Определение динамики ландшафта.
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 геосистемв 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).
3. 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.
4. 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.
2. Природные ритмы ландшафтов и их иерархия.
В литературе достаточно широко принято говорить о ритмичности природных явлений. Под ритмом в данном случае понимается ход периодической и циклической динамики. Динамика ландшафта обусловлена преимущественно (хотя и не исключительно) внешними факторами, прежде всего планетарно-астрономическими. Из обширной шкалы иерархии ритмов мы рассмотрим наиболее изученные.
Суточная ритмика. Смена дня и ночи влечет за собой изменения в температуре, влажности, движении воздуха. В наших широтах внутрисуточная смена погоды наглядно прослеживается летом в антициклональных условиях: солнечное и тихое утро - кучевые облака в полдень - грозы с порывами ветра во второй половине дня. При циклональной погоде общий фронтальный перенос тепла и влаги ослабляет и сильно нарушает суточную ритмику погоды.
Смена освещения и погоды также определяет суточную динамику биоты. У растений происходят изменения в организме (фотосинтез, транспирация и др.), животные мигрируют в зависимости от времени суток, отдыхают или ведут активный образ жизни. В высоких широтах суточная ритмика ослабевает и полностью теряет свое значение вблизи полюсов.
Сезонная ритмика. Она связана со сменой сезонов года. Степень ее выраженности неодинакова в разных широтах. Наиболее полно она проявляется в умеренном поясе, где хорошо выражены все четыре сезона года. Здесь определяющим фактором ритмики служит термический режим. В зоне тропических саванн ведущим фактором уже служит режим увлажнения. В зоне влажных тропических лесов температура воздуха и количество осадков мало меняются в течение года и выделение сезонов здесь теряет смысл.
Годовая ритмика легко обнаруживается в годовом ходе климатических элементов, гидрологических явлений (ледостав, ледоход, половодье, межень), почвообразовательных и геоморфологических процессов (карстообразование в полярных странах идет только в теплое время года), в миграциях рыб и перелетах птиц, зимней спячке, смене растительности.
Внутривековые ритмы. Эти ритмы связаны с проявлениями солнечной активности. Из внутривековых ритмов наиболее четкими оказались циклы продолжительностью в 11 и 20-50 лет. Они подмечены во многих явлениях, например, во вспышках эпидемических заболеваний, толщине годичных колец у деревьев, массовых размножениях саранчи и др.
Многими учеными установлено, что почти везде на земном шаре климат испытывает циклические колебания. Средняя длительность одного цикла 30 - 35 лет; за это время серия влажных и прохладных лет сменяется серией теплых и сухих. Были найдены ритмы в колебаниях многих озер, уровней морей, температуры океанов и их ледовитости.
Сверхвековой ритм. Особенно хорошо выражен сверхвековой ритм продолжительностью 1800-1900 лет. В каждом таком цикле, по Шнитникову, обособляются три фазы: фаза прохладно влажного климата, развивается быстро и энергично, она короткая — 300 - 500 лет, фаза сухого и теплого климата, продолжительность - 600 - 800 лет, развивается медленно и вяло, переходная фаза - 700 - 800 лет. Причинами сверхвековых циклов часто называют изменения приливообразующих сил, когда через каждые 1800 лет Солнце, Луна и Земля находятся в одной плоскости, причем расстояние между Солнцем и Землей наименьшее, силы тяготения достигают максимума, происходит нарушение равновесия водных масс.
Геологические циклы. Если считать, что в истории земли все циклично: накопление осадочных толщ, деятельность вулканов, землетрясения и т.п., то историю Земли в фанерозое можно разделить на три этапа: каледонский (кембрий, ордовик, силур) длительностью 200 млн. лет. герцинский (девон, карбон, пермь)- 150-190 млн. лег и альпийский (весь мезозой и кайнозой) - около 240 млн. лет. При всем различии этих этапов в них есть и общие черты, которые и позволили говорить о цикличности: начало каждого этапа ознаменовалось общим опусканием земной коры, а конец - общим поднятием. В эпоху опускания господствует морской режим и однообразный климат, в эпоху поднятий - широкое распространение суши, горообразование, дифференциация климатов. От геологических циклов неотделимы и мегаритмы в развитии органического мира. Можно говорить о так называемых «волнах жизни». Например, в развитии животных выделяют следующие волны: трилобитов - ордовик, панцирных рыб — (силур - девон), амфибий и рептилий (карбон-триас), мезозойских рептилий (юра-мел), млекопитающих, птиц (кайнозой).
В отношении растений выделяется эра слоевцовых водорослей (до середины девона), эра папоротникообразных (до середины перми), эра голосеменных (до середины мела), эра покрытосеменных (с середины мела и поныне).
Различные ритмы проявляются в ландшафте одновременно, накладываются друг на друга, что затрудняет выявление их значения.
Помимо функционального аспекта динамики выделяют пространственный аспект. Хорологическая динамика - это динамика ареала, пространственное изменение ландшафтных комплексов. Классический пример хорологической динамики - смещение природных зон. Пространственные изменения претерпевает береговая линия морей, кромка ледника, незакрепленный овраг и т.д.
3. Генетические виды динамики ландшафтов.
Существует несколько видов генетической динамики ландшафтов (Мильков).
Спонтанная динамика - динамика саморазвития, протекающая в силу внутренних причин, без влияния внешних факторов.
К спонтанной динамике относятся многолетние сукцессии, возникающие на гарях в еловой тайге. Сначала гарь захватывается быстрорастущими березой и осиной, через некоторое время появляется ель, а затем ель вытесняет березу.
Климатогенная динамика - обусловлена колебаниями климата различной продолжительности. Пример - ритмы Шнитникова.
Тектогенная динамика - вызвана тектоническими движениями. Под влиянием тектоники происходит непрерывный процесс трансформации ландшафтов.
Экзогенная динамика — обусловлена гравитационно - склоновыми процессами, водной и ветровой эрозией.
Зообиогенная динамика - связана с деятельностью животных. Причем у этой динамики различают циклическую динамику и динамику функционирования.
Циклическая динамика обусловлена колебаниями численности популяций с чередованием подъемов и спадов через определенные интервалы.
Биогенная динамика функционирования свойственна ландшафтам с относительно устойчивой численностью популяций. Птицы, насекомые и млекопитающие принимают активное участие в обмене веществом и энергией.
Антропогенная динамика — вызвана деятельностью человека. Создание культурных ландшафтов (посевов, садов, лесокультур, прудов) сопровождается активизацией многих динамических процессов, ведущих к образованию, чаще всего акультурных ландшафтов - оврагов, оползней, вторичных солончаков. Антропогенным ландшафтам свойственна та же структура динамики развития, что и естественным. Так, у карьерно-отвальных комплексов фаза ускоренного развития совпадает со временем антропогенной аккумуляции - насыпки отвалов из вскрышных пород. Замедленная фаза начинается с ускоренного этапа: на протяжении 15 - 20 лет происходит усадка и стабилизация отвалов, биоценозы претерпевают ряд коротких сукцессионных смен. Ослабевают геоморфологические процессы, формируются устойчивые биоценозы, сходные с зональными.
Дата добавления: 2021-11-16; просмотров: 367;