Главная | Обратная связь
МегаЛекции

Природные территориальные комплексы и ландшафты как пространственно-временные системы




Противоречивое соотношение процессов дифференциации и интеграции в ландшафтной сфере находит свое конкретное выра­жение в формировании природных территориальных комплексов (ПТК) разных уровней, подчиненных действию общих региональ­ных и локальных (топологических) закономерностей, о которых шла речь выше. ПТК можно определить как пространственно-вре­менную систему, состоящую из природных географических ком­понентов, взаимообусловленных в своем размещении, функцио­нирующих и развивающихся как единое целое.

Компонентами ПТК (именуемыми также компонентами ланд­шафта, геокомпонентами) являются «представители» всех част­ных оболочек, слагающих эпигеосферу: массы земной коры с при­сущими им формами дневной поверхности (рельефом), поверх­ностные и подземные воды, воздушные массы с их динамически­ми и гидротермическими свойствами (климатом), почвы и био­ценозы.

Представление о ПТК первоначально было известно под тер­мином «ландшафт», введенным Л.С.Бергом еще в начале XX в. В конце 40-х гг. Н. А. Солнцев предложил использовать в том же значении термин ««природный тфриториальный комплекс» (ПТК), а слово ««ландшафт» закрепить за основной таксономической еди­ницей в иерархическом ряду ПТК. Однако термин ландшафт час­то употребляется и в первоначальном значении; кроме того, в научном обиходе как синоним ПТК используется термин геогра­фический комплекс, или геокомплекс, а в последние десятилетия в качестве его эквивалента рассматривается геосистема. О соотно­шениях понятий ПТК и геосистема, об их практическом тожде­стве ранее уже было достаточно сказано (см. разд. 2.8). Следует лишь учитывать одну оговорку: понятие геосистема распростра-

няется и на эпигеосферу, так что ПТК — это геосистемы регио­нального и локального уровней, рассматриваемые как структур­ные части эпигеосферы.

ПТК всех уровней служит предметом ландшафтоведения1, и здесь мы ограничимся лишь кратким изложением основных поня­тий, имеющих отношение к общей теории географии. Что касает­ся иерархии ПТК, она в общих чертах вырисовывается из рас­смотренных в этой главе закономерностей региональной и топо­логической дифференциации ландшафтной сферы, и к этому воп­росу нет необходимости возвращаться. Всем категориям этой иерар­хии — от ландшафтных зон и секторов до фаций — присущи не­которые общие свойства, отвечающие основным критериям при­надлежности к геосистемам, в том числе целостность, структур­ная упорядоченность, относительная устойчивость и др. Но в за­висимости от таксономического уровня эти свойства могут про­являться по-разному. Так, общее понятие структура геосистемы получает специфическую интерпретацию применительно к эле­ментарной геосистеме (фации) или ландшафтным макрорегио­нам.

Основные свойства геосистем наиболее полно раскрываются при изучении ландшафтов, понимаемых в качестве узловых еди­ниц иерархии геосистем. Известны различные определения ланд­шафта; между ними нет принципиальных расхождений, но в каж­дом делается упор на те или иные признаки этого сложного объекта. Академик А.А.Григорьев, например, определял ландшафт как наименьшую территориальную единицу, сохраняющую все черты строения географической среды, типичные для данной зоны и высших региональных единиц вообще. Обобщая формулировки, предложенные А. А. Григорьевым, Н. А. Солнцевым, В. Б. Сочавой, С. В. Калесником и некоторыми другими авторами, можно кратко определить ландшафт как генетически единую геосистему, одно­родную по зональным и азональным признакам и заключающую в себе специфический набор сопряженных локальных геосистем.

Первейшее свойство всякой геосистемы — ее целостность. Это значит, что систему нельзя свести к простой сумме ее частей (ком­понентов). Из взаимодействия компонентов геосистемы возника­ет нечто качественно новое, например способность продуциро­вать биомассу. Биологическая продуктивность — это результат «ра­боты» сложного природного механизма, в котором участвуют все компоненты геосистемы. Не случайно количество и качество еже­годно продуцируемой биомассы строго дифференцировано по ландшафтным зонам, ландшафтам и фациям. Своеобразным «про­дуктом» наземных геосистем и одним из ярких свидетельств их

 

1 См.: Сочава В. Б. Учение о геосистемах. — Новосибирск, 1978; Исаченко А. Г. Ландшафт-сведение и физико-географическое районирование. — М., 199L.

реальности и целостности служит почва. Целостность геосистемы проявляется в ее относительной автономности и устойчивости к внешним воздействиям, в наличии объективных естественных гра­ниц, упорядоченности структуры.

Геосистемы относятся к категории открытых систем, они про­низаны потоками энергии и вещества, связывающими их с внеш­ней средой, образованной вмещающими геосистемами высших рангов, эпигеосферой и в конечном счете — космосом. Однако системообразующую роль играют внутренние потоки вещества, энергии, а также информации. В самой общей форме целостность геосистемы можно объяснить наличием подобных потоков, но такое объяснение требует конкретизации и прежде всего через представления о структуре и функционировании геосистемы.

Структура геосистемы — понятие многоплановое, не имею­щее общепринятого определения. В нем можно различать три ас­пекта: морфологический, функциональный и динамический. В первом выражается простейший, по существу статический, под­ход к структуре как упорядоченности расположения частей в сис­теме. Части геосистемы, в свою очередь, рассматриваются двоя­ко — как компоненты и как субсистемы, т. е. подчиненные геоси­стемы низших рангов. Для компонентов геосистемы типично ярус­ное взаиморасположение, что позволяет говорить о ее вертикаль­ной, или радиальной, структуре. Последовательная территориаль­ная смена субсистем образует горизонтальную или латеральную структуру геосистем. Последняя наиболее четко выражена в соб­ственно ландшафте, и ее изучение оформилось в особый раздел ландшафтоведения — морфологию ландшафта. Однако понятие морфологической структуры применимо ко всем таксонам геоси­стемной иерархии (за исключением фации), в том числе к ланд­шафтным макрорегионам.

Понятие структура предполагает не просто взаимное располо­жение составных частей, но и способы их соединения, — в этом состоит функциональный подход. Каждая составная часть систе­мы выполняет в ней особую функциональную роль и связана с другими частями многообразными потоками вещества, энергии, а отчасти и информации. В соответствии с двояким характером пространственной упорядоченности частей следует различать два типа внутренних связей и потоков субстанции в геосистемах — вертикальный, или радиальный (межкомпонентный), и горизон­тальный, или латеральный (межсистемный). Примерами первого могут служить энергообмен между компонентами и вертикальная составляющая влагооборота (выпадение атмосферных осадков, их фильтрация в почву и грунтовые воды, испарение, транспира-ция). Ко второму типу системообразующих потоков относится преимущественно энерго- и массообмен гравитационного проис­хождения — от межзонального и континентально-океанического

переноса воздушных масс до внутриландшафтного (топологиче­ского) перемещения влаги и минерального вещества со склоно­вым стоком, а также локальной циркуляции воздуха и т.п. В сис­теме латеральных связей особо следует выделить биологическую составляющую, связанную, -в частности, с ближней и дальней миг­рацией животных. Так, с биомассой птиц и комаров осуществля­ется перенос химических элементов из водоемов в наземные гео­системы.

Составные части геосистемы находят свое выражение не толь­ко в пространстве, но и во времени, обусловливая тем самым необходимость динамического подхода к всеобъемлющему поня­тию о структуре геосистемы. Так, снежный покров, выполняю­щий существенную функциональную роль во многих геосисте­мах, — это своего рода временный, сезонный компонент, появ­ление и исчезновение которого происходит с закономерной рит­мичностью. То же можно сказать о зеленой биомассе растений, которая в умеренных и высоких широтах присутствует и «работа­ет» только в теплое время года. Таким образом, в понятие струк­тура геосистемы следует включить и упорядоченный набор ее состояний, ритмически сменяющихся в пределах некоторого ха­рактерного интервала времени. Таким отрезком времени является один год: это тот минимальный срок, в течение которого выяв­ляются все типичные структурные элементы и состояния геосис­темы.

Итак, структуру геосистемы можно определить как ее простран­ственно-временную организованность. Все пространственные и временные элементы структуры геосистемы составляют ее инва­риант. Под инвариантом системы понимается совокупность ее ус­тойчивых своеобразных черт, придающих ей качественную опре­деленность и специфичность, позволяющих отличить данную си­стему от всех остальных. Геосистемам присуща полиструктурность, т.е. наличие разнотипных и как бы перекрывающихся структур (вертикальных и горизонтальных, гфостранственныгх и временных), что отражает множественность внутрисистемных связей.

Под функционированием геосистемы понимается совокупность всех процессов перемещения, обмена и трансформации вещества, энергии и информации в ней. Это понятие близко к представле­нию о едином физико-географическом процессе, которое было введено в науку А. А. Григорьевым в 30-е гг. XX в., но во второй половине прошлого столетия оказалось забытым. Механизмы функ­ционирования геосистем определяются законами механики, фи­зики, химии, биологии. С этой точки зрения, геосистема есть слож­ная (интегральная) физико-химико-биологическая система. Про­исходящие в ней процессы можно разложить на элементар­ные (первичные) составляющие, принадлежащие разным фор­мам движения — механическое падение капель дождя, физиче-

216 ское испарение, химические реакции в почвенных растворах, био­логический фотосинтез и т.д. Но это означало бы редукцию, не отвечающую целям познания геосистем и географического синте­за. Однако методы изучения переходов от элементарных природ­ных процессов к собственно географическим разработаны недо­статочно.

В качестве начального этапа интегральной характеристики про­цесса функционирования геосистемы можно различать в нем не­сколько основных звеньев:

1) поглощение, передача и трансформация солнечной энер гии;

2) влагооборот — своего рода кровеносная система ландшаф та, состоящая из многих частных звеньев и сопровождаемая фор мированием растворов, миграцией химических элементов, эро зией и другими процессами;

3) газооборот и газообмен (включая перемещение воздушных масс, их циркуляцию, растворение газов, дыхание растений и животных и т.д.), сопровождаемый переносом тепла, влаги и ми нерального вещества;

4) биологический метаболизм с его многообразными геогра фическими следствиями (образование гумуса, торфа, органиче ских илов, изменение качественного состава всех географических компонентов, трансформация солнечной энергии, воздействие на влагооборот и т.д.);

5) абиогенные потоки твердого вещества; здесь условно объе динены гравигенный перенос обломочного материала и водная миграция химических элементов абиогенного происхождения, с этими процессами связано формирование рельефа, почв, осадоч ных пород, минеральное питание растений.

Нетрудно заметить, что перечисленные звенья взаимосвязаны и в значительной мере перекрываются. Подобное перекрытие слу­жит доказательством единства функционирования геосистемы как целого. Любое расчленение единого процесса функционирования на звенья условно и служит лишь необходимым исследователь­ским приемом.

Функционирование геосистемы имеет квазизамкнутый харак­тер, т.е. форму круговоротов с годичным циклом, с внешними (входными и выходными) потоками и внутренним оборотом. От интенсивности внутреннего энергомассообмена зависят многие качества ландшафта, в том числе его устойчивость к возмущаю­щим внешним воздействиям. Данные о балансах субстанции в гео­системах крайне скудны, однако в первом приближении сравни­тельную интегральную оценку интенсивности функционирования ландшафтов различных зональных типов можно составить на ос­нове обобщенной информации по некоторым важнейшим пара­метрам.

Как показал еще А. А. Григорьев, определяющим фактором еди­ного физико-географического процесса является соотношение запасов солнечного тепла с атмосферным увлажнением. Предла­гались различные коэффициенты для количественной характери­стики этого соотношения. Эмпирическим путем было установле­но, что в данном случае наиболее приемлем так называемый по­казатель биологической эффективности климата ТК, предложен­ный Н. Н. Ивановым, где Т — сумма температур воздуха в сотнях "С за период со средними суточными температурами выше 10 °С, К— коэффициент увлажнения Высоцкого—Иванова. При этом за предельную величину Апринята 1, так как дальнейшее увеличе­ние не оказывает положительного эффекта на биологическую про­дуктивность и на функционирование ландшафта в целом. Макси­мальная величина ТК наблюдается на границе экваториальных и субэкваториальных ландшафтов и приближается к 100, поэтому все остальные значения соответствуют процентному отношению к максимуму. В табл. 4 представлен по мере убывания величины ТК ряд основных (наиболее распространенных) зональных типов ланд­шафтов.

С величинами ТК достаточно хорошо коррелируют другие важ­нейшие параметры функционирования геосистем — суммарное испарение (эвапотранспирация) как интегральный показатель интенсивности внутреннего влагооборота, первичная биологиче­ская продуктивность, в которой наиболее ярко выражена созида­ющая функция геосистемы, а также емкость биологического кру­говорота, т. е. величина годового потребления зольных элементов и азота растительным покровом. Общая последовательность убы­вания величин трех названных параметров соответствует умень­шению Ж (табл. 4). Наиболее заметные отклонения представляют лишь степные и лесостепные ландшафты с относительно повы­шенными значениями биологической продуктивности и емкости биологического круговорота, что объясняется главным образом способностью травяных сообществ более интенсивно поглощать элементы минерального питания по сравнению с лесными.

Под динамикой геосистемы подразумеваются ее изменения во времени, имеющие обратимый характер и не приводящие к пере­стройке ее структуры. Согласно В. Б. Сочаве, к динамике геосис­темы следует относить движение ее переменных состояний, под­чиненных одному инварианту. Динамика геосистем выражается в смене их временных состояний. Под состоянием геосистемы пони­мается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определенный промежуток времени. Различаются эк-зодинамические и эндодинамические смены состояний геосистем. Первые вызываются действием внешних факторов — как есте­ственных, часто имеющих циклический характер, так и антропо­генных; вторые обусловлены внутренними факторами, связанны-

Таблица 4





©2015- 2017 megalektsii.ru Права всех материалов защищены законодательством РФ.