Розділ 3. Динаміка геосистем: добова, сезонна, багаторічна, геологічна.

Зміст: Динаміка геосистем: добова, сезонна, багаторічна, геологічна. Поняття про флуктуацію та сукцесію геосистем. Клімаксові стани. Закономірності еволюції геосистем.

Тема 1. Динаміка ландшафту. Позиційно-динамічна ландшафтна територіальна структура.

План:

1. Вивчення динаміки ландшафту.

2. Основні закономірності функціональної динаміки.

3. Добова та сезонна динаміка.

4. Багаторічна динаміка, флуктуації та сукцесія геосистем.

5. Загальні закономірності еволюції геосистем.

6. Динаміка та еволюція ландшафтних територіальних структур.

1. Вивчення динаміки ландшафту.

Ландшафт безперервно змінюється, і його змінність двоякого роду. Деякі зміни оборотні, циклічні і не приводять до перетворення структури ландшафту. Самий типовий і добре відомий приклад – це сезонні ритми. У більшості ландшафтів різко міняються по сезонах не тільки зовнішній вигляд, але і всі процеси функціонування. В ландшафтах помірного поясу зелена вертикальна маса „працює” тільки в теплий період року, в холодну проявляється особливий „сезонний” компонент – сніговий покрив і всі процеси різко послаблені. До тих пір поки потрібні зміни повторюються з року в рік, структура ландшафту залишається незмінною. Такі динамічні зміни, або динаміка ландшафту, підкреслюють стійкість ландшафту, або свідчить про його здатність повертатися до попереднього стану. Від динаміки слід розрізняти еволюційні, спрямовані, незворотні зміни, які складають суть розвитку ландшафту і відображаються в перебудові його структури стійкість структури ландшафту відносна.

Одним із головних завдань дослідження динаміки ландшафту є вивчення його річного й добового циклів. Це потребує тривалих стаціонарних спостережень, особливо геохімічних та геофізичних. Метод балансів враховує всі статті прибутку і видатку в їх кількісних одиницях, Зміна протягом теплового й водного режимів баланс теплоти й вологи. Функціональні зв’язки між балансом теплоти і вологи та балансом мінеральних речовин, між тепловим і водними режимами та міграцією солей у ландшафті, біогенним кругообігом, механічною та хімічною денудацією, фенофазами біоценозів, Потім математичним аналізом розраховують баланси залежності між різними величинами. Колектив академіка В.Б.Сучава (1967) запропонував для вивчення динаміки ландшафту (фацій) так званий метод комплексної ординації. Суть його полягає в систематизації та кількісній оцінці всіх головних зв’язків між компонентами ландшафту.

Ландшафт розвивається безперервно, але з різною швидкістю, і потрібен більш-менш довгий термін, щоб його трансформація стала помітною. Розвиток ландшафту може стимулюватися як зовнішніми причинами (тектонічними рухами, глобальними кліматичними змінами), так і внутрішніми (саморозвитком, в механізмі якого особливу розглядає еволюцію рослинного покриву і його взаємодію з абіотичними компонентами).

Стійкість і змінність – два діалектично взаємозв’язані якості ландшафту, пізнання яких має виключно важливе значення для прогнозування розвитку ландшафту, в чому слід бачити одне із важливих наукових і практичних завдань сучасної географії.

Динаміку геосистеми в широкому розумінні можна визначити як зміну в часі значень її окремих характеристик, станів, набору та інтенсивності процесів, територіальних структур, яка, на відміну від еволюції, не приводить до безпосереднього формування принципово нової геосистеми.

Характерний час та часові масштаби аналізу геосистем. Ха­рактерною особливістю геосистеми є те, що різні її характеристи­ки змінюються з різною швидкістю: вологість і температура по­верхневих горизонтів грунту протягом годин, видовий склад біоценозів - десятків років, морфологія рельєфу - сотень і тисяч років. Для дослідження таких різномасштабних явищ потрібна їх типологія за тривалістю протікання. З цією метою в географію О.Д. Арманд та ін. (1974) ввели поняття характер­ного часу інтервалу, протягом якого певна властивість чи про­цес геосистеми проявляє свої основні особливості. Для періодич­них процесів характерний час відповідає тривалості періоду (часу одного коливання), для квазіперіодичних (циклічних) середній час тривалості періоду. Оперуючи по­няттям області станів, аналіз динаміки геосистеми зводиться до визначення закономірностей переходів з однієї області станів до інших під впливом зовнішніх та внутрішніх факторів. На від­міну від аналізу послідовності змін окремих станів, що ведеться за допомогою фазових діаграм, дослідження змін областей ста­нів зручно вести за допомогою графіків, вершинами яких є області станів, а орієнтованими ребрами - переходи між ними.

Аспект аналізу динаміки геосистеми як послідовності змін їх станів або областей станів можна вслід за Н. Л. Беручашвілі (1989) назвати етологією геосистеми, або її етологічною динамі­кою, а сукупність усіх процесів обміну та трансформації речовини та енергії в геосистємі - її функціонуванням, або функціональ­ною динамікою (А. Г. Ісаченко, 1979). Важливим аспектом дина­мічної ландшафтної екології є аналіз часових змін ЛТС, які мож­на назвати хорологічною динамікою. Аналіз кожного з цих видів динаміки геосистем пов'язаний з виділенням специфічних типів її часових структур - етологічних, елементами яких є окремі стани або області станів, а відношення - переходи між ними (відповідно, роз­різняються добові, сезонні та багаторічні етологічні структури); функціональні, елементами яких є елементарні процеси, взаємодія між якими визначає певний інтегральний процес (наприклад, інтродуційний, який складається з таких елементарних процесів, як поглинання рослинами з атмосфери СО_{2 ,} транспортування мі­неральних речовин рослиною, син­тез гумусових речовин тощо). Аналіз, хорологічної динаміки пов'язаний з виявленням складних просторово-часових структур, елементами яких є ареали геосистем, відношення — зміни їх мет­ричних, топологічних, якісних характеристик у часі.

Інваріант, співвідношення між динамікою та еволюцією. По­няття інваріанту ввів у вчення про геосистемн В. Б. Сочава, який розумів його як сукупність деяких властивостей геосистеми, в разі зміни яких відбувається кардинальна трансформація її структури. На його думку, за інваріантом можна відрізнити ди­намічні зміни геосистеми від еволюційних: усі зміни, при яких зберігаються інваріантні властивості геоеистеми, відносяться до динаміки, а еволюція — це послідовна зміна інваріантних струк­тур (Сочава В. Б., 1978). Проте критеріїв інваріанту та методів його виявлення В. Б. Сочава та його послідовники не встановили. Воно досі лишається лише конструкцією, проте дуже корисною при аналізі геосистем на теоретичному рівні. Заслуговує на увагу пропозиція Ф. М. Мількова (1986) вважати інваріантом геосистеми її типову структуру. Так, інварі­антом геосистем карстових улоговин є замкнена від'ємна форма рельєфу. Усі зміни геосистем, що не призводять до втрати іГієї форми, відносяться до динамічних, а перехід карстової улоговини внаслідок замулення в озеро або степову западину свідчить про еволюцію (зміну одного типу геосистеми іншим). Таким чином, під еволюцією геосистеми можна вважати заміщення геосистемн одного типу геосистемою іншого типу, а динамікою — зміни гео­системи в рамках одного типу.