Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Конспект_Науки о Земле_эк.doc
Скачиваний:
77
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
288.77 Кб
Скачать

Тема 5. Ландшафтоведение

Ландшафтоведение как наука

  • Ландшафтоведение– раздел физической географии, предметом которого является изучение геосистем регионального и локального уровня как структурных частей географической оболочки.

  • Задачи ландшафтоведения- изучение закономерностей дифференциации региональных и локальных геосистем, их интеграции, развития и размещения, различных свойств, структуры, функционирования, а также их динамики и эволюции под воздействием природных и антропогенных факторов.

  • Ландшафтная оболочка– это приземный слой географической оболочки, зона непосредственного контакта и взаимодействия литосферы, гидросферы, атмосферы, биосферы, характеризуется наивысшим сгущением жизни на Земле, сфера зарождения, развития земной цивилизации.

Определение ландшафта

  • генетически однородный природно-территориальный комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственных только данному ландшафту набору динамически сопряженных, закономерно повторяющихся в пространстве зональных и азональных геосистем.

Геосистема

  • Геосистема– фундаментальная структурная единица географического ландшафта, исторически сложившаяся совокупность взаимосвязанных природных компонентов, характеризующаяся пространственной и временной организованностью, относительной устойчивостью, способностью функционировать как единое целое, продуцируя новое вещество.

Природные компоненты ландшафта

Природные компоненты- это основные составные части природной геосистемы, взаимосвязанные между собой процессами обмена веществом, энергией и информацией:

  • литогенная основа,

  • природные воды,

  • воздушные массы,

  • биота,

  • почва как производный компонент ландшафта.

  • особые географические компоненты - рельеф и климат.

Литогенная основа

  • Это приповерхностная часть земной коры, находящаяся в пределах зоны выветривания. Включает геологическое строение поверхностной части земной коры и рельеф.

  • Вещественный составопределяется составом горных пород – оказывает влияние на минеральное питание растений, состав твердой фазы воздушных масс.

  • Информационные свойства- неоднородность горных пород, тектонических структур, а также расчлененность рельефа влияют на дифференцирование геосистем и пространства. В одном и том же климатическом поясе, но разных горных породах будут развиваться разные типы ландшафтов.

  • Примером влияния литогенной основы на ландшафт - правило предварения (В. В. Алехин):

  • на равнинах плакорные местообитания характеризуются растительностью и почвами данной природной зоны, в то же время местообитаниям склонов северной экспозиции свойственна растительность и почвы более северной зоны, а местообитаниям склонов южной экспозиции – растительность и почвы более южной зоны.

Воздушные массы

  • Являются главными трансляторами солнечной энергии, осуществляют принос тепла или холода.

  • Фактор, объединяющий ландшафтную оболочку в единое целое и определяющий распределение тепла и влаги.

Природные воды

  • Представлены почвенными, поверхностными и грунтовыми водами во всех фазовых состояниях.

  • Пронизывают все компоненты, объединяют все ландшафты, и обеспечивают континуальность ландшафтной оболочки.

  • Одной из характеристик обеспечения ландшафта влагой является характер увлажнения территории. В условиях различного водного режима в одной природной зоне формируются разные типы почв, растительности и т.п.

Биота

  • Вся совокупность растительности и животного мира.

  • Биомасса– количество живого вещества (сырого или сухого) в единицах веса на единицу площади (т/га, ц/га, т/кв.км).

  • Биологическая продуктивность– количество живого вещества, производимого биотой за единицу времени на единицу площади.

  • Бонитет– показатель или характеристика ценных для хозяйства объектов или угодий, обозначающие их экономическую значимость, обычно в относительных величинах, что позволяет сравнивать объекты или части угодий.

Почва

По обеспеченности почв минеральным питанием, выделяются следующие местообитания или трофотопы:

  • олиготрофные– почвы, бедные питательными элементами, главным образомCa: песчаные равнины, дерново-подзолистые песчаные почвы;

  • мезотрофные– несколько большее плодородие – моренные равнины, перекрытые покровными суглинками,

  • эвтрофные– богатые питательными элементами – характеризуются развитием лессовидных карбонатных суглинков.

  • мегатрофные– очень богатые питательными элементами – дерново-карбонатные почвы, пойменные местообитания.

Связи природных компонентов

  • Каждый природный компонент обладает своими неповторимыми свойствами и различают:

  • Вещественные свойства (минералогический состав, гумусированность, газовый состав, и т.п.),

  • Энергетические свойства (температура, энергия, запасы питательных веществ)

  • Информационные свойства(структурная - характеризует устройство объекта, его организацию - и трансляционная - передаваемая от одного объекта к другому, например, смена сезонов).

Прямые и обратные связи

  • Связи между частями геосистемы могут быть односторонними и двусторонними, прямыми и обратными.

  • Прямая связь– воздействие одного природного компонента на другой или воздействие внешних факторов на систему в целом.

  • Обратная связь– реакция природных компонентов или природной геосистемы в целом на прямую связь. Обратные связи бывают положительные и отрицательные.

  • При положительной обратной связиприродные компоненты или природная геосистема в целом под влиянием прямого воздействия воспринимают это воздействие и реагируют на него согласно с ним.

  • При положительной обратной связи процесс, вызванный действием того или иного фактора, сам себя усиливает.

  • Такое воздействие может вызвать цепную реакцию изменений.

  • Например, опустынивание Сахели, вызванное засухой в 1970-1980-е годы, образование лавин, зарастание водоема.

  • При отрицательной обратной связиначавшийся процесс сам себя гасит, природные компоненты и природная геосистема в целом в ответ на прямое воздействие стремится защитить себя от этого воздействия (принцип Ле-Шателье-Брауна).

  • С отрицательными обратными связями связана способность геосистем к саморегулированию и способствует устойчивости геосистемы.

  • Особенно полезны развитые обратные связи при сильном антропогенном воздействии.

Структура ландшафта

  • Структура геосистемы(ландшафта) – пространственно-временная организация или взаимное расположение частей и способы их соединения, а также упорядоченность смены ее состояний во времени.

  • Различают две системы внутренних связей в геосистеме: вертикальную и горизонтальную.

Вертикальная структура ландшафта

Примеры вертикальных системообразующих потоков:

  • выпадение атмосферных осадков,

  • их фильтрация в почву и грунтовые воды,

  • поднятие водных растворов по капиллярам почвы и материнской породы,

  • испарение, транспирация,

  • опадение органических остатков,

  • всасывание почвенных растворов корневой системой растений.

Горизонтальная структура ландшафта

  • Горизонтальная, или морфологическая, структура ландшафта выражается во взаимном расположении подчиненных локальных геосистем и способах их соединения, или в их сопряженности, которая обеспечивается не только стоком, но и склоновым перемещением материала, местной циркуляции воздуха, ветровым переносом пыли и солей, миграцией организмов.

Уровни организации геосистем

  • Природные геосистемы, подобно многим объектам в природе, подчиняется закону иерархической организации.

  • Все геосистемы состоят из нескольких элементов, каждая из которых входит в качестве структурного элемента в более крупные.

Уровни организации геосистем

  • Планетарный уровеньпредставлен географической оболочкой. Географическая оболочка – среда деятельности человека, охватывает нижние слои атмосферы, верхние толщи литосферы, почти всю гидросферу и всю биосферу. Между ними происходит непрерывный обмен веществом и энергией.

  • Геосистемы регионального уровня- крупные и достаточно сложные по строению структурные подразделения географической оболочки – физико-географические, или ландшафтные, зоны, сектора, страны, провинции и др.

  • Геосистемы локального уровня - относительно простые ПТК, из которых построены региональные геосистемы – урочища, фации и др.

Катена

  • Ландшафтная катена (Милн) – векторная парагенетическая геосистема, представляющая собой ряд пространственно сменяющих друг друга природных геосистем, объединенных однонаправленным потоком вещества и энергии от водораздела до местного базиса эрозии (денудации).

  • Главным интегрирующим фактором является поверхностный, внутрипочвенный и грунтовый жидкий, твердый и ионный сток.

  • Пример катены – ландшафты горных склонов от вершины до подножья

Ландшафтно-географические поля

  • это сфера вещественного, энергетического и информационного влияния одних геосистем на другие, смежные с ними.

Влияния могут быть:

  • геофизические (осадки стекают с Гималаев, южное побережье Крыма),

  • геохимические (вносим удобрение, а они сбрасываются на нижележащие участки),

  • биогенные (птицы живут в колках, а питаются на полях).

Экотоны

  • Ландшафтные экотоны(Ф. Клементс) – природно-антропогенная геосистема, переходная полоса между смежными природными геосистемами, характеризующаяся повышенной интенсивностью латерального обмена веществом и энергией.

  • Могут быть разной размерности – локальной (опушка леса), региональной (лесостепь или побережье моря) и планетарной (приморские океанические равнины).

  • Чем более контрастны по своей природе смежные геосистемы, тем ярче выражен между ними экотон.

  • Экотонам свойственна повышенная биопродуктивность.

Пространственная дифференциация ландшафтов

  • Пространственная дифференциация ландшафтов обусловлена соотношением двух главнейших энергетических факторов – лучистой энергии Солнца (климатические условия) и внутренней энергии Земли (геолого-геоморфологические условия).

  • Оба фактора проявляются неравномерно как в пространстве, так и во времени.

  • Их специфические проявления определяют две наиболее общие географические закономерности – зональность и азональность.

Природная зональность

  • Широтная (географическая, ландшафтная) зональность - закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов от экватора к полюсам .

  • Причина зональности – неравномерное распределение коротковолновой радиации Солнца по широте вследствие шарообразности Земли и изменения угла падения солнечных лучей на земную поверхность.

Влияние на зональность оказывает также:

  • наклон земной оси к плоскости эклиптики (сезонное распределение солнечной энергии),

  • суточное вращение Земли (отклонение движущихся тел),

  • неоднородность поверхности Земли (нарушение математически регулярного распределения потока солнечной энергии).

  • Ландшафтная зона– крупная часть географического пояса, характеризующаяся господством в плакорных условиях какого-либо одного типа ландшафта (степного, лесостепного, таежного, пустынного).

Природная ландшафтная зона состоит из:

  • зональных ландшафтов,

  • интразональных ландшафтов (как правило связаны с большим увлажнением)

  • массой эдафотопов (характеризуются спецификой грунтов).

Ландшафтные зоны: тундра

Ландшафтные зоны тайга

Ландшафтные зоны: леса

Ландшафтные зоны: лесостепь

Ландшафтные зоны: степь

Ландшафтные зоны: полупустыня

Ландшафтные зоны: пустыня

Азональные факторы

  • В основе азональных закономерностейлежит проявление внутренней энергии Земли.

  • Самое главное выражение азональности:

  • наличие океанов и материков,

  • наличие «материкового» северного полушария, где зоны суши выражены полнее и типичнее, чем в южном.

  • возрастание континентальности климата

  • Часто к азональным факторам относят горные породы.

  • Важный фактор дифференциации - высота суши над уровнем моря.

  • Под действием этого фактора ландшафтная сфера приобретает ярусное строение: различным высотным ярусам присущи специфические классы ландшафтов.

  • До определенного предела возрастание высоты не вызывает в ландшафтах типичных признаков своей зоны. Выше этого предела в них появляются черты, свойственные соседней, более северной зоне, и по мере дальнейшего нарастания высот происходит смена ландшафтных поясов, до некоторой степени аналогичная последовательности расположения широтных ландшафтных зон.

  • Эта закономерность получила название высотной поясности.

  • Ее причиной является изменение теплового баланса с высотой.

Природная секторность

  • На материках формируется природная или ландшафтная секторность, обусловленная взаимодействием океанов и материков, приносом тепла и влаги.

  • От соотношения океанических и континентальных воздушных масс зависит степень континентальности климата, количество выпадающих осадков.

  • Это позволяет разделить материки на ландшафтные сектора – крупные региональные единицы, обычно простирающиеся в направлении, близком к меридиональному, и сменяющие один другого по долготе.

Экспозиционная ландшафтная асимметрия

  • Наряду с абсолютной высотой важнейшим фактором ландшафтной дифференциации гор служит экспозиция склонов, связанная с общим простиранием горного массива.

  • Различаются два типа экспозиции:

  • солярная, или инсоляционная, - ориентировка склонов по отношению к странам света (и, соответственно, к солнечному освещению)

  • ветровая, или циркуляционная– ориентировка склонов по отношению к воздушным потокам.

Динамика природных ритмов

  • Ритмикаприродной геосистемы– повторяемость в определенной последовательности различных ее состояний, отличающихся спецификой структуры и функционирования.

  • Выделяют:

  • кратковременные ритмы (в пределах суток)

  • средневременные (в пределах года)

  • длительновременные (многолетние, вековые, многовековые).

Динамика природных трендов

  • Многие ландшафты одновременно с колебательными движениями испытывают кратковременные необратимые изменения.

  • Ландшафтный тренд– современные направленные изменения природной геосистемы (заболачивание, опустынивание) происходящие на фоне колебательной динамики.

  • Тренд – это реакция системы на изменения внешней среды (климатические, неотектонические, гидрологические) или следствие спонтанного развития геосистемы.

  • Тренды преобразуют и качественно изменяют природную геосистему.

Динамика природной катастрофы

  • Происходит в сравнительно сжатые отрезки времени

  • Влечет за собой разрушение или полное уничтожение биоты и почвенного покрова, некоторые изменения (или появления новой) литогенной основы.

  • К природным катастрофам относятся:

  • землетрясения,

  • извержения вулканов,

  • лавины, сели, обвалы,

  • ураганы,

  • наводнения,

  • лесные пожары и т. п.

Сукцессионная динамика

  • Ландшафтная сукцессия– стадийные изменения природной геосистемы, возникающие вследствие природных или антропогенных нарушений и направленные на ее восстановление, приведение ее в относительно устойчивое (климаксовое) состояние.

  • Последовательная смена во времени одних биоценозов другими на определенном участке земной поверхности, которые со все большей степенью точности обеспечивают замыкание биохимического круговорота веществ.

  • Первичные сукцессии, начинающиеся на субстратах, не занятых прежде организмами (скальные породы, вновь отложенные аллювии, водоемы), в процессе которых формируются не только фитоценозы, но и почвы.

  • Вторичные сукцессии, происходящие на месте сформировавшихся биоценозов после их нарушения (в результате эрозии, извержения вулкана, пожара, вырубки леса и пр.)

Стадии сукцессионной динамики ландшафта:

  • образование новой литогенной основы(лавовые потоки, обмеление водоемов и др.)

  • этап становления геосистемы– пространства начинают заселяться биотой (растительность пионерного характера – растения, способные заселять обнаженные территории и давать много семян).

  • этап зрелости геосистемы-этап климакса. Система пришла в относительное равновесие с окружающей средой. Пионерная растительность вытесняется и формируется климаксовый фитоценоз. В стадии климакса уже полностью сформировались почвы.

  • Стадия отмирания.

Антропогенная динамика

  • Обусловлена хозяйственной нагрузкой на геосистему:

  • ускоренной эрозией и дефляцией почв,

  • вторичным засолением почв на орошаемых участках в аридных условиях,

  • дигрессией пастбищ,

  • вырубкой лесов,

  • заболачиванием подтопленных побережий водохранилищ,

  • опустыниванием,

  • загрязнением (евтрофикацией) среды.

  • Как правило, антропогенная динамика ведет к разрушению геосистем.

Проблема устойчивости

  • Под устойчивостью системыподразумевается ее способность сохранять структуру и функционирование при возмущающем воздействии внешних факторов или возвращаться в прежнее состояние после нарушения.

Устойчивость структуры ландшафта относительна:

  • 1) к одним нагрузкам геосистема может быть устойчива, к другим нет;

  • 2) разные геосистемы обладают разным потенциалом устойчивости к одним и тем же воздействиям.

Устойчивость ландшафтов

  • Инерционная устойчивость- отсутствие реакции на нагрузки до каких-то пороговых значений – того предела, за которым начинаются процесс проявления обратных связей. Такой устойчивостью обладают ландшафты, расположенные в срединных частях природных зон.

  • Резистентнаяустойчивость – связана со способностью геосистемы к обратным связям, восстановительным сукцессиям. Свойственна геосистемам с мощным растительным покровом.

  • Адаптивная устойчивость– определяется широтой диапазона между максимальными и минимальными значениями факторов, в пределах которых геосистема способна сохранять свою структуру и функционирование (Закон толерантности В. Шелфорда). Наибольшей адаптивной устойчивостью обладают экотоны.

Классификация антропогенных ландшафтов

Отличительные черты антропогенных ландшафтов:

  • все природные процессы, физико-географические явления и циклы протекают быстрее, чем в естественной природе;

  • характерна аритмичность процессов;

  • упрощенность всех экосистем;

  • нарушение химического равновесия ландшафтов (использование химических удобрений, скопление вредных химических элементов в промышленных районах);

  • концентрация рассеянной тепловой энергии (города).

  • Условно-коренные ландшафты– соответствуют природным зонам, сохранились лишь в труднодоступных районах:

  • арктические и ледяные пустыни,

  • высокогорья,

  • непригодные для с/х земли в зоне гилей, тайги,

  • заболоченные участки и т.д.

Природно-антропогенные ландшафты:

  • а) вторично-производные – ландшафты, возникшие в результате хозяйственной деятельности, но за последние десятки лет развивающиеся без вмешательства человека с помощью самоорганизации: мелколиственные леса тайги, саванны (отклонившиеся устойчивые сукцессии). В них ведется хозяйственная деятельность, но со слабой интенсивностью.

  • б) собственно антропогенные ландшафты – сельскохозяйственные модификации (полевые орошаемые и неорошаемые, пастбища окультуренные и дегрессионные, садово-плантационные ландшафты), лесохозяйственного использования, рекреационные модификации ландшафтов. Во всех этих типах более 50% территории подвержены антропогенному изменению.

  • в) техногенные комплексы – водохозяйственные (водохранилища), промышленные, селитебные, области с высокой радиоактивной загрязненностью.