32. Характеристики ландшафтных рисунков, их типы. Картографические, графические и матричные модели ландшафтных структур.

Ландшафтный рисунок - внутренний узор, который фиксируется на карте в виде многообразных комбинаций различных контуров и представляет собой морфологические единицы разных порядков, образуя более или менее сложные территориальные сочетания. 

Типы рисунков:

Морфологические единицы разных порядков, образуя более или менее сложные территориальные сочетания, создают внутренний узор, или рисунок, ландшафта, который фиксируется на карте в виде многообразных комбинаций различных контуров. Для многих ландшафтов характерно регулярное чередование (повторение) одних и тех же морфологических элементов, ориентированных в определенном направлении. Однородные - рисунки, у которых количественные показатели по трансектам любого направления колеблются лишь периодически. Составлены из повторяющихся участков, имеющих близкое строение по всем особенностям (составу, форме, ориентировке, взаиморасположению контуров и т.д.) Квазиоднородные - рисунки, не являющиеся однородными, но периодичность изменения характеристик, у которых сохраняется для трансект какого-либо направления. Как и для однородных рисунков необязательно совпадение характера изменений свойств для разных трансект.

Неоднородные характеристики:

Простейшие количественные показатели . число составляющих, т.е. типологических категорий единиц данного ранга (например, урочищ) в ландшафте, число отдельных контуров, доли площади и количества контуров по составляющим. . Их линейные размеры, протяженность границ и т.п . На основе этих первичных данных легко получить такие показатели, как средняя площадь контура, процентное соотношение площадей разных таксонов и числа контуров, которыми они представлены в ландшафте.

Для простейшей оценки степени расчлененности контуров (КР) можно сопоставить длину границы контура (5) с длиной окружности круга, равного по площади (А) данному контуру: КР = S/3,14А.

Картографические модели и профили картографической модели ландшафта начинают создавать с ландшафтной карты на этапе по­левых ландшафтных исследований. Ландшафтная карта и про­филь позволяют изучить внутреннюю структуру комплексов, уста­новить взаимосвязь между компонентами ландшафта и между са­мими ландшафтами, выявить сложность, разнообразие, контраст­ность, расчлененность границ, взаимную удаленность или соседство. Ландшафтная карта и профиль как своеобразная ин­формационная система в свернутом виде содержат данные о ком­понентах природы. Для повышения информационной емкости картографическая модель ландшафта дополняется сопровождаю­щим карту текстом — легендой, в которой описывают основные признаки природно-территориальных комплексов: геологическое строение, мощность, литологический состав, возраст, генезис, засоленность горизонтов до регионального водоупора, рельеф (кру­тизна, длина, форма, экспозиция склонов, линий токов, возраст форм рельефа), почвенный покров (его структура, входящие в него генетические разности почв), грунтовые воды (глубина зале­гания в естественных условиях и при мелиорациях, тип водного питания, тип химизма, степень минерализации, направление бо­кового притока или оттока), поверхностные воды (общая характе­ристика и их соотношение с грунтовыми водами, водный режим и баланс), растительность Графические модели. Они гра­фически отражают реальную связь между элементами и частями систем и системой в целом, между системой и ее окружением. Они выразительно, явно (в отличие от математических) и нагляд­но отражают идею и концепцию.  Язык модели — это не просто сочетание геометрических фигур и стрелок, а графичес­кая запись знаний, идей, планов, содержание которой передается формой, размером и порядком значков. Под элементами модели (природные, техногенные) подразумевают характеристики компо­нентов. Связи между компонентами обозначают стрелками, ха­рактеризующими их направленность. Завершение связи происходит в трансформации моделей компонентов, в модели круговоро­тов вещества, энергии и информации. Систему обозначают замы­кающим (охватывающим) элементы и внутренние связи конту­ром. Его замкнутость символизирует целостность системы, нали­чие контура, охватывающего элементы, выражает выделенность системы. Часть системы — совокупность элементов, обладающую некоторой общностью, чаще всего функциональной (управляемая часть, биотическая часть и т. п.), выделяют замкнутым пунктир­ным контуром. Пунктир обозначает меньшую, чем в целом для системы, связность элементов, несамостоятельность частей.

Матричные модели. Они являются промежуточным звеном меж­ду вербальными, блоковыми, а иногда и картографическими моде­лями. В основном их применяют в качестве инструмента типологи­ческой группировки ландшафтов, где столбец и строка — две груп­пы признаков типизации, например тепло- и влагообеспеченность. Матричные модели используют для изучения приграничных ланд­шафтов, объясняя размещение ландшафтов относительно друг дру­га, и для оценки связи: воздействие - изменения - последствия.

33. Геосистемы и их среда. Концепция природных ландшафтно-экологических факторов, амплитуды факторов, лимитирующие факторы, закон минимума Ю.Либиха и закон толерантности В.Шелфорда в ландшафтной экологии

Геосистема — динамическая система географических компонентов и техногенных элементов, взаимосвязанных в своем территориальном распространении и истории совместного развития разнонаправленными потоками вещества и энергии. Геосистемы — саморазвивающиеся образования, объекты исследований синергетики.

Геосистемы относятся к категории открытых систем; это значит, что они пронизаны потоками энергии и вещества, связывающими их с внешней средой.

Среда геосистемы образована вмещающими системами более высоких рангов, в конечном счете . эпигеосферой (среда последней . космическое пространство и подстилающие глубинные части земного шара) .

В геосистемах происходит непрерывный обмен и преобразование вещества и энергии. Более сложный вопрос о наличии и роли информационного обмена в геосистемах. При широком толковании понятия «информация» его можно применить и к географическому комплексу. Но и при более узком и строгом значении этого слова надо признать, что информационные связи в геосистеме присутствуют, поскольку одним из ее компонентов является биота, которой присущ обмен информацией.

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

Закон минимума Либиха — закон, открытый. Либихом ( 1840 ), согласно которому относительное действие отдельного экологического фактора тем сильнее, чем больше он находится по сравнению с другими факторами в минимуме ; по данному закону, от вещества, концентрация которого лежит в минимуме, зависят рост растений, величина и устойчивость их урожайности.

Закон минимума Либиха гласит : рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве изобилии присутствуют двуокись углерода и вода, а потому они не являются факторами, ограничивающими рост. А вот цинка в почве очень мало, потребность растения в нем невелика, и рост растения будет успешен до тех пор, пока не будет израсходован весь его запас. Поэтому наличие цинка является ограничивающим, или лимитирующим фактором.

Закон минимума Либиха распространяется на все абиотические и биотические факторы, влияющие на организм. Такими факторами могут быть, например, конкуренция со стороны другого вида, присутствие хищника или паразита. Сформулированный закон применим как к растениям, так и животным.

Шелфордом ( 1913 ) и дополняет закон минимума Либиха. Согласно данному закону, лимитирующим фактором процветания может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину толерантности ( или выносливости ) организма к данному фактору. Впоследствии этот закон был дополнен.

Лимитирующий фактор — экологический фактор ( свет, температура, почва, биогенные компоненты и др. ), который при определенном наборе условий окружающей среды ограничивает какое-либо проявление жизнедеятельности организмов. Это понятие ведет начало от закона минимума Либиха ( 1840 ) и закона толерантности Шелфорда ( 1913 ). Концепция лимитирующего фактора имеет существенное значение для охраны природы и рационального природопользования.

34. Триада понятий "функционирование-динамика-эволюция" геосистем. Понятие характерного времени и временные масштабы анализа геосистем. Понятие о состояниях геосистем, пространство состояний, фазовые портреты геосистем, инварианты геосистем. Типы динамических процессов в геосистемах (циклические, периодические, ритмические, трендовые.

Всю совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации энергии, вещества, а также информации в геосистеме можно назвать ее функционированием. Функционирование ландшафта слагается из множества элементарных процессов, имеющих физико-механическую, химическую или биологическую природу. (например, падение капель дождя, растворение газов в воде, поднятие почвенных растворов по капиллярам, испарение, фотосинтез, разложение органической массы микроорганизмами и т. П геосистема есть сложная (интегральная) физико-химико-биологическая система. Функционирование геосистем слагается из трансформации солнечной энергии, влагооборота, геохимического круговорота, биологического метаболизма и механического перемещения материала под действием силы тяжести. В каждом из названных звеньев необходимо различать биотическую и абиотическую составляющие. Структура геосистемы . Ее определяют как пространственно-временную организацию (упорядоченность) или как взаимное расположение частей и способы их соединения. Соответственно различаются две системы внутренних связей в ПТК . вертикальная, т. е. межкомпонентная, и горизонтальная, т. е. межсистемная. Те и другие осуществляются путем передачи вещества и энергии (отчасти также информации). Структура геосистемы имеет помимо пространственного и временной аспект. Составные части геосистемы упорядочены не только в пространстве, но и во времени. Функционирование геосистем имеет циклический характер и подчинено цикличности поступления солнечной энергии. Каждому компоненту присуща определенная инерционность, т. е. большее или меньшее отставание ответных реакций на внешние (астрономические) причины внутригодовых изменений, в силу чего эти изменения не синхронны в отдельных процессах и явлениях. Достаточно вспомнить о снежном покрове - это специфический временный (сезонный) компонент многих геосистем, присутствующий в них только зимой. С другой стороны, зеленая масса растений в умеренных широтах присутствует и «работает» только в теплое время года. Таким образом, в понятие структуры геосистемы следует включить и определенный, закономерный набор ее состояний, ритмически сменяющихся в пределах некоторого характерного интервала времени, которое можно назвать характерным временем или временем выявления геосистемы. Таким отрезком времени является один год. Годичный цикл с его сезонными фазами, может быть «разложен» на более дробные временные составляющие.

Все пространственные и временные элементы структуры геосистемы составляют ее инвариант

Под динамикой подразумеваются изменения системы, которые имеют обратимый характер и не приводят к перестройке ее структуры. Сюда относятся главным образом циклические изменения, происходящие в рамках одного инварианта (суточные, сезонные), а также восстановительные смены состояний, возникающих после нарушения геосистемы внешними факторами (в том числе и хозяйственным воздействием человека).

эволюционные изменения геосистем, т. е. развитие. Развитие, направленное (необратимое) изменение, приводящее к коренной перестройке структуры, т. е. к появлению новой геосистемы. Прогрессивное развитие присуще всем геосистемам. Инвариант – это совокупность устойчивых отличительных черт системы, придающих ей качественную определенность и специфичность, позволяющих отличить данную систему от всех остальных.

В понятие структуры геосистемы следует включить и определенный, закономерный набор ее состояний, ритмически сменяющихся в пределах некоторого характерного интервала времени, которое можно назвать характерным временем или временем выявления геосистемы. Таким отрезком времени является один год: это тот минимальный временной промежуток, в течение которого можно наблюдать все типичные структурные элементы и состояния геосистемы. Динамика ландшафта обусловлена преимущественно, но не исключительно, внешними факторами и имеет в значительной степени ритмический характер. Суточный и сезонный ритмы, с которыми мы встречаемся повседневно, связаны с планетарно-астрономическими причинами. Астрономические ритмы изменяются периодически. Под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определенный промежуток времени. Состояние геосистемы находится в соответствии с входными (внешними) воздействиями (например, потоком лучистой энергии Солнца, атмосферными осадками). (или же Состояние - это информация, необходимая для того, что бы зная входные характеристики системы предсказать значения на выходе)Устойчивую смену состояний геосистемы в пределах суточных и годовых циклов можно назвать режимом функционирования геосистемы. Фазовый портрет - совокупность фазовых траекторий, характеризующая состояния и движения динамической системы.