Функциональное время геосистемы

Примерно последние 30 лет – с развёртывания комплексных географических исследований на стационарах – функциональное время стало специальным объектом геосистемной концепции. Это время функционирования, которое вышло на передний план в изучении процессов саморегуляции и своего рода «гомеостазиса» геосистем. Они стремятся поддерживать неизменными определённые состояния и в то же время совершать относительно быстрые, скачкообразные переходы между двумя последовательными состояниями. Время функционирования является, прерывным, дискретно-пульсирующим: оно вообще не течёт, пока геосистема находится в одном состоянии. При переходе к иному состоянию время очень сжато, т.к. происходит множество событий.

Пока геосистема не придёт в новое (квазиустойчивое) состояние, она испытает множество количественных и качественных изменений и переходов между ними. Затем время вновь как бы останавливается. И так повторяется многократно на протяжении, например, сезона года. Здесь же существуют понятия времени реакции, времени затухания воздействия и т.п. как разных реакций системы на внешние воздействия.

Важное наблюдение: время функционирования обратимо, т.к. геосистема бывает в определённом состоянии неоднократно. Этим оно отличается от необратимого топологического времени.

Временные процессы разделяются на два класса:

- временные колебания, периодические или непериодические, вокруг нулевой точки (на-приклад, движение прилива и отлива, температура воды и почвы, погодные явления и т. д.) и

- процессы развития, для которых характерным не является ни возвращение к некоторому прошлому состоянию, ни колебания вокруг нулевого пункта, а свойственны прогрессивные изменения (например, долгосрочные климатические изменения или геоморфологические процессы, или биоэкологическая сукцессия).

На двух следующих рисунках (рис. 5.1 и 5.2), составленных В.Н.Седых для условий тайги умеренного пояса Зап. Сибири, показаны пространственно-временные проявления биоэкологической сукцессии. На первом из них наблюдаем временные изменения, которые происходят в начале процесса после пожара. Видна двухъярусная структура, образованная остатками древесной растительности и простым слоем наземной (преимущественно травянистой) растительности. В первую фазу необратимого процесса сукцессии происходит захват пионерной растительностью освободившейся территории после пожарища. Сначала это заростки древесных пород, которые пользуются временным отсутствием полога леса и слабым развитием ярусности. Вследствие этого, происходит дифференциация этого покрова, образуется ярус подроста древесной растительности и существенное уменьшение травянистого покрова, который начинает страдать от нехватки освещения. В дальнейшем (через 10-15 лет) происходят последующие изменения в морфологической структуре насаждений.

Рис. 6.2. Горизонтальная (а) и вертикальная (б) морфологическая структура насаждений в начале сукцессии (І-й период её развития)

1 - темнохвойные породы; 2 - ель, лиственница; 3-кедр; 4 - лиственные породы; 5 - сухостой (после пожара); 6 - развитость самосева древесных пород(густота штриховки отвечает его степени развития); 7 - травянистый покров.

Рис. 6.3. Горизонтальная (а) и вертикальная (б) морфологические структуры лесостоя во временном процессе изменений.

На рис. 6.2 показаны морфоструктурные изменения ІІ-го периода развития в виде последовательности фаз. Обозначения те же, что на предыдущем рисунке. На плановом изображении темным показаны темнохвойные (1), светлым - лиственные древостои (2).

В фазе 5 (приблизительно через 150 лет) происходит полное возобновление тайги. Теперь подрост подавлен и достигает верхнего яруса лишь после отмирания определенных де-рев. То есть происходит замещение деревьев в ярусах без загущения древостоя. Наступает устойчивое (климаксное) состояние леса.

Этот пример очень показателен относительно необратимости времени в гео- и экосистемах. Для того, чтобы сукцессия повторилась, следует уничтожить её следствие, т.е климаксный древостой.