Функціонування ландшафтів

ФУНКЦІОНУВАННЯ, ДИНАМІКА І РОЗВИТОК ЛАНДШАФТІВ

Тема 5.

Основні питання:

1 функціонування ландшафтів.

2. Динаміка ландшафтів.

2.1. Природні зміни і саморозвиток ландшафтів.

2.2. Антропогенні зміни і стійкість ландшафтів.

3. Розвиток ландшафтів.

Рекомендована література: [81, с. 30-39; 135, с. 163-230; 186, с. 70-
89]

Функціонування ландшафтів - це сукупність всіх процесів
переміщення, обміну і трансформації речовини і енергії всередині
ПТК або між різними ПТК як інтегральний фізико-географічний
процес. Головними складовими функціонування ландшафтів явля-
ються: вологообмін, мінеральний обмін, газообмін, енергообмін і
біогенний кругообіг.

Вологообмін називають "кровообігом ландшафту", оскільки склад-
на система водних потоків пронизує ландшафт подібно кровоносній
системі людини. За посередництвом потоків вологі відбувається основ-
ний мінеральний обмін між окремими складовими частинами ландшаф-
ту. Переміщення вологи супроводжується формуванням розчинів,
транспортуванням і акумуляцією хімічних елементів; переважна біль-
шість геохімічних реакцій відбувається у водному середовищі. Голо-
вними процесами вологообміну є випадіння атмосферних опадів, пове-
рхневий стік, інфільтрація і підземний стік, підняття ґрунтових розчи-
нів по капілярах і випаровування, транспірація, конденсація вологи в
атмосфері і нове випадання опадів.

Мінеральний обмін в ландшафті відбувається під дією сили тяжіння
і, на відміну від вологообміну, має вигляд спрямованих в один бік міг-
раційних гравітаційних потоків, а не кругообігу. Мінеральні речовини

мігрують в ландшафті у вигляді: 1) твердих продуктів денудації гірсь-
ких порід, що переміщуються по схилах під дією сили тяжіння; 2) твер.
дих продуктів вулканічних вивержень: 3) механічних домішок у воді
(завислі наноси); 4) механічних домішок у повітрі (пил); 5) водороз-
чинних речовин, тобто іонів, що переміщуються з водними потоками і
приймають участь в геохімічних і біохімічних реакціях.

Газообмін - це переміщення, розчин і трансформація газоподібних
речовин, а також циркуляція повітряних мас, яка супроводжується об-
міном речовиною і енергією.

Енергообмін являє собою кругообіг і трансформацію сонячної ене-
ргії. Сонячна енергія здатна перетворюватися в різні інші види енергії -
теплову, хімічну, механічну. За рахунок сонячної енергії відбуваються
всі внутрішні процеси обміну в ландшафті, включаючи вологообмін і
біогенний кругообіг. Забезпеченість сонячною енері ією обумовлює ін-
тенсивність функціонування ландшафтів. Добові і сезонні коливання
кількості сонячної енергії обумовлюють основні цикли функціонування
- добовий і річний.

Біогенний кругообіг - це процеси утворення і руйнування органіч-
ної речовини. Утворення органічної речовини із неорганічної здійсню-
ється первинними продуцентами (вищими рослинами, водоростями і
бактеріями) за рахунок сонячної енергії і називається фотосинтезом.
Руйнування органічної речовини відбувається внаслідок поїдання рос-
лин фітофагами, а фітофагів - зоофагами, а також розкладання відмер-
лих органічних решток мікроорганізмами.

Кожний з п'яти головних процесів функціонування ландшафтів
складається із численних елементарних процесів, які мають фізичний,
хімічний або біологічний характер. Прикладами фізичних процесів фу-
нкціонування є падіння крапель дощу, нагрівання чи охолодження зем-
ної поверхні, підняття ґрунтових розчинів по капілярах, випаровування.
Прикладами хімічних процесів функціонування є механічна, водна, по-
вітряна, біогенна та техногенна міграція хімічних елементів. І, нарешті,
біологічними процесами функціонування є фотосинтез, розкладання
органічної маси мікроорганізмами і т. ін.

Дослідження кожного з цих елементарних процесів методами від-
повідних наук - фізики, хімії, біології - дозволяє вивчити інтегральні
процеси функціонування ландшафтів. Фізичні процеси функціонування
вивчає геофізика ландшафту, хімічні - геохімія ландшафту, біологічні -
біотика ландшафту (біогеоценологія) (дивися тему № 7). Дослідження
здійснюються на комплексних географічних стаціонарах шляхом регу-
лярних і багаторічних спостережень (дивися тему № 6).

5.2. Динаміка ландшафтів

52.1. Природні зміни ландшафтів. Процеси функціонування
ландшафтів супроводжуються змінами просторової і елементної струк-
тури ПТК.

Кількісні зміни, які відбуваються в ПТК під дією природних і
антропогенних факторів і не приводять до якісної перебудови його
структури, називають динамікою ландшафтів.

Природні або спонтанні зміни характеризуються періодичністю і
мають ритмічний або циклічний характер. Кожний цикл має свою три-
валість в часі. Виділяють добові, річні і багаторічні цикли. В добових
циклах виділяють нічні і денні фази, в річних - сезонні осінні, зимові,
весняні і літні фази.

Добові цикли пов'язані із зміною термічних умов, викликаних обер-
танням Землі навколо своєї осі. Зміна кількості сонячної енергії відо-
бражується на температурі і вологості повітря, а через ці метеорологіч-
ні елементи - і на інших компонентах ПТК. Це, в свою чергу, викликає
пульсацію вертикальних (конвективних) і горизонтальних потоків пові-
тря, почасти також атмосферних опадів (наприклад, післяполуденні
дощі в екваторіальних широтах), процесів замерзання та танення, фізи-
чного вивітрювання, фотосинтезу і т. ін.

Річні цикли в динаміці природних явищ пов'язані з положенням
Землі відносно Сонця та нахилом земної осі і обумовлені різною кількі-
стю сонячної енергії по сезонах року. Влітку, внаслідок максимальної
кількості сонячної енергії, процеси в ПТК протікають інтенсивно. Взи-
мку, навпаки, відбувається затухання функцій ПТК. Навесні інтенсив-
ність процесів функціонування зростає, восени - зменшується.

Багаторічні цикли в динаміці ПТК пов'язані з циклами активності
Сонця і відбуваються з інтервалами в 5-6, 11, 22, ЗО, 60, 90, 180, 900 і
навіть 1850 років і більше.

Розглядаючи динаміку ПТК, її ритмічні прояви, не можна обійти
неритмічні, тобто імпульсивні зміни станів ПТК. До них відносяться
зміни, викликані землетрусами, виверженнями вулканів, тайфунами,
обвалами в горах і т. д. Ці процеси часом різко змінюють стан ПТК,
Іноді докорінно руйнують його, отже виходять за межі динаміки. Тобто
слід розрізняти два типи змін ПТК, які називають зворотними і незво-
ротними.

Зворотні зміни - це добові і річні зміни, які, за виразом Л.С.Берга,
"не вносять нічого нового в усталений порядок речей", а також зміни
катастрофічного характеру (наприклад, зміни, викликані землетруса-
ми), після яких ландшафт відновлюється приблизно до того стану, в
якому він був до катастрофи. При незворотних змінах "повернення до
минулого стану не відбувається".

Зворотні зміни - це кількісні зміни, вони не призводять до якісної
перебудови ПТК. Зворотні зміни відбуваються, як відмітив В.Б.Сочава
[298], в рамках одного інваріанту, на відміну від незворотних, якісних
змін, які ведуть до зміни інваріанту ПТК. Інваріантне начало зберіга-
ється незмінним при будь-яких динамічних перетвореннях. При цьому
під інваріантом розуміється стійка послідовна зміна станів ПТК як
його структурних елементів (мал. 6).

Стан - це положення, в якому знаходиться той чи інший ПТК на
даний момент. Певна сукупність станів складає інваріант ПТК або його
часову динамічну структуру, динамічний ряд, тоді як незворотні зміни
складають еволюційний ряд розвитку ПТК. Останній В.Б.Сочава обра-
зно порівнює з кінематографічною стрічкою [298]. Кожний кадр такої
стрічки відповідає певному інваріанту і містить певну кількість пере-
мінних структур. Перехід одного інваріанту в другий (зміна кадру) - це
вже прояв еволюційного розвитку природного середовища.

Уявлення про динаміку геосистем як зміну станів ПТК в рамках
одного інваріанту має відношення насамперед до фацій. Сукупність
всіх станів фації, тобто "інваріант з перемінними станами, які відно-
сяться до нього" В.Б.Сочава запропонував називати епіфацією.

Перемінні стани фації - це різні модифікації її корінної структури,
які виникають або спонтанно, або під впливом людини. В першому ви-
падку створюються серійні фації, які являють собою звичайно недовго-
вічні геосистеми, що заступають одна одну. Такі фації створюють се-
рійний ряд, а процес зміни станів В.Б.Сочава назвав сукцесією геотс-
тем [298]. Зрештою серійні фації, що пройшли ряд сукцесійних змін,
досягають еквіфінального стану. В.Б.Сочава розрізняє три варіанти ек-
віфінального стану фації: 1) корінна фація - відносно стійкий динаміч-

ий стан при гармонічному розвитку компонентів; 2) умовно корінна
гііаиія - звичайно близька до корінної і відрізняється від неї лише тим,
що за браком часу ще не прийшла в рівновагу як всередині себе, так і з зовнішнім оточенням; 3) удавано корінна (квазікорінна) фація - це фа-
ція яка змінена порівняно з корінною внаслідок довготривалого гіпер-
трофованого впливу якого-небудь фактору.

Тому динаміку можна визначити як зміну станів ПТК в рамках од-
ного інваріанту, в той час як розвиток є зміною самого інваріанту.

форми динаміки ландшафтів поділяють на природні і антропогенні
(за факторами, що викликають зміни), ритмічні та імпульсивні (за хара-
ктером зміни станів), добові, річні і багаторічні (за тривалістю змін).

5.2.2. Антропогенні зміни ландшафтів. До поняття динаміки при-
родних комплексів звичайно відносять всі зміни, викликані впливом
людини. Вплив людини викликає різноманітні порушення у функціо-
нуванні ПТК і змінює їхню структуру. Наприклад, при розорюванні
земель порушується ґрунтовий покрив, знищується і замінюється на
культурну природна рослинність, що впливає на режим підземних вод,
мікроклімат, викликає ерозію грунтів. Ще більші зміни в ПТК викли-
кають гірськопромислова і містобудівна діяльність людини.

Всі компоненти, які складають ПТК, відчувають вплив антропо-
генної діяльності. Деякі дослідники вважають, що достатньо змінити
будь-який природний компонент, щоб створився новий, антропогенний
ПТК, а оскільки господарський вплив прямо або опосередковано заче-
пив майже всю поверхню Землі, на ній вже практично не залишилось
природних ландшафтів, майже всі вони заміщені антропогенними.

Так, згідно з Ф.М.Мільковим [200-205], достатньо змінити, напри-
клад, грунти або тваринний світ, щоб ландшафт "автоматично та не-
гайно перетворився на антропогенний". Антропогенні ландшафти він
поділяє на сільськогосподарські, селитебні (малоповерхові і багатопо-
верхові), промислові, водні, лісокультурні, шляхові та ін. Інші автори,
послідовники Ф.М.Мількова, серед антропогенних ландшафтів згаду-
ють "рисові ландшафти", "чайні ландшафти" і т. ін.

Якщо погодитися з такою точкою зору, то згідно з уявленнями про
динаміку і розвиток ПТК, зміни, які відбуваються в ПТК внаслідок ан-
тропогенного впливу, є незворотними. Тобто такими, що призводять не
До зміни одного стану ПТК іншим в рамках одного інваріанту, а до змі-
ни самого інваріанту. Тобто це не динамічні, а еволюційні зміни.

Ландшафтознавці, прихильники теорії нерівнозначності природних
компонентів-факторів, вважають таку точку зору на роль антропоген-
ного фактору в динаміці і розвитку ПТК помилковою. По суті те, що

Ф.М.Мільков та його послідовники називають антропогенним ландша-
фтом, це, на думку А.Г.Ісаченко, лише різні прояви людської діяльності
в ландшафті, які поділяються на дві групи: 1) типи використання зе-
мель або угіддя (поля і плантації з рисом, овочами і т. д., пасовища, са-
ди і т. ін.); 2) інженерні споруди (мало- і багатоповерхові будинки, до-
рогі, греблі, водосховища і т. ін.). Від того, вважає А.Г.Ісаченко, що до
кожного з них ми додамо слово "ландшафт", тобто перейменуємо насе-
лені пункти в селитебні ландшафти, або, скажемо, поле гороху в горо-
ховий ландшафт, ні наука, ні практика нічого не виграють.

На доказ А.Г.Ісаченко приводить такий приклад. Розорювання сте-
пів і руйнування дернини, яка затримувала сніг і воду і захищала грун-
ти від морозу і вітру, зробили степові ландшафти ерозійно нестійкими.
Наслідком цього стало зниження рівня ґрунтових вод і зменшення за-
гальних запасів вологи. Землеробство супроводжувалося відчуженням
поживних речовин із зібраним урожаєм і зменшенням кількості гумусу
з 9-10 до 4-5 %, що призвело до зниження родючості степових грунтів.
Але ж в степу після розорювання зовсім не зникли ті зональні фактори,
які обумовлюють степовий клімат або наявність чорноземів. Нарешті, в
цій "польовій" зоні продовжують вирощувати пшеницю і соняшник, а
не льон, чайний кущ або кокосову пальму.

Звідси слідує, що: 1) теорія нерівнозначності природних компонен-
тів-факторів вірна і геоматичні компоненти ПТК зберігають свої якості
навіть при знищенні біотичних; 2) при оцінці ступеню антропогенного
впливу на ПТК слід враховувати їх таксономічний ранг: чим він вищій,
тим вища стійкість ПТК по відношенню до зовнішнього впливу, тим
більша здатність ПТК до зберігання своїх головних властивостей.

Літогенна основа рівнин, повітряні маси відносно консервативні до
зовнішнього впливу, біотичні компоненти - дуже чутливі, але в той же
час здібні до саморегулювання, відновлення. Перетворення або навіть
знищення останніх не зменшує потенційної здібності ПТК до віднов-
лення характерних для нього типів рослинності або тваринного світу і
викликає лише часткову зміну структури ПТК, оскільки літогенна ос-
нова і повітряні маси залишаються колишніми і слабко реагують на пе-
ребудову біоти.

В більшості випадків антропогенно обумовлена динаміка - це змі-
ни в принципі зворотні, поки зачіпають головним чином біоту, яка зда-
тна до відновлення. Але наслідки впливу людини на ПТК набувають
більш стійкого і навіть незворотного характеру, якщо: а) напрямок цьо-
го впливу співпадає з незворотними природними процесами і посилює
їх (наприклад, заболочування, яроутворення і т. д.; б) вплив людини

відбувається на ведучі фактори ландшафтоутворення (терасування схи-
лів створення кар'єрів, териконів і т. д.); в) відбувається екологічно
еквівалентна заміна одних біоценозів іншими [128-129]. Тому до оцінки
полі антропогенного впливу краще за все підходити з'ясувавши споча-
тку тенденції їхнього природного розвитку, оскільки, наприклад, схи-
льність ПТК до певних змін може дуже легко привести до переоцінки
значущості "поштовху" з боку людини.

На думку В.Б.Сочави, під впливом антропогенного фактору ство-
рюються похідні модифікації корінної фаціальної структури, які фор-
мують ряди трансформації. Похідні модифікації можуть бути відносно
короткочасними або довготривалими, але також мають тенденцію, про-
ходячи ряд сукцесійних змін, повернутися к еквіфінальному стану.

Таким чином, антропогенні зміни ландшафтів - це зворотні
у більшості випадків зміни і є не чим іншим, як короткочасними
або довготривалими похідними модифікаціями їх корінної струк-
тури при зміні "слабких" біогенних компонентів природи. Лише
корінна зміна "сильних" геоматичних компонентів природи при-
зводить до змін незворотного характеру.

А.Г.Ісаченко вважає, що в залежності від ступеню впливу госпо-
дарської діяльності слід розрізняти змінені та умовно змінені ландшаф-
ти. До останніх віднесені ПТК, які не відчували безпосередньо госпо-
дарське використання. Змінені ландшафти поділяються на: 1) слабозмі-
нені - господарська діяльність в них зачепила лише окремі компоненти,
але основні природні зв'язки залишились непорушеними; 2) порушені
(сильно змінені) - такі, що піддавались довготривалому господарсько-
му використанню, яке призвело до порушення структури комплексу та
прояву таких негативних процесів, як ерозія, дефляція, заболочування,
засолення, забруднення вод і т. д.; 3) перетворені - такі, в яких природ-
ні компоненти цілеспрямовано змінені в інтересах суспільства.

П.Г.Шищенко запропонував п'ятиступеневу шкалу перетвореності
ландшафтів: 1) слабо перетворені; 2) перетворені; 3) середньо перетво-
рені; 4) сильно перетворені; 5) дуже сильно перетворені [336].

5.2.3. Стійкість ландшафтів. Динамічні прояви, накопичуючи кі-
лькісні зміни, кінець кінцем сприяють перебудові структури ПТК. Про-
те, як правило, це довготривалий процес, який реалізується в ході істо-
р чного розвитку. "Природний ландшафт сприймає втручання людини
Щось зовнішнє, намагається "відторгнути" чужі для нього елементи і
має тенденцію повернутися до свого первісного стану" [130]. При знач-

них порушеннях структури ефективність саморегуляції ПТК знижуєть-
ся. Проте повною мірою вона не може бути усунена. При збереженні
геоматичних складових - літогенної основи і регіональних особливос-
тей клімату - корінна структура ландшафту завжди має шанси віднов-
люватися в тій чи іншій мірі. Це лише питання часу.

Здатність ПТК повертатися до свого вихідного стану складає його
важливу властивість - стійкість. При цьому стійкість ландшафтів не
слід розуміти лише як властивість відновлюватися після впливу антро-
погенних факторів. Дія природних факторів також "регулюється" меха-
нізмом стійкості.

Під стійкістю ландшафтів розуміється властивість ПТК
зберігати значення своїх якісних і кількісних параметрів (свій інва-
ріант) у певних "порогових " межах при впливі зовнішніх природних
і антропогенних факторів. Стійкість, таким чином, визначається
по відношенню до будь-якого навантаження на ландшафт.

Показником стійкості ПТК являються властивості геоми і біоти, які
його складають, а також речовинно-енергетичного обміну, який їх
зв'язує. Так, при оцінці ПТК з точки зору схильності до ерозії показни-
ками стійкості ПТК являються умови рельєфу (крутизна, довжина, фо-
рма і експозиція схилів; глибина і густина ерозійного розчленування),
геологічні умови (стійкість гірських порід до розмиву, особливості на-
шарування гірських порід), ґрунтовими умовами (протиерозійна стій-
кість, водопроникність), грунтозахісною роллю рослинності.

Стійкість ПТК прямо пропорційна їхньому таксономічному рангу:
чим вищий ранг ПТК і, відповідно, складніша його структура, тим бі-
льша його стійкість. Це витікає із положення теорії систем, відповідно з
яким система, яка складається із більшого числа елементів, буде, за ін-
ших однакових умов, і більш стійкою [303]. Найменш стійкими є при-
родні комплекси локального рівня. Вони невеликі за розмірами, з
відносно простою структурою, і можуть бути повністю перебудовані.
ПТК регіонального рівня значно більш стійкі і здібні зберігати свої
суттєві якості (геологічний фундамент, рельєф, клімат) при впливові
будь-якої інтенсивності. Планетарні ПТК ще більш стійкі. Проте
необхідно взяти до уваги, що внаслідок вертикальних і горизонтальних
взаємозв'язків в географічній оболонці сумарний ефект локального
впливу може набути, врешті- решт, регіонального і навіть планетарного
значення.

Дата добавления: 2014-11-18