ОтветыГос (1) / 22-й

22-й вопрос: функционирование, динамика и эволюция ландшафтов.

РАЗВИТИЕ (эволюция) ЛАНДШАФТА - высшее звено в цепи понятий, характеризующих различные типы изменений ландшафтов: функционирование - динамика - развитие. Р.л. сопровождается необратимыми поступательными изменениями, которые приводят к смене структуры ландшафта, замене одного инварианта др. Р.л. обусловлено как изменениями внешних факторов (активизация тектонических движений, морские трансгрессии), так и внутренними причинами (саморазвитие ландшафта).

Функционирование ландшафта

Функционирование геосистем имеет циклический характер и подчинено цикличности поступления солнечной энергии. Каждому компоненту присуща определенная инертность, 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.С инертностью компонентов связан эффект последействия, т.е. зависимость состояния геосистемы от характера предшествующих сезонных фаз.

Цикличность процессов функционирования геосистемы сопровождается определенными изменениями ее вертикальной структуры. В умеренном поясе особенно четко различаются летний и зимний варианты этой структуры. Летний, ассимилирующий зеленый покров с более или менее сложной системой горизонтов (древесный полог, подлесок, травяной ярус и т.п.) зимой полностью или частично деградирован, но в это время года появляются снежный покров и мерзлотный почвенный слой.

Изменчивость ландшафтов обусловлена многими причинами, она имеет сложную природу и выражается в принципиально различ­ных формах.

Прежде всего следует различать в ландшафтах два основных типа изменений, которые Л.С.Берг еще более полувека назад назвал обратимыми и необратимыми.

Изменения первого типа не приводят к качественному преобра­зованию ландшафта, они совершаются, как отметил В.Б.Сочава, в рамках одного инварианта, в отличие от изменений второго типа, которые ведут к трансформации структур, т.е. к смене ландшафтов. Все обратимые изменения ландшафта образуют его динамику, тогда как необратимые смены составляют сущность его развития.

Под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определенный промежуток времени.

Динамика ландшафта - очень емкое и многоплановое понятие, одно из узловых в ландшафтоведении. С динамикой связаны многие другие свойства геосистем. С одной стороны, динамика по существу перекрывается с функционированием: высокочастотные динамичес­кие колебания - до года включительно - относятся к функционирова­нию, а колебания с более длительным временным диапазоном можно рассматривать как многолетние и вековые флюктуации функциони­рования. С другой стороны, динамика имеет близкое отношение к эволюции и развитию, хотя вовсе не тождественна им: в ходе динами­ческих изменений закладываются тенденции будущих коренных трансформаций ландшафта, на чем в дальнейшем нам предстоит остановиться особо. Динамика ландшафта диалектически связана с его устойчивостью: именно обратимые динамические смены указы-

вают на способность ландшафта возвращаться к исходному состоянию, т.е. на его устойчивость.

Под устойчивостью системы подразумевается ее способность сохранять структуру при воздействии возмущающих факторов или возвращаться в прежнее состояние после нарушения. Проблема устойчивости ландшафта приобретает важное практическое значение в связи с нарастающим техногенным "давлением". Ландшафт, как и любая геосистема, несомненно обладает устойчивостью в определен­ных пределах.

Устойчивость не означает абсолютной стабильности, непод­вижности. Напротив, она предполагает колебания вокруг некоторого среднего состояния, т.е. подвижное равновесие. Чем шире естествен­ный, "привычный" диапазон состояний, тем меньше риск подверг­нуться необратимой трансформации при аномальных внешних воздействиях.

В саморегулировании геосистем особенно большую роль играет биота - важнейший стабилизирующий фактор благодаря ее мобильности, широкой приспособляемости к абиотическим факторам, способности восстанавливаться и создавать внутреннюю среду со специфическими режимами - световым, тепловым, водным, минеральным.

Роль других компонентов в поддержании устойчивости неоднозначна и подчас противоречива. Климат и влагооборот быстро реагируют на входные воздействия и сами по себе крайне неустойчивы, но быстро восстанавливаются. Твердый фундамент -один из наиболее устойчивых компонентов, но в случае нарушения не способен восстанавливаться, и поэтому его нарушение (в основном в результате денудации) ведет к необратимым изменениям в ландшафте. Стабильность твердого фундамента, таким образом, важная предпосылка устойчивости ландшафта.

Устойчивость всякого ландшафта, разумеется, относительна и имеет свои пределы. Любая система устойчива при сохранении важнейших параметров внешней среды. При сохранении определен­ной стабильности зональных и азональных условий все современные ландшафты будут оставаться устойчивыми, и диапазон параметров внешней среды, от которой зависит их устойчивость, в общих чертах известен.

Степень устойчивости геосистем пропорциональна их рангу. Фации наименее устойчивы к внешним воздействиям и наименее долговечны. Ландшафт - система значительно более устойчивая, о чем наглядно свидетельствуют наблюдения над его реакцией на преднамеренное и непреднамеренное вторжение человека с его хозяйственной деятельностью.

Процесс развития ландшафта наиболее отчетливо проявляется в формировании его новых морфологических частей, возникающих из первоначально едва заметных парцелл, или фациальных микро­комплексов: эрозионных промоин, очагов заболачивания в микропо­нижениях, сплавин, куртин деревьев или кустарников на болоте, таликов в мерзлоте и т.п. Фактическая картина развития ландшафта складывается из многих перемен, обусловленных сложным переплете­нием внутренних и внешних стимулов. В ходе развития на прогрессивное движение накладываются ритмические колебания и регрессивные сдвиги.

К сложным и дискуссионным вопросам теории развития ландшафта относится вопрос о его возрасте.

Возраст ландшафта нельзя отождествлять с возрастом его геологического фундамента или с возрастом суши, на которой он развивался.

Теоретически возраст ландшафта определяется тем моментом, с которого появилась его современная структура, или, согласно В.Б.Сочаве, возраст ландшафта измеряется временем, прошедшим с момента возникновения его инвариантного начала.

С представлением о возрасте ландшафта близко соприкасается понятие долговечности. Долговечность ландшафта - продолжитель­ность его существования, т.е. время, в течение которого он может сохранять основные черты своей структуры и функционирования.

Понятие "возраст ландшафта" как бы расчленяется на два: возраст первичных элементов современного ландшафта в недрах прежней структуры и возраст современного ландшафта в буквальном смысле слова - как сложившегося устойчивого образования.

Зарождение нового ландшафта может быть обусловлено как внутренними, так и внешними факторами, причем последние приво­дят к более резким трансформациям и играют роль основных ориен­тиров при восстановлении истории ландшафта. Так как нормальная эволюция ландшафта требует постоянства внешних зональных и азональных условий, то стабильность последних на протяжении определенного отрезка времени, в течение которого не наблюдалось сколько-нибудь заметных подвижек ландшафтных зон, сохранялся устойчивый тектонический режим, отсутствовали макрорегиональ-ные колебания типа оледенения - межледниковья, может служить отправным моментом для выяснения возраста современных ландшафтов. Одним из важных индикаторов при этом, по мнению некоторых исследователей, является почва.

Выяснить сущность изучаемого процесса изменения – значит установить, какой предмет изменяется, что происходит с ним в процессе изменения, какие стороны у него исчезают, появляются, остаются, переходит ли он из одного состояния в другое или же превращается в другой предмет и т.п. Таким образом, изменение ландшафта – это приобретение им новых или утрата прежних свойств в результате внешнего воздействия (природного, антропогенного) или под влиянием процесса саморазвития.

Источником изменений, внутренним импульсом к развитию является противоречие, столкновение различных сил и тенденций. Диалектический материализм рассматривает движение как самодвижение, источник которого находится внутри самой движущейся материи. Таким источником является, как известно, борьба двух взаимоисключающих начал, заложенных в каждом явлении и неразрывно связанных друг с другом.

«Никакой компонент сам по себе не может быть движущей силой развития. Такой силой всегда является

противоречие, а в сложном объекте – система противоречий, причем в системе противоречий всегда есть главное противоречие». В процессе изменения географических объектов такими противоречивыми силами являются поднятия и опускания земной коры, экзогенные и эндогенные процессы, снос и отложение, поглощение и отдача тепла, испарение и конденсация, взаимодействие почвы и растений, организмов и среды и т.д.

Обеспечение постоянства на основе изменчивости, постоянства через непостоянство – такова диалектическая формула жизни. Попеременное чередование превосходства одного из взаимоисключающих начал в их

непрерывной борьбе сохраняет равновесие противоположностей – равновесие в движении, или движущееся

равновесие. А это есть не что иное, как ритм.

Практически любое воздействие на ландшафт, вследствие тесной взаимосвязи его компонентов, сопровождается целой цепью изменений. Характер изменений зависит от многих факторов – от типа воздействия, его продолжительности и режима, от характера зависимостей свойств внутри ландшафта. Изменения ландшафта классифицируют чаще всего по источнику (эндогенные и экзогенные), интенсивности (слабые, сильные), направленности (регрессивные, прогрессивные, обратимые и необратимые), охвату (изменение ландшафта в целом или его отдельных элементов), скорости (постепенные, резкие).

Понятие «изменение ландшафта» в 1980-х гг. было признано родовым и расчленено на три видовых: функционирование, динамика, развитие. Не все авторы пока признают такое разделение терминов. В современной

географической литературе понятие «динамика ландшафтов» трактуется в самых разных значениях – от

механического перемещения материала по склонам до палеогеографии территории в палеозое.

Так, Ф.Н. Мильков под динамикой ландшафта понимает любые «функциональные, пространственные и

структурные изменения, протекающие в природно-территориальном комплексе» [29. С. 180; 30. С. 92]. Он

различает три вида динамики ландшафтов:

1) хорологическую, выраженную в пространственном изменении границ ландшафтных комплексов;

2) структурную, проявляющуюся в изменении морфологического строения ландшафтного комплекса;

3) временную, объединяющую изменения в ландшафте, связанные со временем, длительностью и характером ритмичности динамических проявлений (динамика функционирования, циклическая, суточная, сезонная, периодическая, флуктуирующая).

Такое деление создает впечатление, что все эти виды динамики проявляются независимо друг от друга,

чего в действительности нет .

Ф.Н. Мильков выделяет также направленную динамику, под которой понимает «устойчивые, односторонне направленные изменения ландшафта с неоднократной сменой его состояний и трансформацией структур», т.е. развитие ПТК.

Большинство географов признают следующие три уровня изменений в природно-территориальном комплексе.

Функционирование ландшафта (от лат. functio – деятельность) – устойчивая последовательность постоянно

действующих процессов обмена и преобразования вещества, энергии и информации, обеспечивающая сохранение

состояния ландшафта в течение значительного промежутка времени. Функционирование часто имеет ритмический (суточный и годовой) характер и не сопровождается ереходом ландшафта из одного серийного состояния в

другое.

Функционирование геосистем осуществляется по аконам механики, физики, химии и биологии. Из совокупности элементарных процессов функционироваия ПТК можно выделить основные: трансформация олнечной энергии; трансформация энергии, связанной с силой тяжести; влагооборот; геохимический круговорот; биологический метаболизм (биогеоцикл). Кроме них, существенное значение имеют латеральные перемещения воздушных масс, процессы, связанные с миграцией биогенного компонента и др.

Большинство элементарных процессов функционирования ландшафта тесно связано с перемещением геомасс в пространстве и/или изменением их количества во времени.

В процессе функционирования геосистемы создается динамическое равновесие основных ее параметров.

Несмотря на постоянные изменения температуры, влажности и других энергетических, вещественных и

информационных характеристик, основные параметры структуры удерживаются на относительно постоянном

уровне, испытывая лишь периодические колебания. Процессы функционирования имеют обратимый характер, т.е. к ним относятся главным образом циклические изменения. Длительность протекания процессов описывается характерным временем. Под ним понимается «время релаксации (возвращения к равновесию) для

саморегулирующихся систем или период одного полного колебания для систем колебательных».

Характерным временем, или временем выявления геосистемы, является один год: «…это тот минимальный

временной промежуток, в течение которого можно наблюдать все типичные структурные элементы и состояния геосистемы». Функционирование ландшафта служит непосредственным объектом изучения физико-географических и биогеоценологических стационаров, метеорологических и стоковых станций.

Динамика (от гр. dynamis – сила) – изменения ландшафта, не сопровождающиеся изменениями его структуры, т.е. «движение переменных состояний в пределах одного инварианта». Понятие инварианта введено в географию В.Б. Сочавой для обозначения «совокупности присущих геосистеме свойств, которые сохраняются неизменными при преобразовании геосистем». Инвариантом ландшафта выступает его вертикальная, горизонтальная и временная структура – относительно устойчивое единство элементов, подсистем ландшафта. Примерами динамических изменений служат серийные ряды фаций, сукцессионные смены, смены состояний ландшафтов.

Смены состояний могут быть обратимыми при условии, что изменения параметров внешней среды не перешли через некоторое критическое значение, за пределами которого неизбежно нарушается равновесие в геосистеме и ломается механизм ее саморегуляции. Таким образом, динамические изменения говорят об определенной способности геосистемы возвращаться к исходному состоянию, т.е. об ее устойчивости, способности компенсировать импульсы саморегулированием.

Динамические изменения могут быть и необратимыми. До тех пор, пока изменения не выходят за рамки существующего инварианта и имеют характер постепенного количественного накопления элементов новой структуры, мы относим их к собственно динамике.

В.Б. Сочава определил динамику геосистемы как «все превращения условно неизменного инварианта». Моделью такого набора «превращений» является эпифация. Это понятие было впервые предложено Л.Г. Раменским, но в первоначальном значении (однородные в генетическом и экологическом отношении участки) оно не получило распространения.

В настоящее время термин широко используется в работах иркутских географов. Эпифация представляет

собой совокупность переменных (серийных) состояний фаций, каждое из которых подчинено одной из эквифинальных фаций (коренной, условно-коренной, квазикоренной). Эквифинальное состояние геосистемы

характеризуется устойчивым динамическим равновесием, соответствующим понятию климакса. Климаксные ландшафты наиболее полно отвечают зонально-провинциальным особенностям территории.

Эпифация, представленная в виде системы факторально-динамических рядов фаций, «в общем виде характеризует потенциальные пути и последовательность смен по направлению от различных серийных фаций к

одной и той же коренной».

Обобщая вышесказанное, можно определить, что инвариантное начало в геосистеме сохраняется неизменным при всех динамических превращениях. Преобразуемая часть геосистем находится в динамическом

состоянии.

В.Б. Сочава различает в динамике две стороны – преобразовательную и стабилизирующую. Преобразующая динамика геосистемы – процессы, накопление результатов которых ведет к изменению структуры геосистемы (прогрессивному или регрессивному). Стабилизирующая динамика – процессы, на которых основаны саморегуляция и гомеостаз геосистем. Под саморегуляцией понимается приведение геосистемы в устойчивое состояние, обеспечение относительного равновесия всей геосистемы.

Таким образом, динамика ландшафта - не любые процессы и изменения, а лишь те, которые сопровождаются изменениями состояния его свойств, не приводя к изменениям структуры.

Развитие (эволюция) ландшафта – необратимое направленное изменение, приводящее к коренной перестройке (смене) структуры ландшафта, к замене одного инварианта другим, т.е. к появлению новой геосистемы.

Механизм развития ландшафта состоит в постепенном количественном накоплении элементов новой структуры

и вытеснении элементов старой структуры. Этот процесс, в конце концов, приводит к качественному скачку – смене

ландшафтов. Возможна и быстрая смена в результате каких-либо катастрофических природных или техногенных

процессов. Правда, в таких случаях происходит разрушение инварианта, и приходится говорить не о развитии, а о

деградации ландшафтов.

Эволюция геосистемы характеризуется прогрессивным изменением ее инварианта; параллельно трансформируются и сопровождающие инвариант переменные состояния. Прогрессивное развитие ландшафтного комплекса характеризуется нарастанием его биологической продуктивности с одновременным усложнением структуры и ростом стабильности. Эволюционные изменения необратимы и рассчитаны на порядок геологического исчисления времени.

Понятия «функционирование», «динамика» и «эволюция» необходимо рассматривать применительно к определенному иерархическому уровню в классификации ландшафтов, так как изменения, являющиеся эволюционными (смена инварианта) для ПТК данного уровня, в комплексе более высокого ранга будут отражением динамических преобразований (без смены инварианта). В целом, географические объекты претерпевают

различные изменения, между которыми можно выделить следующие связи: количественные изменения на

определенном этапе приводят к качественным изменениям объекта и наоборот; возникновение нового элемента в структуре преобразует другие элементы данной структуры, а иногда и всю структуру в целом; изменение структуры объекта приводит к изменению его внешних свойств; изменение объекта, выполняющего определенную функцию, сказывается на самой этой функции и т.д.