ДИНАМИКА ЛАНДШАФТНЫХ ГЕОСИСТЕМ • Динамика –

ДИНАМИКА ЛАНДШАФТНЫХ ГЕОСИСТЕМ

• Динамика – это процесс движения, изменения, развития чего-либо под влиянием внешних или внутренних факторов.

• Все природные геосистемы динамичны, в них постоянно идут круговороты, кроме того, они меняют свое состояние во времени и пространстве. И вместо гор образуются пустыни

• Состояние природной геосистемы - это определенный тип и упорядоченное состояние параметров ее структуры и функционирования, ограниченные некоторым отрезком времени. Динамика геосистемы – смена одного состояния другим, сопровождающаяся изменением структуры и функционирования геосистемы.

Виды естественной ландшафтной динамики • 1) Динамика функционирования – ритмическая смена обратимых состояний геосистемы, связанных с круговоротами веществ и энергии и с ритмами внешней среды. • Она включает в себя: • а) процессы обмена веществ и энергии с внешней средой (метаболизм геосистемы) • б) внутренние круговороты веществ и энергии в геосистеме • в) адаптивные обратимые функциональные изменения состояния геосистемы под влиянием ритмичности и случайных изменений внешней среды в пределах определенного ее инварианта.

Функциональная динамика проявляется в форме ритмов и циклов • Ритм – это закономерное чередование явлений через определенный промежуток времени (период) или в пространстве. • Цикл - это совокупность взаимосвязанных процессов и явлений, означающих завершенность процесса от его начала до конца – законченный круг развития чего-либо. • Различают ритмы кратковременные (в пределах суток), средневременные (в пределах года) и долговременные.

Суточная ритмика Бризы – ветры дующие днем с моря на берег, а ночью с берега на море

• Ландшафтные ритмы с разными периодами накладываются друг на друга. • Кроме того, для функциональной динамики характерны и непериодические обратимые изменения, связанные с изменением погодных условий.

Каракумы обычно и после выпадения дождей

Пример функциональной динамики: в умеренных широтах - активных фотосинтез зеленых растений, цветение, вегетация.

• Однако обратимость состояния геосистемы относительна, так как в процессе функционирования в них накапливаются необратимые изменения. За разномасштабными ритмикой этот процесс трудно уловим, так как этот процесс протекает медленно. Стадии развития речной долины; А- зарождение Б – зрелость В- старость

• 2) Динамика развития геосистемы - это циклы и связанные с ними необратимые стадии развития геосистемы от их зарождения до отмирания, проявляющаяся в форме ландшафтных трендов и характеризующиеся направленными необратимыми изменениями структуры геосистем.

• Ландшафтный тренд - это направленное изменение природной геосистемы, прослеживающиеся на фоне колебательной ритмики. • Он определяется неполной замкнутостью круговоротов и генетическим типом геосистемы. • Примеры: зарождение оврага с промоины и развитие до балки с выработанным профилем. I - рытвина II – молодой овраг III – зрелый овраг IV - балка

Стадии динамики развития 1. 2. 3. 4. 5. зарождение молодость зрелость старение полное отмирание

• Динамика развития хорошо прогнозируется с помощью ландшафтных аналогий. Необратимость и направленность развития геосистемы относительна и касается только конкретных индивидов определенного уровня организации.

• На более высоком уровне подобные изменения относительно обратимы. Например, отмирает один овраг, но в данной местности может уже зарождаться другой овраг, в пойме зарастает одна старица, но появляется и развивается другая, стареют и погибают одни особи, но в популяции рождаются другие.

• 3) Эволюционная динамика - это историческое развитие ландшафтных геосистем, характеризующийся постепенным, последовательным, непрерывным и направленным необратимыми (коренными) изменениями (ландшафтными трендами). Повторить этот процесс в обратной последовательности (по второму закону термодинамики) невозможно. Схема расширения педтмента за счет отступания уступа в глубь области поднятия от линии А-А до линии В-В

• Эволюционная динамика обусловлена: • а) медленными, но длительными направленными изменениями (трендами) во внешней среде (климатическими, неотектоническими, гидрогеологическими); Затопленные античные постройки на берегу Ионического моря

Границы распростране ния древних покровных оледенений на территории Восточно. Европейской платформы Ок – Окского Д – Днепровского М- Московского К- Калининского Осташковского

• б) внутренними спонтанными процессами исторического саморазвития геосистемы (например, постепенное превращение пойменной геосистемы в надпойменнотеррасовую; прогрессирующие заболачивание территории за счет саморазрастания болотных массивов).

Схема формирования морских аккумулятивных террас в условиях поднятия побережья: 1 - коренные породы 2 - галечно-гравийные отложения 3 -пески 4 - илы 5 - уплотненные илы

• Тренды, характеризующиеся динамику развития – это современное звено или срез эволюционной ландшафтной динамики. • Геосистемы разных таксономических рангов, соответственно, пространственных масштабов имеют разные характерные времена развития и эволюции. • Поэтому процессы и времена, характеризующие динамику развития или даже функционирования крупномасштабных, глобальных геосистем, могут выступать как тренды или соответствовать процессам эволюционной динамики локальных природных комплексов.

• Эволюционная динамика проявляется в коренных адаптивных перестройках морфологической структуры геосистемы. При этом постепенно отмирают одни структурные элементы эволюционирующих геосистем, а на их месте формируются новые, более адекватные изменившиеся среде структуры. Тем самым 1 - положение дельты в 60 -х годах конкретные геосистемы выходит за пределы 2 - положение дельты в 80 -х годах своего инварианта и как 3 – положение дельты в 90 -х годах бы превращаются в качественно другую.

• Для проявления эволюционной динамики длительность направленных изменений внешней среды должна значительно превышать характерное время динамики развития основных структурных элементов данной геосистемы. Органический мир в Венде Коралловые рифы

• Например: • а) снижение базиса эрозии или поднятия территории с господством таежных значительно заболоченных с глеевыми почвами ландшафтов ведет к увеличению ее эрозионного расчленения, уменьшению площадей под заболоченными природно-территориальными комплексами и оглееными почвами, увеличению биопродуктивности лесных сообществ; Сухой лиственничный лес Заболоченный лиственничный лес

• б) превращению абиотической географической оболочки в биокостную • в) эволюционные изменения в ландшафтах в плейстоцене в фазы материковых оледенений и межледниковые периоды.

• Ведущими факторами внешней среды является энергия Солнца и эндогенная энергия Земли, среди же факторов спонтанного развития геосистемы значительная роль принадлежит биоте и экзогенными внутриландшафтными процессами.

• 4) Революционная ландшафтная динамика или динамика катастроф – это прерывистое, скачкообразное качественное превращение одного состояния и самых геосистем в другие.

• Реализуется в форме быстроразвивающихся во времени эпизодических катастроф и кризисов, связанных с экстримальными явлениями, ведущими к коренной смене структурных геокомплексов. К ним относятся такие разрушительные процессы, как обвалы, лавины, сели в горах, ураганы, катастрофические ливни и наводнения, вулканические извержения, пожары и др. .

• В отличии от медленно и длительно проявляющейся эволюционной динамики, динамика природных катастроф происходит в сравнительно сжатые отрезки времени и влечет за собой разрушение или полное уничтожение биоты и почвенного покрова, а порой и изменения литогенной основы ландшафта.

После таких катастроф требуется несколько десятков, а то и сотни лет на восстановление вертикальной и горизонтальной структуры, либо на становление обновленных геокомплексов на новой литогенной основе. Причем существенные изменение литогенной основы ландшафтов могут коренным образом изменить направление их развития и эволюции. Город Сент-Пьер до и после извержения вулкана

• 5) Динамика восстановительных сукцессий - завершение кратковременных деструктивных фаз эпизодических экстремальных природных и антропогенных явлений, ведущих к разрушению части структурных элементов геосистем и, следующие за ними тренды длительных производных смен их состояний направленных на восстановление почвеннорастительного покрова и стабилизацию геосистемы в окружающей среде.

• Она сопровождается следующими стадиями: • 1. Зарождение геосистемы на новой литогенной основе (свежая осыпь у подножья склона, промоина и т. д. ) • 2. Становление геосистемы, характеризующиеся повышенной функциональной и структурной изменчивостью, возникновением растительного и почвенного покрова

• 3. Стадия зрелости (климакса) геосистемы, характеризующиеся ее стабилизацией всех элементов ее структуры существующим условиям среды • 4. Отмирание одной и зарождение на ее месте новой геосистемы (на месте зарождающегося озерного геокомплекса возникают низинные болота, оно сменяется верховым, а верховое болото может смениться заболоченным лесом)

• В зависимости от степени и типа нарушенности и ее внутренних способностей к самовосстановлению характерные времена периода восстановительных сукцессий (релаксаций) существенно различаются. Так, восстановительные сукцессии в средней тайге после сплошных рубок, без нарушения почвенного покрова, характеризуется 100 -200 летним периодом релаксации, при фрагментарном нарушении верхних горизонтов почв 400 -800 летним периодом релаксации.

• По фактору, обуславливающему начало восстановительных сукцессий, различают: • а) природно-катострофические (лесные пожары, ветровалы, лавины и др. ) • б) антропогенные (вырубки, пашня и др. )

• 6) Антропогенная динамика геосистемы – динамика, обусловленная хозяйственным воздействием человека на природную среду. • Антропогенная динамика проявляется: • а) Вырубка и другие виды механического уничтожения древесно-кустарниковой растительности, сопровождающееся сокращением площади и изменениями качества лесов, распахивание степей и лугов

• б) Ускоренная сельскохозяйственная эрозия и дефляция почв, связанная с механическими повреждениями растительного и почвенного покрова, дигрессия пастбищ и развевания песков, опустынивание, изменение рельефа и ландшафтных геосистем в целом карьерно-отвальными комплексами, деградация и коренное преобразование ландшафтов в городах и промышленных зонах

• в) Заболачивание подтопленных водохранилищами побережий и вторичное засоление почв на орошаемых землях в аридных районах г) Загрязнение природной среды и сопровождающие его нарушение растительности, почв, животного населения.

• Антропогенная динамика геосистем осуществляется в большинстве случаев природными процессами (эрозия, дефляция, заболачивание), но процессы, вызванные хозяйственной деятельность, ведут к деградации, разрушению ландшафтных комплексов и протекают значительно быстрее природных.

• Все виды динамики, накладываясь друг на друга, неразрывно связаны между собой и характеризуют прошлое, настоящие и будущее геосистемы. • Динамику ландшафта можно определить как совокупность изменений состояний ландшафта, имеющих как обратимый (стабилизирующий, так и необратимый (преобразующий) характер, обусловленный внешними и внутренними факторами

• Одной из внутренних причин, порождающих динамику эволюции и развития геосистем, является разная инерционность их природных компонентов и геокомплексов. Они реагируют на изменения внешней среды с разной скоростью

• Природные компоненты по их динамическим свойствам делятся на три группы: • - инертные (литогенная основа, определяющая фиксированный каркас геосистемы) • - мобильные (воздушные и водные массы, характеризующиеся относительно слабыми силами молекулярного сцепления и выполняющие роль рабочего тела в большинстве обменных процессах геосистемы) • - активные (биота как фактор саморегуляции и стабилизации геосистем)

• Хороший пример метахронности вертикальной (компонентной) структуры ландшафтов подзоны смешанных лесов Восточно-Европейской равнины.

• Литогенная основа междуречных холмисто-моренных равнин в основе своей сформирована в эпоху среднеплейстоценового московского оледенения (около 100 тыс. лет назад), а перекрывающие морену «покровные суглинки» - это кора выветривания перегляционной эпохи плейстоцена (20 -30 лет назад), почвенный покров имеет голоценовый возраст (2 -5 тыс. лет. )

• В растительном покрове сочетаются лесные фитоценозы: • а) широколиственных лесов, сохранившихся с теплых эпох голоцена: атлантической (4 -6 тыс. лет назад) и бореальной (3 -4 тыс. лет назад) • б) таежного типа, широко расселившихся в более холодную и влажную субатлантическую эпоху голоцена, возраст которой 2. 5 тыс. лет

• Метахронность присуща и горизонтальной структуре ландшафта. Обычно древнее бывают доминантные урочища, а субдоминантные или редкие урочища как бы наложены на их общий фон. Лесостепные ландшафты Средне-Русской возвышенности осложнены густой сетью субдоминантных овражных урочищ, возраст которых всего 2 -3 сотни лет, а генезис связан с распашкой территории.

• Под возрастом ландшафта понимают отрезок времени с момента формирования ландшафтом своей полной структуры, сохранившейся до настоящего времени

• Возраст холмисто-моренных смешено-лесных ландшафтов Восточно-Европейской равнины – 2 -3 тыс. лет (поздний голоцен), древние ландшафты экваториальной и субэкваториальной зон, их возраст исчисляется в 15 -20 млн. лет. Кольский полуостров Вьетнам

• Для перестройки зонально-растительного покрова требуется около 1 -2 тыс. лет, почвенного покрова – 510 тыс. лет, господствующих типов рельефа – несколько десятков тыс. лет и больше. Эти периоды времени характерны для геосистем они будут значительно меньше, а для планетарных - больше. Горная тайга Восточной Сибири Княженка