Свойства ландшафтов (геосистем)

7.1 Целостность и открытость геосистем

Важнейшим свойством всякой геосистемы является её целостность. Это значит, что систему нельзя свести к простой сумме её частей. Из взаимодействия компонентов возникает нечто качественно новое, чего не могло бы быть в механической сумме рельеф + климат + вода и т.д. К особым новым качествам геосистемы следует отнести её способность продуцировать биомассу. Биологическая продуктивность – это результат «работы» своего рода сложного природного механизма, в котором участвуют все компоненты геосистемы, включая энергетический компонент – солнечную энергию. И не случайно количество (а также качество) ежегодно продуцируемой биомассы изменяется в строгом соответствии с характером географического комплекса: в степной зоне оно выше, чем в тундровой или пустынной; на карбонатных породах выше, чем на бескарбонатных; в долинах выше, чем на междуречьях и т.д.

Своеобразным «продуктом» наземных геосистем и одним из ярких свидетельств их реальности и целостности служит почва. Если бы солнечное тепло, вода, материнская порода и организмы просто сосуществовали на одном месте, но не взаимодействовали, не функционировали как единый сложный механизм, никакой почвы не могло бы быть.

Целостность геосистемы проявляется в её относительной автономности и устойчивости к внешним воздействиям, в наличии объективных естественных границ, упорядоченности структуры, большей тесноте внутренних связей в сравнении с внешними.

Напомним, что геосистемы относятся к категории открытых систем; это значит, что они пронизаны потоками энергии и вещества, связывающими их с внешней средой.

7.2Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафтов

Сезонные флюктуации функционирования ландшафта – далеко не единственное проявление его изменчивости во времени. Изменчивость наблюдается как в более узком, так и в более широком диапазоне времени, чем годичный цикл. Хорошо известен суточный ритм. Смена дня и ночи сопровождается колебаниями освещенности, температуры, влажности воздуха, что, в свою очередь, влечет пульсацию вертикальных (конвекционных) и латеральных (склоновых, горно-долинных, бризовых) потоков воздуха отчасти также атмосферных осадков (послеполуденные дожди в экваториальных широтах), процессов замерзания и оттаивания, физического выветривания, фотосинтеза, дыхания.

Годичный цикл с его сезонными фазами, таким образом, может быть «разложен» на более дробные временные составляющие, но, с другой стороны, осреднённый (средний многолетний) годичный цикл не выявляет полного диапазона колебаний отдельных параметров функционирования ландшафта, его многолетней изменчивости, возможных аномалий, экстремальных ситуаций и трендов (потепление климата, засухи).

Прежде всего, следует различать в ландшафте два основных типа изменений, которые Л.С.Берг ещё более полувека назад назвал обратимыми и необратимыми. К первым он относил сезонные смены, которые по его выражению «не вносят, в сущности, ничего нового в установившийся порядок вещей», а также изменения катастрофического характера (землятресения, сильные пожары и т.д.), после которых ландшафт восстанавливается до исходного состояния (почти). При необратимых, или прогрессивных, сменах «возврата к прежнему состоянию не происходит: изменения идут в одну сторону в определённом направлении».

Все обратимые изменения ландшафта образуют его динамику, а необратимые составляют сущность его развития. Поэтому динамику иначе можно определить как смену состояний геосистемы в рамках одного инварианта, а развитие есть смена самого инварианта.

Состояние геосистем бывают кратковременные до 1 суток, средневременные (от 1 суток до 1 года) и длительно временные (более 1 года). Наряду с состоянием Н.Л. Беругашвили ввел понятие о стексах, как среднесуточных состояний геосистем. Типы стексов (морозные, снежные, прохладные влажные, жаркие сухие и т.д.) по существу совпадают с фазами годового цикла.

Динамика ландшафта обусловлена преимущественно, внешними факторами и имеет ритмический характер. Суточная и сезонная ритмика, наиболее известны 11-летние, 22-23-летние, 3-4, 5-6, 80-90, 160-200-летние циклы ритмичности. Природа многих ритмов, особенно большой продолжительности, ещё не вполне ясна и механизм их географических проявлений изучен недостаточно.

Наряду с экзодинамическими (вынужденными ритмическими колебаниями, обусловлены внешними факторами, в эпигеосфере наблюдаются автономные колебания, возникающие из-за инерциальности компонентов, например, в подсистеме океан - ледники - атмосфера.

Особый тип динамических изменений представляют восстановительные (сукцессионные) смены состояний геосистем после катастрофических внешних воздействий – вулканических извержений, землятресений, ураганов, наводнений, пожаров, нашествий грызунов и т.д. Для геосистем локального уровня подобные воздействия часто ведут к необратимым последствиям. Постоянные кратковременные нарушения не затрагивающие инварианта, приводят к появлению различных переменных состояний фаций, или серийных фаций. Совокупность всех переменных состояний фаций, подчиненных одному инварианту, Б.В. Сочава называет эпифацией.

Под устойчивостью системы подразумевается её способность сохранять структуру при воздействии возмущающих факторов, или возвращаться в прежнее состояние после нарушения.

Проблема устойчивости ландшафта приобретает важное практическое значение в связи с нарастающим техногенным давлением.

В саморегулировании геосистем особенно большую роль играет биота – важнейший стабилизирующий фактор благодаря её мобильности. Широкой приспособленности к абиотическим факторам, способности восстанавливаться и создавать внутреннюю среду со специальными режимами – световым, тепловым, водным, минеральным.

Роль других компонентов в поддержании устойчивости неодназначна и подчас противоречива. Климат и влагооборот быстро реагируют на входные воздействия и сами по себе крайне неустойчивы, но быстро восстанавливаются. Твёрдый фундамент – один из наиболее устойчивых компонентов, но в случае нарушения не способен восстанавливаться, и поэтому его нарушение (в основном в результате денудации) ведет к необратимым изменениям в ландшафте. Но основным стабилизирующим фактором, поддерживающим гравитационное равновесие в системе и препятствующим денудации, служит растительный покров. Следовательно, и с этой точки зрения следует признать, что в механизме саморегулирования ландшафта биоте принадлежит ведущая роль.

Вопрос о мере устойчивости ландшафта, по существу ещё не обсуждался. Исходя из сказанного, можно в первом приближении считать косвенной мерой устойчивости запас биомассы в ландшафте и её продуктивность, а также теплообеспеченность и увлажнение, как определяющие продуктивность.

Степень устойчивости геосистем пропорциональна их рангу. Фации наименее устойчивы и менее долговечны. Ландшафт – система значительно более устойчивая.

Дата добавления: 2014-01-03