Основні закономірності функціональної динаміки

Під функціональною динамікою геосистеми розуміється сукупність процесів трансформації, переміщення речовин та енергії в її вертикальній структурі. В результаті геосистема здійснює ряд функцій - продукує органічну речовину, забезпечує вологообіг, газообмін, круговорот речовин тощо. Аналіз динамічних процесів геосистеми можливий у двох основних аспектах:

Ú часові закономірності протікання процесу,

Ú аналіз внутрішньої структури механізму ландшафтно-екологічних процесів.;

Часові закономірності процесів. Основними часовими закономірностями процесу, які необхідно встановити, є: наявність тренду, ритмічності, циклічності, періодичності процесу, його частота, тривалість періоду, величина амплітуди та деякі інші характеристики. При аналізі кількох процесів або різних характеристик одного процесу необхідно виявити їх корельованість у часі, наявність ефектів інерційності, синхронності.

Періодичним є процес, при якому однакові значення його характеристики повторюються через однакові проміжки часу, які називаються періодом. У геосистемах більшість процесів квазіперіодичні, для яких характерна повторюваність однакових значень характеристики не через строго один інтервал часу (наприклад рік), а через більш менш однакові його проміжки. Квазіперіодичними процесами в геосистемах є зміна температури поверхневих горизонтів ґрунту (період - одна доба), хід середньодобових температур повітря (період - один рік).

Циклічність процесу полягає в повторенні однакових значень характеристики через будь-який часовий інтервал (в геосистемах – життєві цикли рослин, тварин тощо).

Ритмічність полягає в повторенні системою станів, близьких, але не ідентичних початковому, через деякі, не обов'язково близькі, проміжки часу. Ритмічною є динаміка чисельності популяцій, зв'язаних відношенням хижак -жертва, деякі екзогенні рельєфоутворюючі процеси та нагромадження пухких відкладів мають риси ритмічності.

Тренд процесу полягає у вцілому спрямованій зміні характеристики у бік зростання або зменшення її значень з часом. Наявність тренду може свідчити про еволюційність змін геосистеми.

Загалом динамічні процеси умовно поділяють на три групи - періодичного, перехідного та деструктивного (еволюційного) типів.

Процеси періодичного типу не призводять до суттєвих змін геосистеми, забезпечують її стійкість. Перехідні процеси, для яких характерна фаза затухання, свідчать про перехід геосистеми з одного стану рівноваги до іншого, або про відновлення геосистеми після збурення. Такий характер, зокрема, має процес дегуміфікації геосистем одразу після розорання цілини, щорічні втрати гумусу внаслідок мінералізації становлять значну величину, а через деякий час (30-40 років) зменшуються і вміст гумусу стабілізується, але на нижчому рівні. Процеси деструктивного типу не затухають з часом, що призводить до руйнації структури зв'язків геосистеми, її заміни іншою.

При аналізі взаємозв'язків кількох процесів часто виявляється ефект інерційності - затримка реакції одного з процесів на дію іншого. Так, поверхневий стік виникає не одразу після дощу, а через деякий час. Максимум сонячної радіації спостерігається в червні, а найвищі температури повітря запізнюються відносно нього на кілька десятків днів. При цьому коливання затухають і амплітуда їх зменшується.

Аналіз механізму процесу. Кожний процес може бути «розкладений» на сукупність простіших процесів та умов, що їх визначають, і протікає не при будь-яких можливих відношеннях між ними, а лише при строго відповідних зв'язках.

Структуру інтегрального ландшафтно-екологічного процесу можна представити у вигляді графу-дерева, елементами якого є простіші процеси та їх умови, а вершиною («коренем дерева») - кінцевий інтегральний процес.

Ефективним методом аналізу таких структур є метод «дерев подій». Його інтерпретація до аналізу функціональної динаміки геосистем зводиться до побудови «дерева процесів», у якому окремі елементарні процеси та умови, що визначають можливість їх виникнення, з'єднуються логічними операторами «або» та «і».

Оператор «або» поєднує такі процеси та умови, що наявність хоча б одного з них зумовлює виникнення деякого нового процесу або умови (наприклад, розпорошення агрегатного стану грунту може бути зумовлене або заміщенням кальцію натрієм у ґрунтовому поглинаючому комплексі, або зменшенням вмісту гумусу, або крапельною ерозією). Оператор «і» об'єднує такі процеси, що тільки протікання усіх їх разом зумовлює розвиток більш складного процесу (наприклад, засолення грунту відбувається за умови, коли капілярна кайма ґрунтових вод піднімається до ґрунтового профілю, і ці води мінералізовані). За такими схемами оцінюють ймовірність виникнення процесу, визначають найважливіші, вузлові елементарні процеси та умови, з яких випливає інтегральний процес, оцінюють стійкість геосистем, виявляють найбільш ефективні шляхи регуляції процесу або методи його недопущення.

Дата добавления: 2013-12-13