Ландшафтні системи в просторі та часі: функціонування, динаміка і розвиток

Як зазначалося вище природні територіальні комплекси є безпосереднім наслідком активної взаємодії в часі і просторі ландшафтотворчих компонентів (літогенної основи, нижніх шарів атмосфери, поверхневих і підземних вод, рослинного і тваринного світу). Всі вони взаємопов’язані і беруть участь у його формуванні, функціонуванні та розвитку.

Географічні компоненти ПТК є структурними складовими першого порядку, точніше складовими їхньої вертикальної структури, оскільки їм притаманне впорядковане ярусне розташування в межах природного комплексу. Ландшафтотворчі компоненти відповідають таким вимогам:

по-перше вони речовинно зумовлені - тобто будь-який з них можемо відчути на дотик;

по-друге, в горизонтальному зрізі природні територіальні комплекси просторово безперервні.

Нема найменшої ділянки ПТК, про яку можна сказати, що якогось з компонентів там нема. Якщо це станеться, то комплекс перетвориться на неповний. У такому разі його вивчення вже не буде прерогативою ландшафтознавства.

по-­третє, складаються з системи елементів ієрархічно нижчих ступенів.

З наведених вимог очевидно що рельєф не є компонентом природи оскільки він речовинно не виражений, а є по суті тільки пластикою літогенної основи.

У визначеннях ландшафту, як правило, наголошується що він має однорідний геологічний фундамент. Однорідність поняття відносне – його однорідність повинна бути пов’язана із будовою літогенної основи, западинами, виступами і структурами різних типів. Однак цей зв'язок непрямий, особливо на давніх платформах, де складчаста основа похована під товщею осадових порід. З іншого боку не правильним буде ототожнення території яка розташована на однотипному геолого-геоморфологічному фундаменті. На однорідному фундаменті можуть утворитись різні ландшафти, у випадку коли в його межах простежуються широтно-зональні або довготно-секторні кліматичні відмінності, зумовлені географічним положенням на поверхні Землі.

Твердий фундамент ландшафту характеризують як його геолого-геоморфологічну або літогенну основу. Це поняття охоплює і рельєф земної поверхні. Прийнято розрізняти такі територіальні градації рельєфу: мегарельєф, макрорельєф, мезорельєф, мікрорельєф, нанорельєф. Їх використовують для діагностики і характеристики природних територіальних комплексів різних морфологічних рівнів. Отже, твердий фундамент ландшафту в широкому розумінні, зокрема морфоструктура, утворена породами однієї формації (найчастіше комплексом порід різних формацій, приурочених до однієї геологічної структури) з закономірним набором скульптурних форм і пов'язаних з ними четвертинних відкладів (Ісаченко, 1991).

Наступним компонентом слід зазначити частину нижнього шару атмосфери. Атмосферній складовій природних територіальних єдностей властиві, крім кліматичних показників, певний хімічний склад повітря, насиченість фітонцидами, що має суттєве рекреаційне значення, наявність дрібних твердих частинок тощо. Водночас зазначимо, що кліматичні властивості відіграють вирішальну роль у характеристиці атмосферної складової ландшафтних комплексів. Кліматичні процеси в просторі розподіляються згідно із закономірностями загальної та локальної диференціації географічної оболонки. Це відображено у виділенні макро- (клімат ландшафту), мезо- (клімат урочищ) та мікроклімату (клімат фацій).

З огляду на це, як зазначає А.Г.Ісаченко (1991), виникає дискусійне питання про допустимі межі територіальних коливань температури повітря, кількості опадів та інших елементів клімату як показників стану атмосфери в межах одного ландшафту. Ще не визначено той поріг, за яким відбудуться якісні зміни в ландшафтній системі, що приводить до виникнення на її місці нового комплексу. З цієї причини кліматичні показники практично не використовують для визначення меж ландшафтів.

Гідрокомпонент представлений у ландшафтах надзвичайно різноманітними формами. Він перебуває у безперервному кругообігу і постійно переходить з одного стану в інший. Фактично поверхневі й внутрішньогрунтові води виконують головну роботу з перерозподілу речовини та енергії між природними територіальними комплексами. З водами пов’язані карстові процеси, заболочування та надмірне обводнення геосистем, однак вода є життєво необхідним ресурсом для біоти (живої частини ландшафту, в тому числі й людини).

Різноманітність природних вод тісно пов'язана зі специфічними властивостями ландшафтних систем. У кожному природному територіальному комплексі простежується закономірний набір вод (річкових, озерних, болотних, фунтових та ін.). Усі їхні властивості - режим, інтенсивність кругообігу, мінералізація, хімічний склад тощо - залежать від співвідношення зональних та азональних умов і від внутрішньої будови самого ландшафту, складу його компонентів та морфологічних частин.

Органічний світ (біота за М.А.Солнцевим) у ландшафтних комплексах - це складне поєднання біоценозів. Корінні фітоценози просторово збігаються з ландшафтними фаціями. Чим вищий ранг природного комплексу, тим більша складність фітоценозів та їхня різноманітність.

Наприклад, у межах Чорногорського ландшафту в Українських Карпатах закономірно змінюють один одного фітоценози ялицево-буково-смерекових, смерекових лісів, субальпійського гірсько-соснового криволісся, субальпійських і альпійських лук.

Кожен ландшафт має закономірне поєднання різноманітних рослинних угруповань, які утворюють у його межах характерні типи - екологічні ряди, які тісно пов'язані з умовами місцезростань.

Характер функціонування та взаємовідношення з іншими компонентами і самими ландшафтними системами зоокомпонента (тваринного світу) загалом ще розроблений недостатньо. Цілком очевидно лише те, що цей компонент досить тісно залежить від умов природного територіального комплексу, у межах якого він розташований, оскільки вони для нього фактично є життєвими ресурсами.

Однією із головних закономірностей природи є тісний і безперервний взаємозв’язок її компонентів. Спонтанні зміни відбуваються безперервно. Літогенна основа постійно перерозподіляє речовину в просторі, змінює її склад (фізичний та хімічний), а також пластику поверхні. Цей процес відбувається завдяки взаємодії її з поверхневими та підземними водами, атмосферою, рослинним та тваринним світом. Відповідно, названі компоненти змінюються завдяки взаємодії з між собою і відповідно до літогенної основи. Зміни станів компонентів ПТК потрібно розглядати тільки в структурі природного територіального комплексу. Саме завдяки взаємозалежності взаємозв’язків між компонентами ПТК з його структурою геосистеми різного рівня володіють унікальними властивостями: самоорганізації та саморегуляції.

Явище виникнення властивостей структури системи загалом, яких немає жоден із її окремо взятих компонентів має назву емерджентності (від латинського emergere – з’являтись, виникати).

Рушійною силою процесів що виникають в межах ПТК є фактори (нині все частіше - чинники). Зокрема всі ладшафтотворчі компоненти є одночасно також і факторами. Фактори природних територіальних комплексів часто поділяють на кількісні та якісні. З певною умовністю до якісних належать характеристики, які контролюють якісний стан природних комплексів. Наприклад, комплекси при температурах +5 і -5° С перебувають у зовсім різних якісних станах. Надлишок або нестача вологи, зміна хімічного складу компонентів також ведуть до якісних змін усього ПТК.

Особливу групу становлять фактори (характеристики) рельєфу, який, у цілому є чинником літогенної основи (насамперед, це стосується нахилу поверхні й експозиції). Виділення цієї групи факторів зумовлене перш за все їх просторово-часовою консервативністю – ці характеристики властиві тільки конкретному ПТК.

Загалом фактори поділяють за спрямованістю (зовнішні та внутрішні), походженням (природні та антропогенні), їх ролюю у формуванні власне ПТК - ведучі, які переважно впливають на більшість компонентів і спрямовано регулюють інтенсивність інших факторів та ведені ( ті що підпадають під вплив ведучих ). Всі компоненти природи мають певні властивості.

Тіт Лукрецій Кар ще в І ст. до н.е. писав: «Що неможливо від речі віднять, відокремить від неї, не зруйнувавши її при тому – має назву ВЛАСТИВІСТЬ».

Властивості обумовлюють відмінності або подібності між компонентами, і виявляються у взаємозв’язках між ними.

М. А. Солнцев в свій час відкрив закон нерівнозначності компонентів-факторів ПТК, встановивши порядок розташування компонентів природи від найсильніших до найслабших – перші місця займають фактори земної кори, далі – фактори атмосфери і гідросфери, потім – рослинність і нарешті тваринний світ.

Літогенна основа має найбільшу стійкість до зовнішніх впливів та найбільшу інерційність. Ця властивість спонукає менш стійкі компоненти змінюватися у певно визначеному напрямі. (Тепло та волога які потрапляють на конкретну ділянку поверхні перерозподіляються під впливом рельєфу завдяки експозиції схилів)

Взаємодіючи між собою всі компоненти ПТК так чи інакше викликають зміну станів геосистеми. Стан природного комплексу – це співвідношення параметрів структури і функціонування його в будь-який проміжок часу, у якому конкретні вхідні впливи (сонячна радіація, опади тощо) трансформуються у вихідні (поверхневий стік, приріст біомаси тощо). Отже стани ПТК є властивістю їх структури.

Зміни станів ПТК можуть бути постійними та ритмічними. Ритмічні зміни – це закономірне повторення певних якісних станів ПТК (день - ніч). Періодичні зміни – мають властивість повторюватися в часі з певним інтервалом (період дощів, період посух). Циклічні зміни пов’язані із процесами що утворюють завершене коло розвитку (зміни пір року відповідним чином повторюються і відображаються у стані біоти – проростання, цвітіння, дозрівання, відмирання рослин).

Рис. 1. Схема співвідношення періодів, ритмів і циклів у природному територіальному комплексі:

1 – період (доба, дощовий період, посушливий період тощо); 2 – ритм (сезонні зміни стану біоти); 3 – цикл (народження - смерть біологічних організмів); 4 - напрям еволюційних змін.

Функціонування, динаміка та розвиток …

Динаміка природних територіальних комплексів (від грец. dупатis - сила) - це термін, що належить до базових в ландшафтознавстві. До динаміки ПТК, як довели В. Б. Сочава (1967) та А. Г. Ісаченко (1974), можемо зачислити далеко не всі зміни в часі, а тільки ті, що відбуваються в межах одного інваріанта. Таке розуміння цього терміна практично ніхто не заперечує. Деякі неув'язки виникають уразі розгляду терміна функціонування природного територіального комплексу, який близький до попереднього і тісно з ним взаємопов'язаний.

Під функціонуваннямландшафту потрібно розуміти сукупність процесів передавання енергії, речовини та інформації в природних територіальних єдностях. (за Г.П. Міллером, В.М. Петліним, А.В. Мельником).

В.М.Гуцуляк під функціонуванням ландшафту розуміє сукупність всіх процесів переміщення, обміну і трансформації речовини й енергії в середині ПТК (вертикальні потоки), або між різними ПТК (горизонтальна міграція). Він же виділяє головні складові функціонування ландшафтів а саме:

1) вологообмін,

2) мінеральний обмін;

3) газообмін;

4) енергообмін;

5)біогенний кругообмін та ін.

Процес вологообміну (кругообігу вологи) включає випадання атмосферних опадів, поверхневий стік, інфільтрацію, підземний стік, підняття ґрунтових вод по капілярах і випаровування, конденсацію вологи в повітрі і нове випадання опадів. Завдяки кругообігу вологи здійснюється мінеральний обмін між окремими компонентами ландшафту. Цей процес супроводжується транспортуванням і акумуляцією хімічних елементів (більшість геохімічних реакцій відбувається у водному середовищі).

Мінеральний обмін у ландшафті на відміну від вологообміну, має вигляд спрямованих в одному напрямку міграційних процесів, відбувається акумуляція і трансформація речовин, а не їх кругообіг. Мінеральні речовини мігрують у ландшафті у вигляді:

1. розчинених у воді речовин (іонів);

2. механічних домішок у воді (завислі наноси);

3. механічних домішок у повітрі (пил);

4. твердих продуктів денудації гірських порід, що переміщуються по схилу під дією сили тяжіння.

Газообмін – це переміщення розчинів і трансформація газоподібних речовин, а також циркуляція атмосферних мас, яка супроводжується обміном речовиною та енергією.

Енергобмін – це кругообіг і трансформація сонячної енергії. Вона здатна перетворитись в інші види енергії – теплову, хімічну, механічну, тощо. Завдяки сонячній енергії відбувається вологообмін та біогенний кругообіг. Від забезпечення сонячною енергією залежить інтенсивність функціонування ландшафтів.

Біогенний кругообіг включає утворення та руйнування органічної речовини, їх випадання на поверхню ґрунту та включення в новий кругообіг (наприклад утворення органічної речовини в результаті фотосинтезу).

Кожен із перелічених головних процесів функціонування ландшафтів складається із багатьох елементарних процесів:

· фізичне нагрівання речовини – поверхні ґрунту, гірської породи, чи їх охолодження,

· хімічні процеси – розчинення речовини у воді,

· міграція мікроелементів разом із водними потоками,

· ріст рослин у процесі фотосинтезу, розкладання рослинної маси на мікроелементи у результаті їх відмирання та гниття під дією вологи та тепла і т.д.

Функціонування ПТК вивчають відповідні напрямки ландшафтознавства: фізичні процеси що відбуваються в ландшафті - геофізика ландшафту, хімічні – геохімія ландшафту, біологічні – ботика ландшафту.

Багато дослідників розглядає функціонування ландшафтів тільки у вигляді повторювальних (зворотних) ритмічних змін. Але слід зазначити, що абсолютно повторювальних (ідентичних) змін (станів) у природних комплексах не буває. Тобто, протягом двох суміжних днів з однаковою температурою повітря, тиском і вологістю функціональні стани в межах однієї фації будуть відрізнятися – ущільниться наприклад сніговий покрив, зміниться тривалість сонячного сяйва, та ін.

Динамікою ландшафтів називають кількісні зміни які відбуваються в ПТК під впливом природних та антропогенних факторів і не призводять до якісної перебудови його структури. Динамічні зміни пов’язані із механізмом дії прямих і зворотних зв’язків. До прямого зв’язку характерний спрямований вплив певного тіла А на інше тіло Б. Наприклад вплив Сонця на планету Земля. Зворотним впливом Землі на Сонце в розвитку ПТК Землі можна знехтувати. Але прямий і зворотний зв'язок міх ґрунтовим покривом та рослинністю є рівноцінним. Такі зв’язки є характерними для геосистем різного рангу.

Дата добавления: 2014-01-07