Шпаргалка по "Ландшафт"

На другие тепловые потоки в ландшафте расходуется лишь небольшая часть радиационного баланса. Тем не менее эти потоки имеют существенное значение для функционирования ландшафта.

Теплообмен земной поверхности с почвой и грунтами. Он имеет циклический характер: в теплое время тепловой поток направлен от поверхности к почве, в холодное время - наоборот и в среднем за год оба этих потока компенсируются. Интенсивность этого теплообмена наибольшая в континентальных ландшафтах. Кроме того, величина теплообмена зависит от влажности и литологического состава почво-грунтов, а также от растительного покрова.

В высоких и умеренных широтах некоторая часть тепла (около 5%) расходуется на таяние снега, льда, сезонной мерзлоты.

В трансформации солнечной энергии важнейшая роль принадлежит биоте. При фотосинтезе растения используют так называемую фотосинтетически активную радиацию (ФАР) – часть солнечного излучения в диапазоне волн от 0,4 до 0,7 мкм. В среднем при фотосинтезе используется 1,5% радиационного баланса. Наиболее высокий коэффициент использования ФАР наблюдается при максимальной теплообеспеченности в сочетании с оптимальным соотношением тепла и влаги, т.е. на экваторе. В процессе дыхания живых организмов и разложения органического вещества энергия, использованная при фотосинтезе, снова превращается в тепло и затем рассеивается.

Биологически связываемая энергия Солнца может накапливаться, причем в огромных количествах, в виде мертвой органической массы. Результатом этого процесса являются месторождения органических полезных ископаемых.

Преобразование энергии может служить одним из показателей интенсивности функционирования ландшафта. Сравнивая ландшафты по отдельным частным показателям функционирования (трансформация солнечной энергии, влагооборот, биологический круговорот и т.д.), мы находим между ними определённое соответствие, отсюда интенсивность функционирования тем выше, чем интенсивнее в нем внутренний оборот вещества и энергии и связанная с ними биологическая продуктивность.

32.Динамика ландшафта. Понятие  инварианта.

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 геосистем в рамках одного инварианта (Инвариант — совокупность признаков геосистемы, не подверженных динамическим преобразованиям. Тем не менее в каждой геосистеме можно выделить неизменяемую часть — инвариант).

Под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определённый промежуток времени. 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, 1979):

1. Динамика природных ритмов. Ритмика (от греч rhythmos- размеренность, стройность) природной геосистемы - повторяемость в определенной последовательности различных её 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, 1983). 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 пре-вращение 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 её 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.

33. Понятие устойчивости  геосистем. Механизмы устойчивости.

С динамикой ландшафта теснейшим образом связана их устойчивость.

Устойчивость ландшафта - это его способность сохранять структуру и функционирование в режиме нормальных природных ритмов в обстановке изменяющейся внешней среды или возвращаться в прежнее состояние после нарушения.

Устойчивость не означает абсолютной стабильности, она предполагает колебания вокруг среднего состояния, т.е. подвижное равновесие.

Представление об устойчивости геосистемы всегда относительно. К одним нагрузкам ландшафт может быть устойчив, а к другим нет.

Например, в степях верхние звенья ландшафтной катены (элювиальные фации)(Под ландшафтной катеной понимают функционально-динамическое сопряжение природных геосистем, последовательно сменяющих друг друга в направлении от местного водораздела к местному базису денудации (реке, озеру, депрессиям и т.п.), относительно устойчивы к химическому загрязнению при сельскохозяйственном производстве (ядохимикаты, нитраты), так как высок потенциал самоочищения под влиянием стока и смыва. В то же время нижние звенья катены (трансаккумулятивные, аккумулятивные фации), наоборот очень подвержены этому химическому загрязнению.

И напротив, процессам эрозии почв наиболее подвержены пахотные земли верхних звеньев катены, прежде всего склоновые, а нижние звенья (поймы, терассы) в этом отношении более благополучны.

С другой стороны, разные геосистемы обладают разным потенциалом устойчивости к одним и тем же воздействиям.

Устойчивость геосистем чётко проявляется на зональном уровне (Исаченко, 1991).

Тундровые ландшафты очень неустойчивы ко всяким техногенным нагрузкам. Дефицит тепла определяет низкую активность биогеохимических процессов и медленную самоочищаемость от промышленных выбросов. Растительный покров легко разрушается при механическом воздействии. Многолетняя мерзлота препятствует инфильтрации. Неустойчивость растительного покрова ведет к просадкам, термокарсту.

Таежные ландшафты в целом более устойчивы, чем тундровые, благодаря большей теплообеспеченности и мощному растительному покрову. Обильный сток благоприятствует удалению водорастворимых техногенных веществ. Однако биогеохимичсскии круговорот еще более замедленный. Существенный отрицательный фактор - сильная заболоченность. Устойчивость к 
механическим нагрузкам резко ослабляется при сведении леса.

В пустынных ландшафтах интенсивная солнечная радиация способствует быстрому самоочищению от органических соединении, но вынос продуктов техногенеза замедлен из-за недостатка влаги. Растительность пустынь устойчива к тяжелым металлам и способна накапливать их. Легкая ранимость растительного покрова обуславливает неустойчивость ландшафта к механическим нагрузкам, создаваемым выпасом, передвижением транспорта.

Относительно низкая устойчивость к возмущающим внешним воздействиям свойственна геосистемам реликтового характера, унаследованным от прошлых эпох и находящихся в дисгармонии с современной внешней средой. Особенно это касается реликтовой биоты - наиболее мобильного и ранимого компонента геосистемы.

Также неустойчивы геосистемы, находящиеся на ранних стадиях формирования - стадиях зарождения или становления (например, выпас скота на слабо закрепленных песках). Они еще далеки от стадии климакса и потому легко могут быть разрушены антропогенными нагрузками. Климаксовые геосистемы значителыно устойчивее, т.к. оптимально и в своей структуре, и в функционировании гармонируют с внешней средой.

Механизмы устойчивости геосистем.

Различают три основных механизма ландшафтной устойчивости (Николаев, 1979).

1. Инерционная устойчивость, т.е. устойчивость  геосистемы, до каких-то пороговых значений не воспринимающей нагрузки, не реагирующей на неё.

Такой устойчивостью обладают ландшафты, находящиеся в динамическом равновесии, и расположенные, как правило, в срединных частях природных зон.

Например, большой инерционной устойчивостью обладают таежные ландшафты в подзоне средней тайги и меньше в подзоне северной тайги.

К лесным пожарам инерционно устойчивы гидроморфные таежные геосистемы. Напротив, сухие элювиальные, плакорные системы очень неустойчивы. Устойчивость лесов к пожарам зависит также от состояния геосистемы (дождливое или сухое лето).

Большей инерционной устойчивостью к дефляции обладают тяжелые по механическому составу почвы (суглинистые, глинистые) и меньшей - легкие (песчаные).

2. Резистентная (упругая) устойчивость - буферная устойчивость, связанная с восстановительными сукцессиями. Эта устойчивость в большей мере свойственна геосистемам с мощным растительным покровом, так как именно он главным образом обеспечивает восстановительную сукцессию. Давление жизни, по Вернадскому, здесь играет важнейшую роль.

Например, ландшафты влажных тропических лесов могут быстро сукцессионно восстанавливаться за счет интенсивного зарастания вырубленных массивов. Давление жизни здесь огромно (заросли бамбука).

3. Адаптивная устойчивость- устойчивость приспособления или толерантность (терпимость).

В этом случае геосистема способна чутко приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды или антропогенным нагрузкам, но в определенных рамках. Существует даже такой закон – закон толерантности В. Шелфорда, суть которого в том, что каждая геосистема обладает устойчивостью в определенных диапазонах факторов и условий ее существования. Чем шире её диапазон, тем выше ее толерантность.

Например, ландшафты различных природных зон имеют свои диапазоны коэффициента увлажнения (табл. 1). Значения коэффициента увлажнения показывают толерантность ландшафтов к гидротермическим условиям. За пределами указанных рамок эти ландшафты существовать не могут.

Закон толерантности: адаптивная(пластичная) устойчивость геосистемы определяется широтой диапазона между максимальными и минимальными значениями фактора, в пределах которого геосистема способна сохранять характерные для нее структурные и функциональные особенности.

Признано, что наибольшей адаптивной устойчивостью, наибольшей толерантностью во многих случаях обладают экотонные (переходные) геосистемы: лесные опушки, предгорные равнины, морские побережья.