Изменчивость ландшафтов во времени реферат

Обновлено: 05.07.2024

Функционированию ландшафта как системы свойственна цикличность, которая сопровождается определенными изменениями его вертикальной структуры. Движущим механизмом внутри годовой динамики ландшафтов служит изменение увлажнения и средних суточных температур. Однако сезонные флуктуации функционирования ландшафта — далеко не единственное проявление его изменчивости во времени.

Содержание работы

Введение. 3
Глава 1.Годичный цикл функционирования ландшафта
Глава 2. Анализ и синтез изменения характеристик ПТК во времени
(первый подход к выделению состояний ПТК). …………. 4
Глава 3. Развитие и динамика ПТК. 17
Глава 4. Состояния ПТК. 23
Глава 5. Ландшафт как саморегулируемая система. 24
Глава 6. Смена функций ландшафтов. 26
Глава 7. Выявление внутрисезонных и сезонных состояний ПТК. 30
Глава 8. Выявление годовых состояний ПТК. 32

Содержимое работы - 1 файл

курс.doc

Вряд ли можно согласиться с тем, что на протяжении жизни ПТК структура его совсем не меняется. Если бы это было так, то любая смена ландшафта или его морфологических частей, а следовательно и изменение их структуры, происходила бы почти мгновенно. Нам известны случаи быстрой гибели ПТК, например, под действием извержения вулкана, селя, урагана и других катастрофических явлений. Но для того чтобы на месте исчезнувшего ПТК образовался новый, с вполне сложившейся структурой, нужен значительный отрезок времени, на протяжении которого идет сложный процесс формирования новой структуры. Обособляются составные части (морфологические единимы), внутри них идет отбор биотических компонентов, соответствующих данной геоме и внешним воздействиям, в зависимости от свойств составных частей и слагающих их компонентов устанавливаются определенные процессы как внутри морфологических единиц, так и между ними. Такой этап имеется и у тех ПТК, появление которых связано не с катастрофическими явлениями, а вызывается, например, постепенным изменением климата.

Структура ПТК на этапе зарождения и становления (так же как и на этапе смены одного ПТК другим) просто не может быть полностью идентичной структуре того же ПТК, находящегося в фазе устойчивого существования и медленного развития, хотя принципиальные ее черты несомненно сохраняются. Значит, следует отличать изменение структуры (смены состояния) ПТК от ее смены. Смена структуры происходит вместе с исчезновением одного и появлением на его месте другого ПТК. В период существования ("жизни") ПТК следует говорить лишь об изменении структуры. Все эти изменения, естественно, не должны нарушать целостность ПТК.

Какие же нарушения в морфологической структуре ПТК считать сменой, а какие - изменениями (или сменой состояний).

Сменой морфологической структуры, соответствующей смене одного ПТК другим, следует считать необратимую замену всех составных частей ПТК и свойственных ему процессов принципиально новыми. Такая смена может произойти под влиянием изменения литогенной основы. Например, на месте ландшафта морской равнины вследствие покровного оледенения сформировался ландшафт моренной равнины; денудационная равнина из-за особо сильного извержения превратилась в вулканическую равнину и т. д. В таком случае на месте ПТК одних видов возникли ПТК генетически других видов. При этом возникает и принципиально новый рисунок взаиморасположения морфологических единиц. Смены подобного рода часто охватывают не весь ПТК, а лишь его часть. Конечно, на месте моренной или вулканической равнины со временем может вновь образоваться ландшафт соответственно морской или денудационной равнины, но это будут уже новые ландшафты, хотя и того же типа.

Принципиальная замена составных частей и процессов может происходить в ПТК и в рамках старой литогенной основы, например под воздействием изменения климата. В этом случае моренная равнина или денудационные низкогорья не заменяются другими генетическими категориями. Но вследствие изменения количества поступающего тепла и влаги здесь возникают иные процессы, меняется растительность, почвы и, возможно, зональная принадлежность ландшафта. При этом рисунок взаиморасположения морфологических единиц не меняется.

Изменения морфологической структуры, не ведущие к смене одного ПТК другим, разнообразны. Видимо, они могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Среди необратимых изменений следует назвать появление отдельных ПТК небольшого таксономического ранга внутри более крупного. Например, урочища оврага в ландшафте моренно-водноледниковых равнин, фации не большого свежего конуса выноса в нижней части склона урочища балки и т. д. Появление или исчезновение отдельных новых ПТК происходит не так уж редко. Оно усложняет существующий набор морфологических единиц, рисунок их взаиморасположения изменяет ход процессов у соседних с ними комплексов, но не является принципиальной сменой морфологической структуры.

Конечно, процесс появления новых ПТК, если он протекает ^ интенсивно, в конечном счете, может привести и к смене структуры ПТК. Например, массовый рост оврагов вызывает иссушение всей территории, а следовательно, качественное изменение составных частей (морфологических единиц) ландшафта и взаимосвязей (процессов) между ними. Где же в случае появления новых мелких ПТК надо искать границу между изменениями и сменой структуры ПТК? Окончательный ответ на этот вопрос требует специальных исследований. Теоретически нижний уровень этой границы, видимо, не может находиться ниже точки перехода данного вида ПТК из разряда редких в субдоминантные.

К числу обратимых изменений морфологической структуры следует отнести изменение многих процессов, протекающих как между составными частями ПТК и внутри них, так и между данным ПТК и его соседями. Суть этих процессов, их качество зависят от того, какие свойства присущи изучаемому ПТК и среде которой комплекс развивается. Если под воздействием космических, эндогенных, экзогенных, антропогенных и других причин и меняется обстановка, в которой существуют ПТК, то изменяют процессы, протекающие как внутри него, так и между данным окружающими ПТК. В случае сохранения в течение длительного времени внешней (по отношению к конкретному ПТК) обстановке действие процессов, идущих в ПТК, приводит к коренному изменению его качества, т. е. к смене структуры. Это явление часто называют саморазвитием. При полном качественном изменении составных частей ПТК и набора процессов налицо смена морфологической структуры. Изменение процессов (их качественного набора, интенсивности), в течение года надо рассматривать как изменение структуры, а следовательно, и состояний ПТК.

Составные части ПТК качественно изменяются не так уж часто, смена процессов в ПТК - обыкновенна. Чаще всего изменение процессов происходит из-за неравномерного поступления на земную поверхность солнечной энергии (суточные, сезонные, голевые ритмы) (Солнцев, 1961; Сочава, 1967; Крауклис, 1969; Беручашвили, 1972; и др.) или вызывается характером циркуляции атмосферы. Смена дня и ночи, погоды, сезона и т. д. вызывает изменение качества процессов или их интенсивности, а значит и структуры ПТК.

Рис. 9. Соотношение смен и состояний ПТК.

Границы смен: 1 - полных, 2 - неполных; многолетних состояний: 3 -фаз, 4 - подфаз; внутригодовых состояний: 5 - годовые, 6 - сезонные, 7-внутрисезонные, 8 - погодные, 9 -суточные,10 - внутрисуточные. Индексы смен:11 - IX, X . - полных,12 - ХА, ХБ . - неполных; многолетних состояний: 13 - ХБ1', ХБ2' . - фаз, 14 - ХБ2'а, ХБ2'б . - подфаз; внутригодовых состояний: 15 - 1', 2' . - годовых, 16 - 3', В', Л', О' - сезонных, 17 – 3₁, 3₂… - внутрисезонных, 18 - m, n, s . - погодных, 19 - 1, 2, 3 . - суточных,20 - у, д, в, н - внутрисуточных

Таким образом, развиваясь, ПТК претерпевает, качественные изменения разной значимости, которые охватывают различные стороны морфологической структуры. В зависимости от глубины преобразования следует различать состояния и смены ПТК (рис.9). Первые связаны как с обратимыми, так и с необратимыми изменениями составных частей и лишь с обратимыми изменениями процессов. Это обеспечивает сохранение общей направленности развития комплекса (например, связанные с накоплением аллювия в условиях заболачивания). Вторые - с необратимой модификацией, как составных частей, так и процессов.

Глава 4. Состояния ПТК

Понятие "состояние ПТК". Под состоянием в русском язык понимается положение, в котором находится тот или иной объект в данный момент. В последнее время этот термин часто встречается в географической литературе, однако только у четырех авторов есть его толкование. Так, Н.Л. Беручашвили (1976) под состоянием ПТК понимает "соотношение параметров структуры и функционирования природно-территориальных комплексов в какой-либо промежуток времени, которое конкретные входные воздействия (солнечная радиация, осадки и т. д.) трансформируют в определенные выходные функции.

В любом ПТК движение одной части материи осуществляется относительно замедленно, а другой — ускоренно. Первая часть образует природные тела (компоненты, морфологические части ПТК), вторая - участвует в главных для данного момента процессах, которые в конечном итоге изменяют свойства этих тел. Значит, в каждое мгновение ПТК характеризуется определенными свойствами составных частей, возникших под действием прежних процессов, и определенным набором процессов, который зависит как от качества составных частей, так и от среды, в который данный ПТК существует.

Таким образом, состояние ПТК - это более или менее длительные отрезки его существования, характеризующиеся определенными свойствами структуры комплекса. Каждое состояние вносит в ПТК какое-то, порой устанавливаемое лишь очень точными методами, изменение, приводящее в конце концов к смене одного ПТК другим.

Содержание понятия "состояние ПТК" тесно связано с пониманием термина "структура ПТК", Если структура рассматривается как единство составных частей и процессов (Мамай, 1982, 1984), то при рассмотрении состояний должны быть охарактеризованы обе стороны структуры. Если же под структурой понимают лишь взаимосвязи (процессы) между составными частями (Сочава, 1978; Крауклис, 1979), то для описания состояния ПТК вполне достаточно сведений об этих процессах. Однако сходные процессы часто проявляются в ПТК с очень разными свойствами, и последствия их, поэтому неодинаковы. Так, из-за несходства покровных отложений выпадение одинакового количества осадков в одних ПТК приводит к оптимальному для растений увлажнению, в других - вызывает переувлажнение, замедляющее их рост и развитие.

Глава 5. Ландшафт как саморегулируемая система

Компоненты ландшафта, взаимодействуя, стремятся к состоянию, при котором расход вещества и энергии был бы равен их приходу. Ландшафт в целом является саморегулируемой системой, которая в условиях постоянного поступления вещества и энергии стремится достигнуть стабильного состояния. Такая возможность существует, поскольку ландшафт состоит из субсистем, обладающих обратной связью. Субсистемы в свою очередь функционируют как авторегулируемые системы, и это их качество придает ландшафту большую восприимчивость к внутренним и внешним импульсам.

Обратная связь есть свойство системы воздействовать на приходящий извне импульс: поступая и проходя через систему, импульс претерпевает определенные изменения, что приводит к цикличности действия.

Обратная связь может быть прямой либо цепочечной (контурной).

Наиболее частым случаем является так называемая отрицательная обратная связь, когда внешний импульс вызывает замкнутый контур изменения.Этот тип обратной связи ведет к динамическому равновесию ландшафта.

Положительная обратная связь возникает в том случае, когда контур обратной связи усиливает эффект импульса, поступающего извне, и вызывает цепную реакцию лавинного типа в том же направлении, в каком действовал первичный импульс. Очевидно, что системы с положительной обратной связью не могут действовать постоянно, и ограничены элементами, которые не в состоянии изменяться беспредельно в одном направлении.

Отрицательная обратная связь преобладает в ландшафте. Она присуща всем ключевым субсистемам ландшафта и способствует тому, что нарушение энергетики системы вызывает изменение ее переменных, а это приводит в итоге к возникновению нового сбалансированного состояния системы. Эта тенденция к саморегулированию и достижению равновесия, рассматриваемая как следствие притока энергии и постоянства деятельности системы, получила название динамического гомеостаза. Гомеостаз ландшафта есть способность ландшафта нейтрализовать изменения, происходящие в каких-либо его частях, при помощи механизма негативной обратной связи. Иными словами, это есть тенденция ландшафта как геосистемы сохранять неизменность выполняемой ею функции, несмотря на перемены во внешнем окружении. Динамический гомеостаз есть категория, изменяющаяся во времени.

Простое саморегулирование, основанное на отрицательной обратной связи, осложняется наличием вторичных реакций системы и существованием пороговых нагрузок. Вторичные реакции генерируются внешними воздействиями. Они оказывают влияние на функции и равновесие ландшафта в течение определенного времени, необходимого для того, чтобы ландшафт успел приспособиться к изменению первоначального потока энергии. Например, сокращение количества осадков способствует обмелению рек, однако длительное нарушение режима осадков приводит к смене растительного покрова, его разрежению и тем самым к усилению поверхностного стока при ливневых дождях, что в свою очередь ведет к переуглублению русла водотока. Пороговые нагрузки становятся причиной неожиданных резких перестроек в состоянии ландшафта. Ландшафт, который претерпевает изменения в результате перехода ландшафтной геосистемы через пороговые нагрузки, является метастабильным ландшафтом.

Ландшафт (нем. Landschaft, вид местности, от Land — земля и schaft — суффикс, выражающий взаимосвязь, взаимозависимость) — одно из фундаментальных понятий географии, 1) характер геопространственной структуры участка земной поверхности; 2) конкретная часть земной поверхности с единой структурой и динамикой.

Содержание

Введение 3
Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафта 4
Факторы, меняющие ланшафт 11
Эрозия почвы: ветровая и водная 11
Землетрясения 12
Вулканы. Типы извержений 14
Заключение 17
Список использованных источников 18

Работа состоит из 1 файл

Палеогеография.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский Государственный Университет

им. Н. Г. Чернышевского

ИЗМЕНЕНИЯ ЛАНДШАФТОВ В ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

Специальность 020401 – География .

Студент 5 курса географического факультета .

Невечеря Константина Сергеевича

геоэкологии _______________ А. М. Иванов

Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафта 4

Факторы, меняющие ланшафт 11

Эрозия почвы: ветровая и водная 11

Вулканы. Типы извержений 14

Список использованных источников 18

Иногда ландшафтом именуют основную единицу физико-географического районирования территории; генетически единый район с однотипным рельефом, геологическим строением, климатом, общим характером поверхностных и подземных вод, закономерным сочетанием почв, растительных и животных сообществ. Такое употребление данного термина следует считать устаревшим, так как отсутствуют четкие критерии однотипности и генетической общности характеристик, используемых при выделении таких единиц.

Изменчивость ландшафтов обусловлена многими причинами, она имеет сложную природу и выражается в принципиально различных формах. Прежде всего, следует различать в ландшафтах два основных типа изменений (по Л.С.Бергу) обратимые и необратимые. Изменения первого типа не приводят к качественному преобразованию ландшафта, они совершаются, как отметил В.Б.Сочава, в рамках одного инварианта, в отличие от изменений второго типа, которые ведут к трансформации структур, т.е. к смене ландшафтов. Все обратимые изменения ландшафта образуют его динамику, тогда как необратимые смены составляют сущность его развития. Инвариант - это совокупность возможных относительно обратимых состояний геосистемы, в пределах которой ее можно идентифицировать самой себе. Под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определенный промежуток времени.

Динамика (изменения) ландшафта связана с его устойчивостью: именно обратимые динамические смены указывают на способность ландшафта возвращаться к исходному состоянию, т.е. на его устойчивость. Под устойчивостью системы подразумевается ее способность сохранять структуру при воздействии возмущающих факторов или возвращаться в прежнее состояние после нарушения. Проблема устойчивости ландшафта приобретает важное практическое значение в связи с нарастающим техногенным "давлением".

Заметный вклад в. изучение и понимание данного свойства ландшафтных геосистем внесли ученые Иркутской, Московской и Ленинградской ландшафтоведческих школ - В.Б. Сочава, А.Г. Исаченко, В.А. Николаев, М.А. Глазовская, И.И. Мамай, К.Н. Дьяконов, Н.Л. Беручашвили, А.А. Крауклис и др.

Состояние природной геосистемы - это определенный тип и упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функционирования, ограниченные некоторым отрезком времени. Смена одного состояния другим, сопровождающаяся изменением структуры и функционирования геосистемы, называется динамикой геосистем. То есть динамика геосистем - это пространственно-временные изменения их состояния. При смене погодных условий, времени суток и года, разных по климатическим параметрам лет и многолетних периодов, связанных с циклами солнечной активности, геосистемы, изменяя структуру и функционирование (состояния), адаптивно подстраиваются к ним. Примеры состояний: а) зимние, летние; б) влажные; засушливые и т.п. Так, в ландшафтах средней полосы России в течение года наблюдаются следующие изменения их состояний. Зимой нет фотосинтеза, замедляются процессы разложения и минерализации органики, практически отсутствует поверхностный сток на междуречьях; в структуре геосистем участвует сезонный компонент - снежный покров, формирующий свой геогоризонт, промерзают почвы, образуется ледяной покров на водоемах. В весеннее время процессы снеготаяния сопровождаются стоком талых вод, активным плоскостным смывом и линейной эрозией на склонах, особенно на слабозадернованных участках, половодьями на реках. С апреля и летом активно идет фотосинтез, биопродуцирование и минерализация органических остатков. То есть от сезона к сезону и в разных погодных условиях природные геосистемы изменяют свои состояния, а именно по-разному функционируют и даже бывают представлены различными вариантами их вертикальной и горизонтальной структуры.

Геосистемы изменяют свои структуры и функционирование и при переходе от одной стадии развития к другой (молодости-зрелости-старения). Итак, динамика геосистем - это смена их состояний. Различают несколько видов естественной ландшафтной динамики:

• катастроф (или революций)

Каждый из них характеризуется преобладанием той или иной формы развертывания событий (смен состояний) во времени.

Динамика функционирования - ведущая роль принадлежит ритмической смене обратимых состояний геосистем, связанных с круговоротами вещества и энергии и с ритмами внешней среды (планетарными, солнечными). Если говорить о функциональной динамике геосистем вообще, то пространственную и временную ее характеристики рассматривают как относительно равнозначные составляющие. Например, изменение химического состава, скорости или положения загрязненной массы воды в водотоке при его перемещении (изменении положения) в пространстве, или суточные и сезонные (временные) изменения в ландшафтах - все это их динамика. Однако, учитывая, что ландшафтные геосистемы обладают жестким, относительно инертным литогенным каркасом, пространственные характеристики их функциональной динамики имеет смысл анализировать лишь для их мобильных компонентных структур: воздуха, воды и животного населения. Поэтому при изучении функциональной динамики ландшафтной геосистемы в целом, если она не испытывает аномальных внешних воздействий (антропогенных или природных), основной акцент обычно делается на изучении изменений ее состояний во времени.

Итак, функциональная динамика ландшафтных геосистем включает в себя: - процессы обмена веществом и энергией с внешней средой (метаболизм геосистемы), которые можно рассматривать в качестве звеньев вещественно-энергетических круговоротов в смежных геосистемах; - внутренние круговороты вещества и энергии в геосистеме; - адаптивные обратимые функциональные изменения состояния геосистемы под влиянием ритмических и случайных изменений внешней среды в пределах определенного ее инварианта. Функциональная динамика характеризуется и проявляется в основном в форме ритмов и циклов.

Ритмичность - это закономерное чередование явлений через определенный промежуток времени (период) или в пространстве (дыхание, биопродуцирование, чередование форм рельефа в пространстве). Цикл (греч, - круг) - это совокупность взаимосвязанных процессов и явлений, означающих завершенность процесса от его начала до конца - законченный круг развития чего-либо (суточный цикл, жизненный цикл или этап, цикл лекций, цикл биопродуцирования). То есть динамика функционирования - это в основном периодически повторяющиеся в определенной последовательности серии состояний геосистемы (суточных, сезонных, погодных и других), отличающихся спецификой структуры и функционирования. Бывают ритмы и с большей периодичностью - 11-летней, 30-летней, вековой и др. Различают ритмы кратковременные - в пределах суток (стексы), средневременные - в пределах года (погодные, сезонные, подсезонные состояния), долговременные. Ландшафтные ритмы с разными периодами накладываются друг на друга. Кратковременные происходят на фоне средневременных, а средневременные - на фоне долговременных.

Кроме того, для функциональной динамики весьма характерны и непериодические, аритмичные обратимые изменения состояний, связанные, прежде всего, с изменениями погодных условий. Примерами функциональной динамики в геосистемах могут быть повторяющиеся ежегодно в умеренных широтах активный фотосинтез зеленых растений, цветение, вегетация, созревание семян; активные биогеохимические круговороты, связанные с накоплением элементов минерального питания в растениях, минерализацией отмерших остатков растений, поступлением элементов в почву, а из нее вновь в растения; активное функционирование овражно-балочных систем в теплые и влажные сезоны года и прекращение или резкое затухание процессов фотосинтеза и вегетации растений в холодные, морозные и сухие сезоны. Итак, динамике функционирования природных геосистем, прежде всего, свойственны ритмика и цикличность, а также незначительные аритмичные колебания наиболее мобильных параметров, характеризующиеся обратимыми изменениями их состояний.

Итак, на эволюцию природных геосистем влияют процессы в изменяющейся внешней среде и спонтанные процессы саморазвития. Однако они тесно связаны друг с другом. Динамика катастроф или революций (лат. revolutio - поворот) - это прерывистое, скачкообразное качественное превращение одного состояния и самих геосистем в другие. Реализуется в форме быстроразвертывающихся во времени эпизодических катастроф и кризисов, связанных с экстремальными стихийными явлениями, ведущими к коренной смене структур геокомплексов. К ним относятся такие разрушительные процессы, как обвалы, лавины и сели в горах, ураганы, катастрофические ливни и наводнения, вулканические извержения, пожары, неумеренная хозяйственная деятельность и др. В отличие 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. Ландшафту 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 изменения литогенной основы ландшафтов могут коренным образом изменить направление их развития и эволюции. То есть динамика революций или катастроф является еще одним из факторов, определяющих структурную организацию, развитие и эволюцию геосистем.

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 длительно производных смен их состояний, направленных на восстановление почвенно-растительного покрова и стабилизацию геосистемы в окружающей среде. Динамика саморазвития природных геосистем после таких катаклизмов сопровождается следующими стадиями:

1. Зарождение геосистемы на новой литогенной основе (например, осушенное дно озера после прорыва завала, свежая осыпь у подножья склона, отложения селя в долинах горных рек и у подножий гор, промоины на склоне и мощные пролювиальные наносы после экстремальных ливневых осадков и т.п.).

2. Становление геосистемы, характеризующееся повышенной функциональной и структурной изменчивостью, возникновением растительного и почвенного покрова.

3. Стадия зрелости (климакс) геосистемы, характеризующаяся ее стабилизацией и соответствием всех элементов ее структуры существующим условиям среды.

Ландшафт Ландшафт (нем. Landschaft, вид местности, от Land — земля и schaft — суффикс, выражающий взаимосвязь, взаимозависимость) — одно из фундаментальных понятий географии, 1) характер геопространственной структуры участка земной поверхности; 2) конкретная часть земной поверхности с единой структурой и динамикой.

Факторы, изменяющие ландшафт Сели Оползни Землетрясения Вулканы Эрозия почвы Антропогенные воздействия

Сели Сель (от араб. сайль - бурный поток) – внезапно возникающий в руслах горных рек временный поток, характеризующийся резким подъемом уровня воды и высоким содержанием продуктов разрушения горных пород

Оползни Оползень - смещение вниз по склону массы рыхлой горной породы под влиянием силы тяжести, особенно при насыщении рыхлого материала водой

Землетрясение Землетрясения - колебания Земли, вызванные внезапными изменениями в состоянии недр планеты. Эти колебания представляют собой упругие волны, распространяющиеся с высокой скоростью в толще горных пород

вулканы Вулканы - геологическое образование возникающее над каналами и трещинами в земной коре по которым извергаются на земную поверхность из глубины магматических источников лавы, горячие газы и обломки горных пород.

Эрозия почвы Эро́зия — разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром, включающее в себя отрыв и вынос обломков материала и сопровождающееся их переотложением.

Антропогенные воздействия Изменения естественных ландшафтов деятельностью людей зависят от трех факторов: а) плотности населения б) уровня развития техники, средствами которой даже малое число людей существенно изменяет ландшафт в) социально-экономических условий, от способа производства материальных благ.

Ландшафты Саратовской области в разные исторические эпохи Территория нашей области пережила сложное геологическое развитие.

Заключение В заключение хочу обратить ваше внимание на то, что в данный момент большинство изменений ландшафта местностей так или иначе связано с деятельностью человека, ведь именно человек вырубает леса которые препятствуют деятельности ветровой и водной эрозии, именно человек занимается добычей полезных ископаемых открытыми методами, строит платины, которые изменяют естественный ток рек и изменяют их бассейн, что непременно сказывается на их обитателей и на людей, живущих у берегов этих рек . Об этом тяжело думать, но это правда. И это не исчезнет, если мы закроем на это глаза

Понятие структуры ландшафта включает три момента: состав и взаимное расположение частей ландшафта, способ соединения отдельных частей, т. е. внутренние связи (первооснова – обмен энергией, веществом, информацией. Геосистемы пронизаны вещественно-энергетическими потоками разной мощности и происхождения) и временной или динамический момент.

Таким образом, структура ландшафта рассматривается не только как некоторая организованность его составных частей в пространстве, но и как упорядоченность смены его состояний во времени. Все пространственные и временные элементы структуры геосистемы составляют ее инвариант.

Инвариант – это совокупность устойчивых отличительных черт системы, придающих ей качественную определенность и специфич-ность, позволяющих отличить данную систему от остальных.

Всю совокупность процессов перемещения, обмена и трансформа-ции энергии, вещества, а также информации в геосистеме можно на-звать ее функционированием. Функционирование геосистемы осуществляется по законам механики, физики, химии и биологии. С этой точки зрения геосистема – сложная физико-химико-биологическая система. Функционирование геосистем слагается из трансформации солнечной энергии, влагооборота, геохимического круговорота, биологических процессов, механического перемещения материала под действием силы тяжести.

↑ Изменчивость, устойчивость и динамика ландшафта

Изменчивость ландшафтов обусловлена многими причинами, она имеет сложную природу и выражается в принципиально различных формах.

Изменения первого типа не приводят к качественному преобразованию ландшафта, изменения второго типа ведут к трансформации структур, т. е. к смене ландшафта.

Все обратимые изменения ландшафта образуют его динамику, тогда как необратимые смены составляют сущность его эволюционных изменений, т. е. его развития.

Иначе динамику можно определить как смену состояний в рамках одного инварианта, в то время как эволюция есть смена самого инварианта.

Под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определенный промежуток времени. Состояние геосистемы находится в соответствии с внешними воздействиями (лучистой энергии, атмосферных осадков и т. д.).

Динамика ландшафта также обусловлена преимущественно внешними факторами и имеет в основном ритмический характер. Это и су-точный, и сезонный ритм, известны также внутривековые и вековые ритмы, сверхвековые (1850-летний), геологические (млн лет).

Природа многих ритмов еще не ясна, и их воздействие на ПТК также. Однако известно, что различные ритмы проявляются в ландшафте совместно и одновременно, накладываясь друг на друга.

Многие вопросы динамики и пространственно-временного анализа геосистем, включая понятие о состояниях, динамических сменах и другие разработаны только на примере элементарных ПТК – фациях.

Динамика – понятие очень сложное. С динамикой связаны и другие свойства геосистем.

Под устойчивостью системы подразумевается ее способность сохранять структуру под воздействием возмущающих факторов или возвращаться в прежнее состояние после нарушения. Устойчивость не означает абсолютной стабильности, неподвижности. Напротив, она подразумевает колебания вокруг некоторого среднего состояния, т. е. подвижное равновесие. Считается, что чем шире привычный диапазон состояний, тем меньше риск подвергнуться необратимой трансформации при аномальных внешних воздействиях.

В саморегуляции геосистем огромную роль играет биота как важ-нейший стабилизирующий фактор благодаря ее мобильности, приспособляемости, способности восстанавливаться и создавать внутреннюю среду со своим режимом.

Степень устойчивости геосистем пропорциональна их рангу. Фации наименее устойчивы к внешним воздействиям и наименее долговечны. Ландшафт – система более устойчивая.

Устойчивость каждого ландшафта относительна и имеет свои пределы. Любая система устойчива при сохранении параметров внешней среды. Однако порог устойчивости каждого ландшафта неизвестен и его еще предстоит выяснить.

↑ Геоэкологический анализ ландшафтов Беларуси

Задачи геоэкологического анализа – выявление многообразных экологических функций ландшафтов, выражающихся в степени прояв-ления и направленности различных природных процессов, определение экологического потенциала (Исаченко, 1991), экологического состояния, устойчивости ПТК к техногенным нагрузкам. Подобный анализ выступает необходимой предпосылкой синтеза, важнейшим ре-зультатом которого выступает геоэкологическая оценка любого региона. Вначале рассмотрим закономерности переноса и аккумуляции твердых веществ.

Одно из важнейших условий проявления этого процесса – структура элементарных ландшафтов (ЭЛ) внутри ПТК разного ранга. Существует карта ЭЛ Беларуси (А.А Хомич), подсчет площадей по которой показал, что в возвышенных ландшафтах преобладают элювиальные ЭЛ (78,5 %), удельный вес которых более высок в лессовых (95,8 %), наиболее низок в камово-моренно-озерных ПТК (41,0 %).

Супераквальные занимают 11,6 % площади, субаквальные – 4 %. В средневысотных ПТК доминируют элювиальные – 60 % (максимально распространены в моренно-озерных (74,0 %), минимально в моренно-зандровых (46,0 %) и супераквальные занимают 23,0 %, достигая максимум во вторичных водно-ледниковых, минимум во вторичноморенных. Субаквальные распространены незначительно (1,0 %).

Интенсивность перемещения и аккумуляции вещества изменяется в ландшафтах в зависимости от структуры ЭЛ, рельефа, грунтов, распаханности и залесенности. Анализ всех показателей выявил:

– В возвышенных ландшафтах преобладают процессы интенсивного смыва веществ, которые очень ярко проявляются в холмистомо-ренно-эрозионных, холмисто-моренно-озерных и лессовых ПТК. Процесс смыва (от 2,5 до 8,8 мм в год) сочетается с аккумуляцией вещества в супераквальных и субаквальных ЭЛ.

– Для средневысотных ландшафтов характерны процессы смыва в сочетании с транзитом и частичной аккумуляцией. Интенсивность смыва – 0,8 мм/год. Вынос осуществляется на 57,0 % территории. Аккумуляция – на 17,0 %. Транзит – во всех ПТК.

– В низменных ПТК типичны процессы слабого транзита при незначительно выраженных процессах выноса (на 20,0 % площади) и аккумуляции (12 %).

Анализ ПТК показал, что:

– наиболее высокой способностью к выносу веществ обладают холмисто-моренно-озерные, холмисто-моренно-эрозионные, лессовые с господством элювиальных ЭЛ и интенсивным поверхностным смывом;

– максимальная способность к накоплению у камово-моренно-озерных, водно-ледниковых с озерами, пойменных ПТК с высоким весом супераквальных и субаквальных ЭЛ и значительность сохранения естественной растительности.

На основании рассмотренных закономерностей можно определить состояние и устойчивость ПТК, а также дать экологическую оценку ландшафтов Беларуси.

Экологическое состояние понимается как способность ПТК выносить продукты поверхностного смыва. Оно характеризует соотношение процессов выноса и аккумуляции вещества.

Проведенные подсчеты показали, что возвышенные и средневы-сотные ландшафты характеризуются как экологически благоприятные, а низменные – как неблагоприятные. При этом самая неблагоприятная экологическая ситуация отмечена в пределах пойменных ПТК.

С процессами смыва и аккумуляции вещества связан еще один показатель – устойчивость ПТК к сельскохозяйственным нагрузкам. Расчет по специальной формуле показал, что по степени устойчивости к сельскохозяйственным нагрузкам все ландшафты Беларуси можно разделить на 4 группы.

I. К группе наиболее устойчивых (53 % Беларуси) относятся два ландшафта – камово-моренно-озерные, пойменные, вследствие широкого распространения супераквальных и субаквальных элементов ландшафтов и высокой степени сохранности естественной растительности.

III. К группе неустойчивых относятся камово-моренно-эрозионные, моренно-озерные, вторичноморенные. В этих ПТК вынос вещества уменьшается за счет снижения глубокого расчленения рельефа.

IV. Наибольшая степень неустойчивости – у ландшафтов из группы возвышенных – холмисто-моренно-эрозионные, лессовые, хол-мисто-моренно-озерные. Для этих ПТК характерна большая распаханность, интенсивный вынос вещества.

Все остальные ландшафты, образующие самую многочисленную группу из средневысотных и низменных ПТК, характеризуются как слабо устойчивые (II).

Сопоставив показатели экологического состояния и устойчивости ПТК, можно получить интегрированную экологическую оценку ланд-шафтов Беларуси, содержащую 3 ступени.

I. Ландшафты экологически благоприятные и устойчивые к сельскохозяйственным нагрузкам (25,8 %) – к ним относятся ПТК из группы средневысотных – моренно-зандровые, моренно-озерные, вторичные водно-ледниковые.

II. Ландшафты экологически благоприятные, но неустойчивые (около 30 %) представлены возвышенными ландшафтами севера и центра Беларуси.

III. Ландшафты экологически неблагоприятные, но устойчивые – низменные ПТК, преимущественно юга республики (остальная пло-щадь).

2. Буренина Т.А., Назимова Д.И. Географические исследования лесов Сибири // География и природные ресурсы. – 2007. – № 3. – С. 165–172.

3. Корниенко С.Г. Оценка трансформаций природных ландшафтов Тазовского полуострова по данным космической съемки // География и природные ресурсы. – 2011. – № 1. – С. 67–73.

4. Остроухов А.В. Оценка динамики антропогенной трансформации темнохвойных лесов северного Сихотэ-Алиня на основе дистанционного зондирования // География и природные ресурсы. – 2014. – № 1. – С. 155–160.

5. Хромых В.В., Хромых О.В. Использование ГИС-технологий для изучения динамики долинных ландшафтов (на примере долины Нижней Томи) // Вестник Томского государственного университета. – 2007. – № 300–1. – С. 230–233.

7. Сочава В.Б., Ряшин В.А., Белов А.В. Главнейшие природные рубежи в южной части Восточной Сибири // Докл. Ин-та географии Сибири и Дальн. Востока. – 1963. – Вып.4. – С. 19–24.

8. Фролов А.А. Прогнозное картографирование изменений ландшафтной структуры Предбайкалья при потеплении климата // Геодезия и картография. – 2010. – № 9. – С. 27–32.

9. Фролов А.А., Черкашин А.К. Эволюционное геоинформационное моделирование и картографирование // Геодезия и картография. – 2009. – № 6. – С. 40–45.

10. Фролов А.А. Картографирование ландшафтов Южного Прибайкалья на основе спутниковых данных Landsat // Геодезия и картография. – 2016. – № 10. – С. 22–29.

11. Фролов А.А. Геоинформационное картографирование изменчивости ландшафтов (на примере Южного Прибайкалья) // География и природные ресурсы. – 2015. – № 1. – С. 156–166.

13. Landgrebe D., Biehl L. An Introduction and Reference for MultiSpec Version 9.2011. West Lafayette, Indiana USA. Purdue University. – 2011. – 189 p.

14. Крауклис А.А. Натурная модель // Природные режимы и топогеосистемы Приангарской тайги. – Новосибирск: Наука, 1975. – С. 28–49.

Изменчивость – сложное свойство ландшафтов (геосистем), отражающее многообразие видов пространственно-временных изменений состояния геосистем. Пространственно-временная изменчивость геосистем одновременно проявляется в резких и постепенных пространственных, сукцессионных, естественных и антропогенных, катастрофических, эволюционных и динамических преобразованиях. Основатель сибирской физико-географической школы академик В.Б. Сочава разработал учение о геосистемах [1], в соответствии с которым геосистемы представлены разного рода коренными структурами и переменными состояниями, подчиненными определенному инварианту, изменение которого выражается в эволюции геосистемы. Все изменения, происходящие в рамках одного инварианта есть динамика геосистем, определяемая естественными и антропогенными причинами. Антропогенное воздействие на природные ландшафты формирует высокое разнообразие переменных состояний геосистем, и чем сильнее это влияние, тем значительнее степень отклонения от коренного состояния (антропогенно-нарушенные, антропогенно-измененные геосистемы, геотехнические системы).

Изучение пространственно-временной изменчивости геосистем (ландшафтов), вызванной влиянием природных и антропогенных факторов, является одной из важнейших задач физической географии и геоэкологии. Заблаговременная оценка возможных трансформаций ландшафтов подразумевает разработку прогнозов изменений и оценку вероятного ущерба или выгоды. В настоящее время для изучения изменчивости геосистем и их компонентов широко применяют инструменты геоинформационного картографирования с использованием ГИС-технологий на основе материалов полевых исследований ландшафтов, картографической информации и данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) [2–5]. Накопленный в этих исследованиях опыт показан в ряде работ на примере прогноза и геоинформационного картографирования изменчивости ландшафтов Прибайкалья.

Материалы и методы исследования

Цель исследования – освещение некоторых подходов геоинформационного картографирования изменчивости ландшафтов.

В качестве объекта исследования выбраны ландшафты территории Прибайкалья. Район исследования отличается неоднородной историей развития, контрастной физико-географической и ландшафтной обстановкой, с большим разнообразием видов антропогенно трансформированных комплексов, наличием уникальных и реликтовых природных геосистем. На территории Прибайкалья представлен широкий спектр ландшафтов: от степных, лесостепных, подтаежных и таежных равнинных до горно-таежных, подгольцовых и гольцовых горных ландшафтов [6, 7]. Данная территория несет в себе важную средозащитную функцию, препятствуя негативному влиянию на уникальный пресноводный объект – озеро Байкал.

Рассмотрим два подхода к геоинформационному картографированию пространственно-временной изменчивости ландшафтов:

1. Прогнозное ГИС-картографирование возможных трансформаций состояния геосистем при воздействии разных факторов.

2. ГИС-анализ ландшафтной структуры территории в ее динамическом понимании, т.е. структуры коренных и переменных состояний геосистем, показывающих различные аспекты пространственной изменчивости ландшафтов.

Первый подход отражает принципы изучения временной перспективной изменчивости ландшафтов с помощью построения прогнозных карт ожидаемых трансформаций геосистем. Данный подход реализуется методами эволюционного картографирования, в котором выделяются два основных способа изменения карт:

1) типологическое изменение ландшафтных выделов без трансформации сетки границ, что проявляется, например, в результате колебаний показателей регионального и глобального фона;

2) изменение границ ландшафтных выделов в результате трансформации рельефа, коренных пород и почв, катастрофических процессов и др.

Мы применяли первый способ эволюционного картографирования перспективных изменений на фоне колебаний климатических характеристик. Прогнозное картографирование климатогенных трансформаций ландшафтов производилось в разных масштабах:

1) картографирование изменений в геомной структуре (региональный уровень) территории Прибайкалья при климатических колебаниях [8];

2) проведение геоинформационно-картографического анализа трансформаций геосистем уровня групп фаций (локальный уровень) с использованием модели клеточного автомата (КА) [9].

Основой создания прогнозных карт является анализ площади распространения различных геомов и сопряженных с ними классов и групп фаций по высоте их местоположения, при этом строятся территориальные графы смежности, характеризующие пространственное соседство геосистем. Все исследования осуществляются с учетом высоты, которая рассматривается в качестве характеристики состояния геосистем, что оправдано на территориях с выраженным горным и горно-равнинным рельефом. Клеточный автомат (КА) как математико-картографическая модель трансформации состояния геосистем показывает пространственное распределение и локальные взаимодействия ландшафтных выделов друг с другом, моделирующие природные взаимосвязи, на фоне климатических изменений. На основе такого подхода реализованы созданные алгоритмы прогнозного картографирования климатогенных изменений геосистем на региональном (геом) и локальном (группа фаций) масштабном уровне [8, 9].

Второй подход реализовывался по двум направлениям:

1) построение оперативных растровых карт ландшафтной структуры на базе космических снимков Landsat 5 ТМ, 8 OLI методом контролируемой классификации [10];

2) создание векторных карт ландшафтной структуры и производных от них инвентаризационных карт, отражающих разные стороны изменчивости ландшафтов [11].

Второе направление второго подхода связано с созданием векторных ландшафтно-типологических карт локального масштаба (уровня биогеоценозов), отражающих разные стороны изменчивости геосистем. Информационной основой данного подхода служат материалы комплексных полевых исследований ландшафтов, данные ДЗЗ, цифровая модель рельефа, картографические и литературные источники, совместное использование которых в сочетании с методами лабораторной обработки пространственной информации позволило сделать анализ ландшафтной структуры участка территории Южного Прибайкалья и создать векторную ландшафтную карту [11]. Карта и база данных ГИС является основой для дальнейшего геоинформационного анализа района исследования, в результате которого создаются серии оценочных карт, показывающих разные стороны изменчивости ландшафтов (структура геомов, факторально-динамические ряды (классы) фаций, динамические состояния геосистем (биогеоценозов) (рисунок), степень антропогенной нарушенности геосистем, серийность геосистем (группы фаций)).

Результаты исследования и их обсуждение

В качестве примера построена оценочная карта динамических состояний геосистем как одного из показателей изменчивости ландшафтов территории Южного Прибайкалья (рисунок). Динамические (переменные) состояния – состояния геосистемы локального уровня (фации), сменяющие друг друга в процессе восстановительной многолетней динамики (сукцессии) после определенного воздействия (вырубки леса, пожара и др.). Каждое динамическое состояние проявляется на местности в определенном биогеоценозе, которые сменяют друг друга в процессе сукцессии: от серийных биогеоценозов на начальных сукцессионных стадиях до коренных на конечных сукцессионных стадиях (климакс). А.А. Крауклис выделял три переменных состояния фации: активизация, стагнация, нормализация [14]. Активизация свойственна для начальных сукцессионных стадий, сопровождается увеличением продуцирования биомассы, что характерно для молодых травянистых, кустарниковых и лесных сообществ. Стагнация сопровождается уменьшением продуцирования биомассы, накоплением медленно гумусирующейся отмершей органики, что характерно, например, для темнохвойных и светлохвойных мелколесий. Состояние нормализации сочетает в себе черты и активизации и стагнации, но те и другие проявляются в умеренной степени (лиственные, светло- и темнохвойно-лиственные крупнолесья).

Динамические состояния геосистем участка территории Южного Прибайкалья

0 – коренное состояние (ненарушенные сосновые, лиственнично-сосновые, пихтово-кедровые крупнолесья на приводораздельных участках и пологих склонах);

1 – активизация (нарушенные после пожаров и рубок молодые березовые, осиновые леса и кустарниковые сообщества на водоразделах, склонах и в долинах);

2 – стагнация (высокосомкнутые кедровые, пихтовые и сосновые мелколесья с примесью осины и березы, высокосомкнутый средневозрастный лиственный лес на водоразделах, склонах и в долинах);

3 – нормализация (сосново-, лиственнично-, кедрово-, пихтово-осиново-березовые крупнолесья на склоновых и приводораздельных местоположениях);

4 – стагнация и нормализация (пихтово-кедровые с примесью осины и березы крупнолесья с вкраплениями стагнирующих пятен (участков темнохвойного мелколесья).

5 – селитебные территории;

6 – земли сельскохозяйственного использования;

Дополнительно на территории исследования, где антропогенное влияние сведено к минимуму, выделены геосистемы в коренном неизмененном состоянии с полноразвитыми почвами и естественными развитыми биоценозами, отвечающими внешним природным условиям (географическому фону), что характерно для состояния климакса.

На территории Южного Прибайкалья, где сосредоточены промышленные объекты и населенные пункты, распространены антропогенно-измененные биогеоценозы, которые в результате интенсивного антропогенного влияния не успевают пройти процесс стабилизирующей динамики. К таким биогеоценозам относятся луга в долинах рек, обустроенные под сенокосы и пастбища, а также ослабленные промышленным загрязнением и угнетаемые частыми пожарами изреженные сосново-березовые леса на склонах разной экспозиции.

Особо нужно отметить наличие на приводораздельных местоположениях горно-таежных ландшафтов темнохвойных лесов в стадии нормализации, в которых имеются вкрапления стагнирующих пятен (участков темнохвойного мелколесья), происхождение которых для нас остается не в полной мере ясным.

Заключение

Рассмотренные геоинформационно-картографические подходы к изучению изменчивости ландшафтов раскрывают ее сущность с разных сторон, дополняя друг друга. Один из подходов раскрывает пространственную изменчивость (изменение в пространстве), отображая на картах ландшафтную структуру территории, т.е. структуру коренных и переменных состояний геосистем в определенный момент времени. Важнейшей составляющей данного подхода является активное использование пространственной информации (данные дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) (космические снимки, цифровые модели рельефа), картографические произведения (топографические и тематические карты различного содержания и масштаба, материалы лесоустройства), базы данных ГИС. Построенные с использованием этого подхода ландшафтные карты, в свою очередь, являются основой для реализации другого подхода, который направлен на изучение возможных изменений (прогнозирования) состояния геосистем во времени, отражая временную изменчивость ландшафтов.

Читайте также: