Динамика, саморегулирование и эволюция ландшафтов

Взаимодействие морфологических элементов ландшафта между собой посредством функциональных процессов определяет динамику ландшафта. Под динамикой ландшафта подразумеваются повторяющиеся во времени обратимые, преимущественно ритмические, его изменения, которые не приводят к перестройке структуры ландшафта, то есть, совершающиеся в рамках его настоящей структуры. В этом случае динамику следует рассматривать как поведение ландшафта и как третью его важную структурную особенность, а именно, как его временную структуру, которая выражается в виде последовательной смены его устойчивых состояний. Такая устойчивая полиструктурная пространственно-временная организация ландшафта, объединяющая в одно целое морфологическую, функциональную и временную структуры ландшафта получила название инвариантной структуры. Она отражает устойчивость данного ландшафта, то есть, его способность поддерживать во времени заданный режим функционирования, несмотря на возмущающие внешние воздействия. Следовательно, ландшафту характерна некоторая способность к саморегулированию. Рассмотрим это свойство ландшафта на конкретном примере. Ландшафты и урочища хвойных лесов формируются при некотором оптимальном соотношении факторов внешней среды, а именно – тепла и влаги. В случае последующих колебаний параметров этого соотношения, с резкими отклонениями от его оптимума для произрастания хвойных фитоценозов, уже существующий лесной фитоценоз сам гасит эти опасные отклонения, благодаря тому, что он через процесс транспирации выравнивает ход суточных и сезонных температур, влажности, сокращает величину поверхностного стока, накапливает запасы влаги в почве и грунте. Таким образом, фитогенный компонент ландшафта в данном случае играет роль регулятора или стабилизатора ландшафта и отвечает за устойчивость его динамической структуры.

Наличие положительных и отрицательных обратных связей между компонентами и морфологическими элементами ПТК, или геосистем разного ранга, присущее им свойство саморегуляции дали основание рассматривать их не только как вещественно-энергетические системы, а согласно принципам кибернетики, и как информационные системы ( Арманд, 1975, Сочава, 1975 и др.). Такие системы способны не только осуществлять вещественно-энергетические связи между своими компонентами и морфологическими элементами, но и воспринимать, передавать, обрабатывать, накапливать и хранить информацию. В пользу такого предположения свидетельствует сам факт выделения в морфологической структуре ландшафтов молодых урочищ и урочищ-реликтов. Следовательно, мы может утверждать, что любому ПТК, как информационной системе, характерно свойство памяти. Иными словами если мы выявим такие блоки-интеграторы памяти ПТК, то мы сможем восстановить поступательную смену его необратимых состояний и в какой-то степени особенности внешних и внутренних факторов, обусловивших эти состояния, то есть, сможем реконструировать эволюцию природной системы. Таким интегратором информации об эволюции ПТК служат фрагменты его литогенной основы, то есть, толща осадочных пород, каждый слой и горизонт которой, являясь своеобразной «земной дискетой» или «флеш-картой» несет информацию, хотя и весьма обрывочную, о развитии конкретного компонента и морфологической единицы географической оболочки за геологическую историю планеты. Например, такой «флеш-картой можно считать комплекс межледниковых озерно-болотных отложений, изучение и датировка пластов которого позволяет судить об эволюции ландшафтов в межледниковье; пролювиальные отложения конуса выноса оврага или балки, послойное изучение особенностей литологии которых и комплекса содержащихся в них ископаемых остатков пыльцы и спор растений, определение их возраста позволяет реконструировать историю развития и относительные временные рамки данного урочища. Существующие методы палеогеографических исследований физико-географического прошлого Земли и их совершенствование позволяют производить подобные реконструкции эволюции ландшафтов, объяснять

причины этой эволюции и прогнозировать развитие современных ландшафтов.

Следует отметить, что обратимые состояния и ритмы разного типа в инвариантной структуре ландшафта не являются полностью замкнутыми или повторяющимися абсолютно одинаково без некоторого изменения качества компонентов морфологических элементов ландшафта. Так, например, при завершении каждого очередного годичного или иного цикла в озерных урочищах, на дне озерных котловин накапливается какое-то количество органоминеральных осадков; в болотных урочищах нарастает толща торфа, а в урочищах действующих оврагов ежегодно увеличивается величина эрозионного вреза и некоторое количество твердых частиц породы и растворимого вещества выносится за его пределы. Эти незаметные количественные изменения постепенно перерастают в качественные, трансформируют морфологические элементы ландшафта и, в конце концов, приводят к необратимым или эволюционным изменениям ландшафта. Ярким примером такого эволюционного цикла развития ПТК является превращение озерного урочища в болотное, урочища оврага в балку и т. д. Таким образом, эволюция ландшафтов является высшим звеном в цепи понятий, которые характеризуют различные типы изменений ландшафтов: функционирование – динамика – развитие (эволюция). Она сопровождается необратимыми поступательными изменениями, которые приводят изменению общей структуры ландшафта, к замене её одного инварианта другим. Эволюционная трансформация ландшафта может быть обусловлена как изменением внешних факторов (изменение количества поступающей солнечной энергии, активизации тектонических движений, морскими трансгрессиями и регрессиями и др.), так и внутренними причинами (влияние растительности на почву, микроклиматическими изменениями, изменения уровня грунтовых вод, антропогенными изменениями и др.). Прогрессирующая эволюция ландшафтов непрерывно происходит и при постоянстве внешних условий, в силу постоянного взаимодействия их компонентов и морфологических элементов, то есть их функционирования. В данном случае мы должны говорить о саморазвитии ландшафтов. Однако, в действительности, и те, и другие причины переплетаются между собой сложным образом, и разделить их бывает крайне трудно.

Важным показателем для эволюции ПТК является время их существования. Всем известно, что в отличие от пространства, время характеризуется одномерностью, что обуславливает для существования любой природной системы только две временные границы: начало и конец, отсюда возраст любого ПТК – это время, прошедшее с начала его существования до определенного момента. Следовательно, под возрастом ландшафта понимается отрезок времени , с начала которого и до настоящего момента данный ландшафт функционирует в условиях своей инвариантной структуры. Отсюда, понятие возраста тесно связано со временем возникновения ландшафта, то есть с датой (эпохой, периодом), начиная с которых ландшафт приобрел инвариантную структуру близкую к наблюдаемой ныне. Таким образом, переход от одной возрастной ступени ландшафта к последующей знаменуется изменением инварианта его структуры. В отношении возраста морфологических единиц ландшафта считают, что чем меньше их ранг, тем меньше их возраст.

Ландшафтные геосистемы – системы динамичные. В них постоянно идут разномасштабные круговороты и взаимообмены вещества и энергии. Сами ПТК, как правило, являются транзитными звеньями крупномасштабных круговоротов в охватывающих геосистемах. Эти круговороты не полностью замкнуты, часть их вещества и энергии поступает из окружающей среды или рассеивается в ней, а часть депонируется в их структурных звеньях – геосистемах разных рангов. Поэтому, развиваясь, геосистемы постепенно претерпевают изменения. Кроме того, адаптивно реагируя на изменения среды, ландшафты меняют свои состояния во времени и пространстве. В значительной степени именно за счет этого свойства они способны сохраняться в условиях постоянно меняющейся среды.