Тема 5. Процесна ландшафтна екологія.

1. Внутрішньоландшафтна диференціація.

2. Генетико-еволюційні відношення.

3. Потік і трансформація енергії.

4. Потоки вологи.

5. Міграція та обмін речовин.

6. Продукційні процеси.

1. Внутрішньоландшафтна диференціація.

Екзогенні геологічні процеси (механічне та хімічне вивітрювання, ерозійна та акумулятивна діяльність підземних вод та ін.) формують різноманітні мезо- та мікроформи рельєфу та елементарних ділянок, які відрізняються взаємним розташуванням (частина схилу, підніжжя тощо), відносною висотою, експозицією, крутизною та формою схилів. В одному й тому ж ландшафті відбувається перерозподіл сонячної енергії, вологи, мінеральних речовин за розташуванням, в результаті взаємодії біоценозу з абіотичними компонентами конкретного розташування формується елементарний географічний комплекс – фація, яка розглядається як однорідна геосистема та неподільна фізико-географічна одиниця території.

Розмір цієї одиниці території (фації) залежить від різних факторів, наприклад ступінь уклону схилу, кількість снігу й відповідно ступінь зволоженості та інші фактори. Так на південних схилах всі фази розвитку рослин починаються раніше ніж на північних й швидше проходять. Крім цього фактором внутрішньоландшафтної диференціації може бути риюча діяльність тварин, які сприяють формуванню мозаїчного ґрунтово-рослинного покриву.

Морфологічна структура ландшафтних екосистем

Морфологічна структура ландшафтів – це порядок взаємного розташування морфологічних частин (фацій, урочищ, місцевості) на території даного ландшафта. Кожен ландшафт має свій порядок розташування та свій набор морфологічних частин.

2. Генетико-еволюційні відношення.

Основним науковим принципом, що лежить в основі дослідження морфологічної структури є генетичний принцип.

В основі класифікації морфологічних частин ландшафтів розташовані процеси походження їх літогенної основи. Різні за походження та розвитком ділянки, різні за властивостями літогенної основи відрізняються за особливостями клімату й зволоження, й відповідно а біотичним компонентом.

Типи морфологічної структури ландшафта:

1. Флювиальний

1. водно-ерозійний: відрізняється більш-менш глибоким розчленуванням поверхні терасированими долинами річок у сполученні з більш-менш пласкими міжріччями,

2. водно-акумулятивний: представлений переважно акумулятивними рівнинами з незначним вертикальним розчленуванням та з переважанням плоских рівнинних ПТК з переважно недостатнім ступенем дренированості.

Флювіальні морфоструктури ландшафтів відрізняються регулярністю, тобто правильною та постійною міною ПТК в ландшафті. Морфологічні частини ландшафта змінюються послідовно: від ПТК пойм та низьких надпойменни терас, які змінюються склоновими ПТК річних долин (балки, байраки та ін.) до рівнинних ПТК міжріч, до низькотерасових та пойменних ПТК.

2. Моренний тип, літогенна основа створена діяльністю покриваного оледеніння на рівнинах.

3. Морський прибережний тип утворений абразійною та акумулятивною діяльністю моря. Цей тип морфологічної структури досить різноманітний, що обумовлено різною геологічною будовою узбережжя, різним характером діяльності моря та ін.

4. Еоловий тип існує на піщаних масивах берегів вздовж рік України: Дніпра, Прип’яті, Десни, Сіверського Дінця та їх багаточисленних приток. Вони утворюють тераси, які у деяких місця дуже збільшуються та утворюють справжні піщані арени із складними еоловими формами – кучугурами, дюнами різної форми.

5. Карстовий тип не має значного розповсюдження на рівнинах України. Карстрові урочища проникають у мікроструктури інших ландшафтів ускладнюючи їх.

6. Низькогорний тип характеризується так: абсолютна висока не перевищує 1000м, для них характерно значне ерозійне розчленування, тому гірські хребти короткі, тут найбільш помітно вплив біокліматичних компонентів, які характерні для тієї зони, де розташовані гори: лісові, лісостепові, степові, пустинні, субтропічні та ін.

7. Куестовий тип сформувався в умовах моноклинальних склонів великих тектонічних структур, утворених породами різного літологічного складу. У зв’язку ерозійного розчленування й різної стійкості пород на місці єдиного склону виникають асимітричні гряди – куестри та продольні пониження, які їх розділяють. Куестри розчленовані поперековими долинами на окремі гряди.

Морфологічна структура урочищ залежить від форми мезорельєфа даного урочища (випукла, вогнута, пласка, дрібнохвиляста та ін.), літологічного складу та міцності материнської породи. Найбільш розповсюджені такі типи морфологічних структур урочищ: однорідний, дифузний, плямистий, концентричний, перехідний, смугасто-ступеневий, мозаїчний та ін.

1. Однорідний тип урочищ – все урочище представлено однією фацією. Така структура формується в умовах ідеально рівної поверхні й повної однорідності материнської породи. Подібні умови зустрічаються в областях льосових равнин, морських узбереж, пустинь та ін.

2. Дифузний – одна фація створює фон на якому більш менш рівномірно розташована інша фація, така структура спостерігається, наприклад, на першій льосовій терасі Дніпра, коли льосове ідеально рівнинне урочище з глибокими малогумусними черноземами утворює суцільний фон на якому розкидані невеликі посадкові ділянки з черноземно-луговими ґрунтами. Фонова фація займає не менш 75% площі урочища.

3. Плямистий – одна фація займає фон, на якому всі інші (а їх може бути кілька видів) розташовані окремо, не пов’язаними один з одним ділянками. Така структура урочищ характерна для рівнинних місцевостей, наприклад молодих пойм, приморських рівнин, в яких є одна фація на якій розкидані інші окремі фації. Фонова фація займає не менш 50-75%.

4. Мозаїчний тип – кілько фацій, не менше трьох, межують одна з одною, причому ні одна з них не є фоновою, а всі разом утворюють пеструю дрібноконтурну картину.

5. Концентричний тип – фації розташовані колами навколо центральної фації. Такі структури формуються на холмах конічної форми або у впадинах зарастаючих водойм. Правильні округлені форми рельєфу зустрічаються рідко, частіше вони мають більш-менш неправильні межі.

6. Перехідний тип – характеризується постійною зміною двох або трьох фацій лінійної форми, які змінюють одна одну. Така структура урочищ зустрічається на поймах, де чередуються прируслові вали, пісчані гряди.

7. Смугасто-ступеневий – фації чередуються паралельними смугами, поступово знижуючись по склону. Такі структури виникають переважно на гірських склонах, створених чередованням пород різної щільності.

За своїм значенням в морфології ландшафту урочища можуть бути: фоновими або домінантними, субдомінантними, рідкими та унікальними. Цей поділ має смисл лише при застосуванні до конкретного ландшафту, в іншому ландшафті цей вид урочища може мати інше значення.

1. Домінантний (фоновий) тип урочища, переважає за площею та створює загальний фон ландшафту.

2. Субдомінантні урочища – зустрічаються також часто, але займають менші площі.

3. Рідкі – зустрічаються кілько разів , наприклад, на виходах вапняків.

4. Унікальні – зустрічаються тільки один раз.

Перші два є основними при формування місцевості, два останні вважаються доповнюючими або підлеглими. З точки зору господарського використання важливіше значення мають фонові урочища. На відміну від урочищ унікальних, рідкі урочища розташовуються групами й разом із фоновими можуть складати ландшафтні місцевості.

Крім цього урочища можуть бути типовими або простими, коли відповідають наведеному вище визначенню і пов’язаними з чітко відокремленою формою мезорельєфа або ділянки рівнини на однородному субстраті з однородними умовами дренажу, виділяють підурочища й складні урочища («надурочища).

Типізація фацій

Класификація фацій по Полинову Б.Б. базується напоєднанні фацій в закономірному ряду місцезнаходження, причому у якості головного фактора є водний обмін та стоки. Так, розрізняють три великі групи фацій: елювіальні, супераквальні та субаквальні.

Елювіальні фації розташовані на припіднятих водороздільних місцях, тоб-то на плакорах, де ґрунтові води знаходяться настільки глибоко, що не впливають на ґрунтоутворення та рослинний покрив. Речовини поступають сюдит лише із атмосфери (з опадами, пилом), витрати його здійснюються шляхом стоку та виносу нисходячими потоками вологи. Відповідно, витрати речовини повинні перевищувати її приход. При таких умовах відбувається вивітрювання верхніх горизонтів ґрунту та утворення на деякій глибині ілювіального горизонта. У зв’язку із безперервним змивом ґрунтових часток процес ґрунтоутворення поступово проникає все глибще у підстилаючу поороду, захоплюючи все нові її частини. Рослинність в умовах елювіальних фацій повинна вести боротьбу із безперервним виносом мінеральних речовин. Боротьба двох протилежних процесів – захвата елементів рослинністю та виноса їх із ґрунта вниз рухаючими розчинами – складає характерну особливість елювіальних фацій, причому здатністю рослин вибирати мінеральні елементи із ґрунту пояснюється той факт, що навіть серед водороздільних ґрунтів виключно вологих країн відсутні абсолютно вищелочені по відношенню до будь-якого елементу.

Супераквальні (надводні) фації формуються у місцях із близьким розташування ґрунтових вод, які піднімаються до поверхні у результаті випаровування й виносять різні розчиненні сполуки. За цією причиною верхні горизонти ґрунту збагачуються хімічними елементами, які мають найбільшу міграційну здатність (кращий приклад – солончаки). Крім цього, речовина може потрапляти за рахунок стоку з вище розташованих елювіальних місць.

Субаквальні (підводні) фації утворюються на дні водойм. Речовини потрапляють сюди головним чином стоками. Аналог ґрунту – донний іл зростає знизу вверх й може бути не пов’язаний із підстилаючою породою. В ілах накопичуються елементи найбільш рухливі у данних умовах. Організми представлені особливими життєвими формами. Підводні місця дуже відрізняються від наземних за умовами мінералізації органічних останків, й замість гумусу тут утворюються сапрогелі(сапропелі).

Фації, що входять до складу підурочища чи урочища характеризуються:

• літологічною єдністю,

• фітоценозами однієї формації або родини,

Схема формування вертикальної структури ландшафту

1. Абіотична стадія.

Формування вертикальної структури починається з нуль-моменту, тобто появи наземного твердого абіотичного субстрату. Цим моментом може бути вихід території з під рівня моря, звільнення від льодяника, покриття поверхні вулканічною лавою та ін. Такі геосистеми мають найпростішу вертикальну структуру, в якій немає біологічних компонентів.

Надходження мікроорганізмів з атмосфери або з поверхневими водами починає формування й поступове зростання вмісту органічної речовини у верхньому шарі гірських порід. Стає можливим зростання мхів, лишайників, а потім через деякий час й вищих рослин. Популяційна структура первинних рослинних групіровок проста й цілком визначається фізико-хімічними особливостями субстрату, а також видовим складом рослин сусідніх геосистем. Конкурентні та інші біотичні відношення виражені слабо.

2. Біотична стадія.

Починається з моменту виникнення фітоценозу. Характерно:

• інтенсифікація гумусоутворення,

• заселення тваринами та формування зооценозу,

• значна швидкість сукцесійних змін ґрунту, рослинності та микробоценозів,

• стабілізація рельєфоутворюючих процесів, значна трансформація ґрунтового шару атмосфери (у зв’язку із зростанням транспірації).

Зміни та зв’язок між геокомпонентами значно ускладнюється. Однобічні відносини змінюються на двобічні. Так, розвиток ґрунту починає залежати не лише від властивостей ґрунтових порід, атмосфери та ґрунтових вод, а й від популяційного складу й продуктивності рослинних угрупувань. В свою чергу зміна ґрунту обумовлює зміну рослинності та тваринного населення (особливо ґрунтової фауни), мікробоценозів та навпаки. Зростає самостійність розвитку окремих геокомпонентів в процесі еволюції. Так, спочатку клімат та субстрат завдавали основного впливу на рослинні угрупування, а в подальшому більшого значення набувають між- та внутривидова конкуренція, симбіоз та інші процеси, популяційний склад біоценозів все більше залежить від цих процесів. Теж саме відбувається із ґрунтом, зменшується залежність від материнської породи та клімату. В одних кліматичних умовах, на одному й тому типі ґрунту формуються різні рослинні угрупування, різні ґрунти на одній геологічній породі.

Але вплив одного геокомпонента на інший (наприклад ґрунту на рослинність) визначає діапазон змін рослинності, з якого вони не можуть вийти. Наприклад, на дерново-підзолистих піщаних ґрунтах не можуть формуватися букові ліси, типчаково-ковиловий степ, а також різні асоціації лісів.

Абіотичні аспекти.

Втручання людини у процес розвитку ландшафта призводить до конфліктності еволюційно обумовлених відношень між його компонентами. Наприклад, з природно-евалюційної точки зору зовсім не характерні відношення між дерново-підзолистими ґрунтами та злаковою сільськогосподарською рослинністю (більш характерно для цих ґрунтів зв’язок із змішаними або хвойними лісами). Існування агроценозів можливо лише завдяки їх щорічному відновленню людиною. Якщо припиняється культивування агроценозу, відбувається поступове відновлення еволюційних процесів у геосистемі, й природний фітоценоз відновлюється.

Господарська діяльність людини може призвести й до більш глибокій трансформації внутрігеосистемних зв’язків, які стосуються водного режиму, рельєфоутворюючих процесів. Й навпаки, бажання припинити будь-який зв’язок із зовнішнім оточенням може призвести до руйнування у геосистемі генетико-еволюційних відносин. Так, в степових геосистемах еволюційно склалися відносини між рослинними та тваринними угрупуваннями, при яких нормальному існуванню рослинності обов’язково потрібні зв’язки з тваринами. Заповідання степових геосистем у режимі повного виключення стравлення та косіння призводить до досить швидкої деградації рослинних угруповань, аж до випадання едифікаторних видів. Тому щоб підтримати заповідні степи в близьких до природних станах, необхідно ввести режим стравлений, близький до природно-еволюційного.

Врахування генетико-еволюційних відношень у геосистемах має значення для конструювання стійких і ефективних ландшафтів. Так, на цьому принципі має базуватися оптимальний підбір порід дерев для інтродукції, обґрунтування екологічно безпечних сівозмін тощо.