстановить поступательную смену его необратимых состояний и в какой-то степени особенности внешних и внутренних факторов, обусловивших эти состояния, то есть, сможем реконструировать эволюцию природной системы. Таким интегратором информации об эволюции ПТК служат фрагменты его литогенной основы, то есть, толща осадочных пород, каждый слой и горизонт которой, являясь своеобразной «земной дискетой» или «флеш-картой» несет информацию, хотя и весьма обрывочную, о развитии конкретного компонента и морфологической единицы географической оболочки за геологическую историю планеты. Например, такой «флеш-картой можно считать комплекс межледниковых озерно-болотных отложений, изучение и датировка пластов которого позволяет судить об эволюции ландшафтов в межледниковье; пролювиальные отложения конуса выноса оврага или балки, послойное изучение особенностей литологии которых и комплекса содержащихся в них ископаемых остатков пыльцы и спор растений, определение их возраста позволяет реконструировать историю развития и относительные временные рамки данного урочища. Существующие методы палеогеографических исследований физико-географического прошлого Земли и их совершенствование позволяют производить подобные реконструкции эволюции ландшафтов, объяснять

причины этой эволюции и прогнозировать развитие современных ландшафтов.

Следует отметить, что обратимые состояния и ритмы разного типа в инвариантной структуре ландшафта не являются полностью замкнутыми или повторяющимися абсолютно одинаково без некоторого изменения качества компонентов морфологических элементов ландшафта. Так, например, при завершении каждого очередного годичного или иного цикла в озерных урочищах, на дне озерных котловин накапливается какое-то количество органоминеральных осадков; в болотных урочищах нарастает толща торфа, а в урочищах действующих оврагов ежегодно увеличивается величина эрозионного вреза и некоторое количество твердых частиц породы и растворимого вещества выносится за его пределы. Эти незаметные количественные изменения постепенно перерастают в качественные, трансформируют морфологические элементы ландшафта и, в конце концов, приводят к необратимым или эволюционным изменениям ландшафта. Ярким примером такого эволюционного цикла развития ПТК является превращение озерного урочища в болотное, урочища оврага в балку и т. д. Таким образом, эволюция ландшафтов является высшим звеном в цепи понятий, которые характеризуют различные типы изменений ландшафтов: функционирование – динамика – развитие (эволюция). Она сопровождается необратимыми поступательными изменениями, которые приводят изменению общей структуры ландшафта, к замене её одного инварианта другим. Эволюционная трансформация ландшафта может быть обусловлена как изменением внешних факторов (изменение количества поступающей солнечной энергии, активизации тектонических движений, морскими трансгрессиями и регрессиями и др.), так и внутренними причинами (влияние растительности на почву, микроклиматическими изменениями, изменения уровня грунтовых вод, антропогенными изменениями и др.). Прогрессирующая эволюция ландшафтов непрерывно происходит и при постоянстве внешних условий, в силу постоянного взаимодействия их компонентов и морфологических элементов, то есть их функционирования. В данном случае мы должны говорить о саморазвитии ландшафтов. Однако, в действительности, и те, и другие причины переплетаются между собой сложным образом, и разделить их бывает крайне трудно.

Важным показателем для эволюции ПТК является время их существования. Всем известно, что в отличие от пространства, время характеризуется одномерностью, что обуславливает для существования любой природной системы только две временные границы: начало и конец, отсюда возраст любого ПТК – это время, прошедшее с начала его существования до определенного момента. Следовательно, под возрастом ландшафта понимается отрезок времени, с начала которого и до настоящего момента данный ландшафт функционирует в условиях своей инвариантной структуры. Отсюда, понятие возраста тесно связано со временем возникновения ландшафта, то есть с датой (эпохой, периодом), начиная с которых ландшафт приобрел инвариантную структуру близкую к наблюдаемой ныне. Таким образом, переход от одной возрастной ступени ландшафта к последующей знаменуется изменением инварианта его структуры. В отношении возраста морфологических единиц ландшафта считают, что чем меньше их ранг, тем меньше их возраст.

Ландшафтные геосистемы – системы динамичные. В них постоянно идут разномасштабные круговороты и взаимообмены вещества и энергии. Сами ПТК, как правило, являются транзитными звеньями крупномасштабных круговоротов в охватывающих геосистемах. Эти круговороты не полностью замкнуты, часть их вещества и энергии поступает из окружающей среды или рассеивается в ней, а часть депонируется в их структурных звеньях – геосистемах разных рангов. Поэтому, развиваясь, геосистемы постепенно претерпевают изменения. Кроме того, адаптивно реагируя на изменения среды, ландшафты меняют свои состояния во времени и пространстве. В значительной степени именно за счет этого свойства они способны сохраняться в условиях постоянно меняющейся среды.

Классификация ландшафтов

Каждому ландшафту свойственна индивидуальность в связи с этим, как подчеркивал Л.С. Берг, каждый ландшафт неповторим ни во времени, ни в пространстве. Два одинаковых ландшафта найти на Земле невозможно уже потому, что географическое положение территории индивидуально и не повторяется. Отсюда нельзя отыскать второй ландшафт с точно таким же геологическим фундаментом, рельефом и климатом.

Изучение различных групп ландшафтов завершается их классификацией, что позволяет теоретически осмыслить и обобщить закономерности развития, строения, функционирования, размещения ландшафтов в пространстве. В ландшафтоведении разработаны две классификационные модели: иерархическая классификация, от фации до ландшафтной оболочки Земли, где логическим основанием является соотношение части и целого; типологическая классификация, где любая природная система – индивид, а логической основой здесь уже служит соотношение особенного, индивидуального и общего, типического.

Типологическая классификация рассматривает разные таксономические геосистемы: фации, подурочища, урочища, местности, ландшафты. Исходными факторами при классификации ландшафтов служат: тепло- и влагообеспеченность, влагооборот, биологический круговорот веществ, почвообразование, продуцирование биомассы. После классифицирования ландшафтов их систематизируют в соподчиненные типологические совокупности ландшафтов региона, то есть систематизируют ландшафтное устройство определенной территории.

При систематизации ландшафтов может быть использовано множество классификационных признаков, относящихся к их генетическому сходству, структурно-функциональной общности, а также к ландшафтнообразующим факторам и закономерностям формирования и размещения ландшафтов.

Как известно, важнейшие процессы функционирования ландшафтов, такие как влагооборот, почвообразование и биогенный круговорот веществ, сезонная динамика и др., определяются тепло- и влагообеспеченностью, т.е. поступлением в ландшафт солнечной энергии и активной влаги. Распределение же тепла и влаги и их соотношение зависят прежде всего от широтной зональности, затем от секторности и высотной ярусности ландшафтов. Эти три важнейшие закономерности ландшафтообразования должны, очевидно, служить исходными «координатами» для классификации ландшафтов.

С другой стороны, немаловажное ландшафтообразующее значение имеет твердый фундамент ландшафта с присущим ему рельефом, который, несомненно, должен выступать одним из главных классификационных критериев.

В качестве высшей классификационной категории ландшафтов Земли считают отдел ландшафтов. В основе этого таксона рассматривают показатель тип контакта и взаимодействия геосфер (литосферы, гидросферы, атмосферы) по вертикали. Выделяют четыре отдела ландшафтов: наземные (субаэральные), земноводные (речные, озерные, шельфовые), водные (моря, океаны), донные (морские, океанические).

Наземные ландшафты группируются по разрядам в зависимости от теплообеспеченности географических поясов. Например, наземные ландшафты Северного полушария состоят из разрядов: арктических, субарктических, бореальных, суббореальных, субтропических, тропических, субэкваториальных и экваториальных ландшафтов.

К следующей классификационной единице относится подразряд. Он характеризует специфику атмосферной циркуляции географических поясов. Например, рассматривая бореальные ландшафты России с запада на восток, по этому признаку выделяют: умеренно континентальные, континентальные, резко континентальные, приокеанические ландшафты.

Далее в классификации выделяют такую единицу как семейство ландшафтов, отражающую группировку ландшафтов в дифференцированных физико-географических странах. Например, бореальные ландшафты восточно-сибирского семейства или бореальные ландшафты западно-сибирского семейства, или восточно-сибирского.

Классы характеризуют равнинные и горные ландшафты и выделяются в пределах разрядов, подразрядов, семейств. Классы равнинных ландшафтов включают подклассы – возвышенные, низменные, низинные ландшафты. Классы горных ландшафтов включают следующие подклассы ландшафтов – предгорные, низкогорные, среднегорные, высокогорные, межгорно-котловинные. Классы и подклассы ландшафтов отражают высотную ярусность ландшафтов.

Тип ландшафта отражает зональность природной геосистемы и близок к зональному типу почв, так как почва – «зеркало» ландшафта, продукт его функционирования. Помимо почвенных характеристик тип ландшафта учитывает и геоботаническую специфику. Например, бореальные и суббореальные умеренно-континентальные восточно-европейские равнинные ландшафты включают типы лесной, широколиственной, лесостепной, степной, полупустынной, пустынной растительности (рис. 3.1).

Ландшафты разных типов сменяются в пространстве, как правило, постепенно, границы между ними размыты, притом характерные их черты выражены наилучшим образом в центре соответствующей зоны, к периферии же появляются признаки перехода к соседним зонам. Тип ландшафта по классификации подразделяют на подтипы в соответствии с подтипами почв и подклассами растительности. Например, таежный тип образован подтипами северотаежных, среднетаежных, южнотаежных ландшафтов.

В силу постепенности смены зональных типов и наличия многочисленных переходных образований (лесотундровые, лесолуговые, подтаежные и др. ландшафты) установить различия в объеме типа и подтипа ландшафтов бывает затруднительно, и таксономическая принадлежность переходных образований нередко вызывает споры.

Рис. 3.1. Типы ландшафтов Земли в зависимости от теплообеспеченности и увлажнения (по А.Г. Исаченко)

Зональные ряды типовландшафтов-аналогов по теплообеспеченности: А – арктические и антарктические; Са – субарктические (Са₁ – северные, Са₂ – типичные, Са₃ – южные); БСа – бореально-субарктические; Б – бореальные (Б₁ – северные, Б₂ – типичные, Б₃ – южные); БСб – бореально-суббореальные; Сб – суббореальные (Сб₁ – типичные, Сб₂ – переходные к субтропическим); Ст – субтропические; Т – тропические; Сэ – субэкваториальные; Э – экваториальные; Ряды типов ландшафтов – аналогов по увлажнению: 1 – экстрааридные, 2 – аридные, 3 – семиаридные, 4 – семигумидные, 5 – гумидные.

Род ландшафтов характеризует морфологию и генезис рельефа ландшафтов, литологические свойства поверхностных пород выражены в подроде ландшафтов. Например, в равнинных ландшафтах по роду выделяют ландшафты крупных речных долин и междуречий, представленных моренными, водно-ледниковыми, древнеаллювиальными, эоловыми отложениями.

Определяющим критерием на нижних ступенях ландшафтной классификации является твердый фундамент ландшафта, то есть его структурные особенности, литологический состав пород и формы рельефа. Через фундамент раскрываются и существенные генетические черты ландшафта. Учет этого критерия позволяет выделить виды ландшафтов. Ландшафты одного и того же вида характеризуются наибольшим сходством в генезисе, наборе компонентов, структуре, и в частности, в морфологическом строении

В результате классификации каждый ландшафт получает многоступенчатую типологическую углубленную идентификацию (таблица 3.1).

Таблица 3.1.

Структурно-генетическая классификация ландшафтов по В.А. Николаеву

Таксон	Основание деления	Примеры ландшафтов
Отдел	Тип контакта и взаимодействия геосфер	Наземные, земноводные, водные, подводные
Разряд	Термические параметры географических поясов	Арктические, субарктические, бореальные, суббореальные, субтропические
Подразряд	Континентальность, секторные климатические различия	Приокеанические, умеренно континентальные, континентальные, резко континентальные
Семейство	Региональная локализация на уровне физико-географических стран	Бореальные, умеренно континентальрные – восточно-европейские, суббореальные, континентальные западно-сибирские, туранские
Класс	Морфоструктуры мегарельефа	Равнинные, горные
Подкласс	Морфоструктуры макрорельефа	Равнинные: возвышенные, низменные, низинные. Горные: низкогорные, среднегорные, высокогорные.
Тип	Типы почв и классы растительных формаций	Таежные, смешанно-лесные, широколиственные, лесостепные, степные, полупустынные, пустынные
Подтип	Подтипы почв и подклассы растительных формаций	Северотаежные, среднетаежные, южно-таежные, степные, луговые, болотные, солончаковые
Род	Морфология и генезис рельефа (генетический тип рельефа)	Холмистые моренные, пологоволнистые водно-ледниковые, плосковолнистые древнеаллювиальные, гривистые древнеэоловые
Подрод	Литология поверхностных отложений	Суглинистые, лёссовые, песчаные, каменисто-щебенчатые
Вид	Сходство доминирующих урочищ	Западно-сибирские равнинные возвышенные степные с разнотравными степями на черноземах легкосуглинистых.

Для глубокого понимания горизонтальной структуры ландшафта необходим анализ вещественно-энергетических латеральных связей, существующих между локальными геосистемами, слагающими ландшафт. Наиболее ярко они выражены в ландшафтных катенах. Термин катена в переводе с английского означает " ряд", " цепочка". Впервые он был введен в науку английским почвоведом Дж. Милном.

Под ландшафтной катеной понимается функционально-динамическое сопряжение природных геосистем, последовательно сменяющих друг друга в направлении от местного водораздела к местному базису денудации (реке, озеру, днищу депрессии рельефа и т. п.). Катенарный ряд фаций, подурочищ объединяется в целостную геосистему однонаправленным потоком вещества и энергии сверху вниз по склону. В нем участвует жидкий, твердый, ионный, поверхностный и подземный сток, а также перемещение почвенно-грунтовых масс под воздействием гравитационных склоновых процессов (обвально-осыпных, оползневых, дефлюкционных, солифлюкционных и др.).

Рис. 3.2. Схема иерархии геосистем (по А.Г. Исаченко)

В качестве примера, продемонстрируем вариант использования подобной классификации для ландшафтов территории северной части Псковской низменности:

Тип ландшафта: восточноевропейские таежные;

подтип ландшафта: восточноевропейские, южно-таежные;

класс ландшафта: восточноевропейские, южно-таежные, равнинные;

подкласс ландшафта: восточноевропейские, южно-таежные, низинные;

вид ландшафта: восточноевропейские, южно-таежные, низинные озерно- ледниковые на абрадированных моренных суглинках и озерно-ледниковых мелкозернистых песках, алевритах и глинах.

Современные ландшафты формируются в среде взаимодействия как естественных потоков энергии и вещества, так и условиях хозяйственной деятельности человека, которая, нередко существенно нарушает сложившееся единство деятельности природных внешних и внутренних ландшафтно-генетических процессов и вызывает их антропогенную трансформацию. В связи с этим, анализируя характер изменения естественных компонентов современных ландшафтов, их с некоторой условностью, следует подразделять на природные и антропогенные. Эта условность объясняется тем, что обычно хозяйственная деятельность человека преобразует в своих интересах не ландшафт в целом, а только его отдельные компоненты и морфологические элементы. В связи с этим, правильнее называть такие ландшафты не антропогенными, то есть созданными человеком, а антропогенно-модифицированными. По степени нарушенности антропогенной деятельностью такие ландшафты подразделяют, по А.Г. Исаченко (1979) и Я. Демеку (1977) на следующие модификации, или типы:

1) первобытный или условно-измененный ландшафт. К этому типу относят ландшафты, не подвергавшиеся прямому воздействию или хозяйственному использованию, однако, испытывающие его косвенное воздействие, например, через атмосферные процессы посредством осаждение аэрозолей техногенного генезиса. Примерами таких ландшафтов могут служить ландшафты высокогорий, ландшафты Арктики и Антарктики и других территорий трудно доступных и неблагоприятных для обитания человека регионов планеты, в естественных компонентах ландшафтов которых находят следы хозяйственной деятельности человека, например, следы пестицидов (ДДТ, ГХБ и др.), радионуклеотидов и т. п.;

2) слабоизмененный ландшафт, или ландшафт, где экстенсивный характер хозяйственной деятельности человека (охота, рыболовство, собирательство, выборочная вырубка леса), затронул лишь отдельные элементы ландшафта, но основные природные связи остались не нарушенными, а сами изменения морфологической структуры ландшафта носят обратимый характер. К таким ландшафтам следует относить отдельные типы ландшафтов тундры, тайги, пустынь и джунглей;

3) нарушенные ландшафты, то есть ландшафты, подвергшиеся интенсивному техногенному или стихийному катастрофическому воздействию. При этом такое воздействие затронуло многие компоненты ландшафта, что привело к существенному нарушению его структуры в направлении необратимом или неблагоприятном для общества. Например, образование ландшафтов бэдленда, ландшафтов радиогенного загрязнения, вулканогенных ландшафтов и др.;

4) культурные ландшафты , или такие ландшафты, в пределах территории которых сосуществуют природные и социально-экономические геосистемы. Считают, что такие ландшафты на нашей планете в настоящее время преобладают. По мнению известного чешского ландшафтоведа Я. Демека (1977), сам термин «культурный ландшафт» не совсем удачен, так как в большинстве случаев человек создает совершенно «некультурные ландшафты». В своем узком и оптимальном понимании содержание термина «культурный ландшафт» должно пониматься как ландшафт, в котором природные связи рационально изменены на научной основе в интересах общества. Таким ландшафтам на Земле принадлежит будущее и они, по-видимому, будут главными составными частями элементов ноосферы, или сферы разума, то есть, рационально трансформированной в интересах мирового человеческого общества и разума пространства географической оболочки.

По своему назначению различают следующие категории культурных ландшафтов:

1) агроландшафты; 2) урбаноландшафты и3) техногенные ландшафты.

Агроладшафты – это антропогенные ландшафты, у которых естественная растительность заменена каким-либо биотическим сообществом или отдельным видом сельскохозяйственного, или лесохозяйственного значения. Агроландшафты, в зависимости от типа применяемого севооборота, подразделяются на полевые, овощные, садовые и др. а от водохозяйственных условий – на поливные (орошаемые), богарные и др.

Урбаноландшафты – это территории основные особенности строения и свойства которых определяются наличием в ее пределах человеческих поселений и прежде всего городов. Такой ландшафт включает в себя как собственно город, жители которого связаны с несельскохозяйственной деятельностью, так и его обрамление, которое испытывает наиболее сильное воздействие города и прежде всего в результате загрязнения окружающей среды за счет сгущения транспортных магистралей, местоположения свалок промышленных и бытовых отходов, кладбищ, зон рекреации др. объектов.

Техногенные ландшафты –это территории локализации промышленных объектов, системы предприятий, промзон, агломерации предприятий, шахт, рудников, карьеров совместно с их транспортной и обслуживающей инфраструктурой - аэродромами, полигонами для испытаний, дислокацией военных объектов и т. п. Следует отметить, что такие техногенные ландшафты достаточно часто соседствуют с урбаноландшафтами или локализуются внутри последних.

Лекция №4

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 Следующая ⇒