Динамика природноантропогенных ландшафтов n Динамика ПАЛ

Динамика природноантропогенных ландшафтов

n Динамика ПАЛ – это любые структурнофунциональные изменения их состояний Основные виды динамики ПАЛ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Динамика функционирования Динамика флуктуаций Сукцессии Динамика развития Эволюция Кризисная динамика Динамика революционных бифуркаций и катастроф

1. Динамика функционирования n n n Характеризуется относительно краткосрочными, периодическими, обратимыми изменениями в ландшафтах Связь с естественными природными циклами и с наложенными циклами хоз. деятельности Примеры: с/х динамика агроландшафтов, динамика пойменных ландшафтов как результат сбросов воды на водохранилищах

2. Динамика флуктуаций n n n Динамика кратковременных, непереодических, случайных обратимых изменений в ПАЛ в пределах их структурно-функционального инварианта Связь со случайными функциональными нарушениями и адаптациями к непереодическим внешним воздействиям Пример: агроландшафты – дополнительные поливы при длительных засухах, изменения технологии обработки земель при нехватке топлива

3. Сукцессии Направленные постепенные, последовательные и обратимые изменения ландшафтов с периодом, значительно меньшим характерного времени жизни и развития ландшафта. n Связь а) с технологией производства (разные типы земледелия) б) со случайными побочными воздействиями (пожары, выбросы загрязняющих веществ Восстановительные – восстановление в нарушенных ландшафтах растительного покрова, близкого к естественному Дигрессионные – стадии деградации растительного покрова в результате антропогенной деятельности Зрелые стадии сукцессий ПАЛ мало отличимы от естественных ландшафтов n

4. Динамика развития Направленное относительно необратимое усложнение структуры и функционирования ландшафта, обусловленное его генетическим инвариантом (природным и хозяйственным), в пределах которого возможна трансформация некоторых ландшафтных элементов и компонентов n Пример: ПАЛ водохранилищ Ранние стадии: активная переработка берегов, срезание мысов, выравнивание профиля дна, заболачивание низких побережий, формирование отмелей и пляжей, смена гидрофильных группировок растений Поздние стадии: заиливание, занос рыхлыми отложениями, формирование болот и зарастающих мелководий n

5. Эволюция Постепенные, необратимые изменения, приводящие к формированию качественно новых геосистем n Включает в себя 2 принципиально различных стадии: 1. Медленных адаптивно направленных необратимых изменений ландшафтов и их компонентов (увеличение или уменьшение плодородия агроландшафтов) 2. Относительно быстрых бифуркаций, резко меняющих направление развития геосистем (вытаптывание пастбищ на песчаных почвах → развеянные пески) Пример: восстановление 600 летних залежей – менее 50 % аналогии с целинными n

6. Кризисная динамика n n Кризисное состояние – переходное неустойчивое состояние (серия состояний) геоэкосистем, характеризующееся относительно быстрой по сравнению с нормой структурнофункциональной изменчивостью, значительными флуктуациями, трудной управляемостью и прогнозируемостью развития Возникновение при диспропорции в саморазвитии ТПХС, приближении ПАЛ к критическим зонам и параметрам своего возможного существования в окружающей среде. Следствия – негативные или катастрофические последствия для человека и природных объектов Пример: . . .

7. Динамика революционных бифуркаций и катастроф Скачкообразные изменения в ПАЛ, ведущие к серьезным и коренным перестройкам. n Связь с а) внешними воздействиями б) сочетаниями внутренних и внешних воздействий в) внутренними экстремальными воздействиями природных и хозяйственных подсистем ПАЛ друг на друга Пример: Антропогенные обвалы и оползни, затапливание поймы и террас при постройке водохранилищ, техногенные аварии и выбросы n

ПАЛ и стадии сукцессии ПАЛ и хоз. деятельность требуют 1. Снижения или нарушения устойчивости естественного ландшафта 2. Перевода и поддержания его в определенной стадии ландшафтной сукцессии !!! Чем более окультурены ландшафты, тем больше затрат антропогенной энергии требуется на их поддержание в данной стадии. Еще больше – для увеличения продуктивности. Т. о. Большинство измененных хоз. деятельностью ландшафтов находятся в определенных стадиях сукцессий, соответствующих относительно равновесному состоянию в окружающей среде при антропогенном воздействии определенной силы и интенсивности. n

Сочетания ПАЛ на разных стадиях антропогенной трансформации 1. n n Периферийные ПАЛ, трансформированные в результате их хоз. использования в качестве естественных угодий и (или) изъятия биопродукции (охота, сбор грибов и ягод, заготовка древесины для отопления, нерегулярный выпас, рекреация) Сохранение на определенной стадии сукцессии незначительных модификаций растительного покрова. Пример. . .

2. ПАЛ в стадии преобладания или значительной доли с/х угодий. n Естественная растительность заменена антропогенно-производной или культурной, модифицированы верхние горизонты почв, активизируются эрозионные процессы, изменения параметров микроклимата. n Характерна природно-антропогенная динамика с наложенными на природные хозяйственными циклами (вспашка, удобрение, посев, полив, сбор урожая) n Пример. . .

3. ПАЛ в стадии его освоения и преобразования разрозненными мелкими и средними с/х поселениями (хутора, деревни, села) n Внутренняя организационная структура включает сочетания жилых, и с/х построек с разнообразными с/х угодьями (сады, огороды, поля, луга, пастбища) n Более глубокая трансформация почвеннорастительного покрова и рельефа n Пример. . .

4. ПАЛ в стадии крупных поселков и других пригородных поселений n Более плотная жилая застройка, соцальнобытовые и административные центры, небольшие с/х угодья, возможны перерабатывающие производства n Характерна природно-антропогенная динамика с наложенными на природные хозяйственными циклами n Пример. . .

5. ПАЛ городских поселений n Плотная городская многоэтажная жилая застройка n Сильно преобразованная природная среда, включая рельеф n Пример. . . 6. ПАЛ в стадии городских промышленных агломераций n Селитебные зоны, добывающие и перерабатывающие производства n Сильная трансформация всех природных компонентов ландшафта, ведущая роль производственных комплексов и циклов в организационной структуре и функционировании n Пример. .

6. ПАЛ в стадии крупных поселков и других пригородных поселений n Более плотная жилая застройка, соцальнобытовые и административные центры, небольшие с/х угодья, возможны перерабатывающие производства n Характерна природно-антропогенная динамика с наложенными на природные хозяйственными циклами n Пример. . .

Антропогенные факторы, вызывающие динамику ПАЛ n n Целенаправленные изменения структурно-функциональных свойств отдельных природных компонентов и ландшафтов (сведение и замена естественной растительности, застройка) Непреднамеренные побочные воздействия в результате хоз. деятельности (загрязнения отходами производства) Непреднамеренная антропогенная активизация природных процессов и явлений (эрозия, заболачивание, засоление, просадки грунта) Естественные колебания природной среды, способные вызвать кризисные явления в ПАЛ (природные катастрофы, засухи, аридизация, подтопление)

Кризисные ситуации в развитии ПАЛ n n n Большинство современных КС связывают с антропогенными воздействиями, превышающими природные возможности локальных и региональных ландшафтов геоэкосистем. Приводят к потере устойчивости, сильным флуктуациям в структуре и функционировании, неуправляемости, снижении продуктивности. Наиболее часто возникают при хоз. деятельности в районах с сильно выраженными гидротермическими или гравитационными лимитирующими факторами (тундры, пустыни, болота, горы, и т. д. ) Природные глобальные эко-кризисы, приведшие к катастрофическим последствиям для отдельных элементов биосферы Региональные эко-кризисы → гибель древних цивилизаций

Кризисы и бифуркации эволюции n n n История гео-сферы: 4 этапа по ведущим факторам эволюционного развития, завершавшиеся кризисами и революционными бифуркациями в направлениях, типах, ведущих факторах эволюции абиогенный (биосферный) антропогенный ноосферный

Современные антропогенные кризисные ситуации n n Приобретают масштабный и комплексный характер Затрагивают гео-экосистемы все более крупных пространственно-временных уровней Сильные флуктуации в структуре и фунционировании гео-экосистем Природа и общество не успевают приспосабливаться к резким, сильным и быстрым изменениям в окружающей среде. Потеря устойчивости.

Кризисы и катастрофы n n n В зависимости от степени негативных последствий развития КС для человека различают Кризисную стадия развития процесса -- содержит в себе возможность стабилизации и естественного восстановления части нарушенных структур и функций ТПХС после прекращения воздействия (как правило за период одного поколения людей) Катастрофическую – самовосстановление геоэкосистем невозможно или идет крайне медленно (Чернобыльская катастрофа)

Умеренные нагрузки на пастбища → увеличение биопродуктивности пастбища на монодоминантные хвойные леса (вырубки) → локальные микрокризисы → увеличение биоразнообразия, продуктивности и адаптивных возможностей ландшафта Локальные экокризисы ведут к дивергенции в структуре и свойствах ландшафта, ↑ биоразнообразия n Чрезмерные нагрузки на пастбища → деградация травяного покрова, коренная трансформация литогенной основы на монодоминантные хвойные леса → пустоши, участки оголенного грунта При масштабных и сильных нагрузках кризисы развиваются по сценарию катастроф, ведут к конвергенции деградированных ландшафтных комплексов, резкому ↓ биоразнообразия. Теряется устойчивость ландшафтов к флуктуациям окружающей среды, активизируются экзогенные процессы n

Кризисы – важный фактор эволюционного развития n Могут вести к катастрофам для части элементов структуры геосистем на разных организационных уровнях n Тесно связаны с нарушением устойчивости геостсистем n

Устойчивость геосистем n n n - - способность оставаться относительно неизменными или меняться в пределах своего структурно-функционального инварианта, либо возвращаться к нему за период их жизненного цикла или цикла внешнего воздействия одно из важнейших свойств любых природных, природнохозяйственных и хозяйственных систем Оценивается по амплитуде естественных флуктуаций параметров геосистем в пределах инварианта (естественная устойчивость – зональные тундровые и лесостепные ландшафты, устойчивые и в пространстве, и во времени) по отклонениям параметров при антропогенных нагрузках (устойчивость к антропогенному воздействию – разная реакция таежных и степных ландшафтов на кислотные загрязнения)

Инерционная (статическая) устойчивость неизменность ПТК относительно своего структурно-организационного инварианта в пределах характерного временного цикла развития n взаимосвязь природных компонентов и устойчивост ландшафтов к антропогенным нагрузкам - денудационный потенциал территории - уклоны поверхности - длина склонов - механический состав и мощность почво-грунта - увлажненность - соотношение тепла и влаги емкость и интенсивность био-геохимических круговоротов Повышенная устойчивость гео-систем более крупных или высоких иерархических уровней основана на их большой массе, площади, сл-но инерции. Амортизация внешних воздействий n

Адаптивная устойчивость Устойчивость, определяемая адаптивными возможностями структурных элементов геосистем. n Большее разнообразие расширяет спектр возможных адаптивных изменений геосистем без потери ими устойчивости (чем выше иерархический уровень геосистемы тем больше адаптивных возможностей) n Пример: пойменные ландшафты – высокая пластичность, перестройка структурных элементов ( старицы, протоки, прирусловые валы), растительного покрова, животного мира n экотонные ландшафты, ПТК с повышенным разнообразием элементов, ПТК с сильно флуктурирующими режимами функционирования и структурами Адаптивная пластичность n

Упругая устойчивость n n n Способность геосистем к самовосстановлению при периодических и эпизодических воздействиях Определяется интенсивность и мощностью вещественно-энергетических потоков Пример: дельтовые геосистемы, влажные субтропические, тропические и экваториальные леса.

Наименее устойчивы к антропогенным воздействиям n n реликтовые и молодые геосистемы, обладающие повышенным (пониженным) запасом потенциальной энергии рассеивания но высоким потенциалом концентрации вещества (горы, возвышенности, низины) геосистемы с ярко выраженными лимитирующими гидротермическими факторами геосистемы низких иерархических уровней с малым разнообразием структурных элементов

Преодоление кризисов n n n Кризисы имеют двойственную сущность – содержат в себе одновременно негативные и позитивные элементы развития. Мягкое преодоление разномасштабных эко-кризисов – основа устойчивого совместного развития природы и общества. Пока интенсивность и направленность антропогенных воздействий соответствовали емкости геоэкосистем, темпам и направлениям естественной эволюции ландшафтов -локальные или региональные постепенные изменения геосистем Современные кризисные ситуации – превышение емкости геоэкосистем, стремительное развитие с вовлечением геосистем высоких рангов – глобальные резкие изменения в окружающей среде, природные катастрофы

Тактика преодоления кризисных ситуаций в ПАЛ n 1. 2. 3. 4. 5. строится на знании общей схемы стадий развития КС и выхода геосистем из них функциональные нарушения, увеличение флуктуаций параметров геосистем, снижение устойчивости их структур деградация части элементов, не соответствующих данным условиям окружающей среды, уменьшение разнообразия их структуры, снижение устойчивости геосистем более высокого ранга бифуркации в структурах и направлениях развития, отбор возможных вариантов стабилизации закрепление устойчивых структур и функций адекватных новым условиям, увеличение разнообразия геоэкосистем, выработка нового инварианта стабилизация, устойчивое функционирование геоэкосистем в соответствии с новыми условиями в окружающей среде

1, 2 – стадии КС наиболее трудно управляемые и опасные для природы и общества (материальный и эко-ущерб) Главная задача при разработке тактики предотвращения и смягчения КС не дать развиться кризису по сценарию катастроф n 4, 5 – стадии, соответствующие стадиям восстановительных сукцессий. Главная задача – ускорение данного процесса n Отностительность понятия кризиса: Пример с загрязнением тундровых ландшафтов угольной золой и пылью в районе Воркуты. Деградация коренных ландшафтов. Улучшение биопродуктивности угодий и биоразнообразия.

Устойчивое развитие n n n Взаимосвязь понятий кризисная ситуация и устойчивость. Осознание опасности роста региональных эко-кризисов – разработка концепции устойчивого развития системы «природа – общество» Согласованное, совместное, прогрессивное развитие природы и общества, не прерываемое сильными кризисами и катастрофами, резко меняющими вектор развития. Стабилизация процесса развития возможна путем смягчения и преодоления кризисов на ранних этапах их развития Один из механизмов смягчения и преодоления КС – территориальное ландшафтно-экологическое планирование хозяйственной деятельности и охраны природы (сохранения ландшафтного и био-разнообразия).

Ландшафтное планирование n n Разновидность территориального планирования хозяйственной деятельности, учитывающая ландшафтноэкологические особенности территорий и планируемых на них видов природопользования. Ориентировано на территориальную оптимизацию организационной структуры ландшафтов и технологий производства в природно-хозяйственных системах с целью их эффективного, длительного функционирования при сохранении или улучшении состояния окружающей среды. Инструменты: политические соглашения (эко-политика), нормативно-правовая база (законы, ГОСТы, СНи. Пы) Концептуально-методологическая модель -- природные геоэкосистемы, построенные по принципу самосохранения и самообеспечения биосферы и ее составных частей – ландшафтных комплексов