Функционирование природных геосистем.

Факторы функционирования. Функционирование геосистем сопровождается поглощением, преобразованием, накоплением и высвобождением энергии. Первичные энергии поступают в ландшафт извне – из космоса и земных недр. Важнейшая из них – энергия солнца. Для функционирования ландшафта солнечная энергия наиболее эффективная; она способна превращаться в различные иные виды энергии – прежде всего в тепловую, также хим-ю, механическую. За счет солнечной энергии осущ-ся внутренние обменные процессы в ландшафте, включая влагооборот и биол-й метаболизм, кроме того, циркуляция возд.масс и т.д.

Особый аспект энергетики л-та связан с потоками мех-й энергии. Источники мех-го перемещения в-ва в ландшафте имеют двоякую природу: оно осущ-ся за счет энергии тектонических процессов, законсервированной в земной коре, и энергии солнечных лучей.

Элементарными структурно-функциональными частями птк служат так называемые геомассы – качественно разнородные тела, характеризующиеся определенной массой, специфическим функциональным назначением, а также скоростью изменения во времени и скоростью перемещения в пространстве. Таковы аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы, литомассы, педомассы, гидромассы. Напр., под педомассой понимается не почва, а только почвенный мелкозем вместе с гумусом, т.е., органо-минеральная смесь, куда не входят почвенная влага, почвенный воздух, скелетная часть почвы, корни растений и почвенные животные. Под аэромассой имеется в виду «сухой воздух, т.е., смесь атм-х газов без водяного пара и других примесей. Т.о., компонент геосистемы в обычном понимании – это более сложное образование, чем геомасса: в нем присутствуют элементы всех геомасс, но одна из них преобладает, служит его основным субстратом.

Продуктивность биоты определяется как геог-ми факторами, так и биологическими особенностями различных видов. Наибольшими запасами фитомассы характеризуется лесная растительность, эдификаторы которой способны накапливать живое в-во в течение многих десятилетий и даже столетий. Максимальные запасы присущи лесам из долго живущей секвойи вечнозеленой. Однако при наличии отдельных специфических видов, составляющих исключения, общая закономерность состоит в том, что у аналогичных жизненных форм (древесных, травянистых и т.д.) запасы биомассы тем больше, чем выше теплообеспеченность и чем ближе к оптимуму соотношение тепла и влаги. В величине ежегодной биол-й продукции региональные и локальные геог-е закономерности, включая зональность, секторность, высотную поясность внутриландшафтную морфологическую дифф-цию, проявляется более четко. В одинаковых термических условиях наибольшая продуктивность наблюдается при оптимальном соотношении тепла и влаги.

Мертвое органическое в-во и запас биомассы в органах растений служат важным резервом питательных веществ, обеспечивающим устойчивость биоты к колебаниям внешней среды и позволяющим поддерживать биол-й метаболизм в условиях интнсивного абиогенного выноса элементов зольного и азотного питания. Лесная раст-ть сущ-т в условиях избыточного увлажнения и интенсивного стока, ведущего к безвозвратной потере элементов питания. В такой обстановке запас элементов-органогенов в живом в-ве и в мощной подстилке обеспечивает определенную автономность (высокую степень замкнутости) биол-го круговорота. С величиной первичной биол-й продуктивности непосредственно связана емкость биол-го круговорота в-в. Хотя кол-во вовлекаемого в оборот минерального в-ва зависит от биол-х особенностей различных видов, размещение этих видов в значительной мере подчинено геог-м закономерностям.

Закон пирамиды энергии? Поток энергии. Для осуществления любых жизненных процессов необходима энергия.

Единственным источником энергии для земных растений является Солнце. Солнечная энергия, попадающая на фотосинтезирующие органы растений, аккумулируется во вновь образующихся органических соединениях. Эта энергия используется продуцентами по-разному. Часть ее тратится на дыхание, т.е. на биологическое окисление, часть запасается в виде вновь возникшей биомассы

Биомасса – это масса организмов определенной группы или сообщества в целом. Некоторую долю созданной продуцентами биомассы съедают травоядные животные. Хищники потребляют травоядных животных и получают долю энергии. Большая часть энергии, полученная консументами с пищей, тратится на процессы, происходящие в клетках, а также выводится с продуктами жизнедеятельности в окружающую среду. Меньшая часть энергии идет на увеличение массы тала, рост и размножение. Часть биомассы продуцентов, не съеденная животными, отмирает, и с отмершей биомассой аккумулированная в ней энергия поступает в почву в виде растительного опада. Растительный и животный опад (трупы, экскременты) пища редуцентов. Определенное количество энергии запасается в биомассе редуцентов, а часть рассеивается. Таким образом, энергия аккумулируется на уровне продуцентов, проходит через консументы и редуценты, входит в состав органических веществ, почвы, и рассеивается при разрушении ее разнообразных соединений. Через любую экосистемы проходит поток энергии, определенная часть которого используется каждым живым существом

Цепь питания – перенос энергии от его источника через ряд организмов. Все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, поскольку являются объектами питания других организмов. Травоядные животные (потребители первого порядка) поедают растения, первичные хищники (потребители второго порядка) поедают травоядных, вторичные хищники (потребители третьего порядка) поедают хищников помельче

Таким образом, создаются пищевые цепи из продуцентов и консументов, которые на разных этапах смыкаются с сообществом редуцентов.

Биогеохимический цикл, или малый биологический круговорот одно из главных звеньев функционирования геосистем. В основе его – продукционный процесс, т.е. образование орг-го в-ва первичными продуцентами – зелеными продуцентами, которые извлекают двуокись углерода из атмосферы, зольные элементы и азот – с водными растворами из почвы. Около половины создаваемого при фотосинтезе органического вещества окисляется до СО2 при дыхании и возвращается в атмосферу. Оставшаяся (за счетом затрат на дыхание) фитомасса н-ся чистой первичной продукцией. Часть ее поступает в трофическую цепочку – потребляется растительноядными животными (фитофагами);следующий трофический уровень представлен плотоядными (зоофаги).

Динамика ландшафтов.

Состояния природнойгеосистемы - это определенный тип и упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функционирования, ограниченные некоторым отрезком времени. Смена одного состояния другим, сопровождающаяся изменением структуры и функционирования геосистемы, называется динамикой геосистем. То есть динамика геосистем - это пространственно - временные изменения их состояния. Пример разных состоянии: урочища моренного холма с ельником на дерново-подзолистых почвах. В жаркий летний день здесь идет прогревание воздуха и почв.,а в дождливую холодную погоду происходят выхолаживания воздуха и почвы, уменьшение испарения, транспирация, появляется внутрипочвенный сток. Динамика геоситем – смена их состояний. Различают несколько основных видов естественной ландшафтной динамики: динамика функционирования развития эволюции катастроф (или революций) и восстановительных сукцессий. Каждый из них характеризуется преобладанием той или иной формы развертывания событий (смен состояний) во времени. Динамика функционирования - здесь ведущая роль принадлежит ритмической смене обратимых состояний геосистем, связанных с круговоротами вещества и энергии и с ритмами внешней среды(планетарными, солнечными).Функциональная динамика характеризуется и проявляется в основном в форме ритмов и циклов. Ритмичность-это закономерное чередование явлений через определенный промежуток времени (период) или в пространстве (дыхание, биопродуцирование, чередование форм рельефа в пространстве)Бывают ритмы и с большей периодичностью-11-летней,30летней,вековой и др. Различают ритмы кратковременные - в пределах суток(стексы), средневременные - в пределах года(погодные, сезонные, подсезонные состояния), долговременные. Ландшафтные ритмы с разными периодами накладываются друг на друга. Кратков. происходят на фоне средневрем., а средневрем.- на фоне долговременных. Для функц. динамике весьма характерны и непериодические,аритмичные обратимые изменения состояний, связанные прежде всего, с изменениями погодных условий. Примерами м.б. повторяющиеся ежегодно в умеренных широтах активный фотосинтез зеленых растений, цветение, вегетация, созревание семян. Динамика развития – это циклы и связанные с ними необратимые стадии развития геосистем на фоне общих трендов их направленных изменений. Динамика эволюционнаяили историческое развитие - здесь тренды, связанные с внутренними (спонтанными) постепенными непрерывными и последовательными изменениями геосистем и с длительными направленными изменениями во внешней среде. Тренды-это одна из наиболее характерных форм проявления динамики современног и исторического(эволюционного)развития природных геосистем. Динамика катастроф или революций – это прерывистое, скачкообразное качественное превращение одного стояния и самих геосистем в другие. Реализуется в форме быстро развертывающих во времени эпизодических катастроф и кризисов, связанных с экстремальными стихийными явлениями, ведущими к коренной смене структур геокомплексов. Динамика восстановительных сукцессий - завершение кратковременных деструктивных фаз эпизодических экстремальных природных и антропогенных явлении, ведущих к разрушению части структурных элементов геосистем, и следующие за ними тренды длительно производных смен их состояний, направленных на восстановление почвенно-растительного покрова и стабилизацию геосистемы в окружающей среде. Кроме того, сейчас все большую роль в «жизни» геосистем играет антропогенная динамика, которая может проявляться и в особенностях функционирования, и в развитии, и в эволюции, а часто проявляется в форме катастроф или революций и восстановительных сукцессий. Все это идет на фоне случайных флуктуаций параметров как самих геосистем, связанных с «ошибками» или неточностями их функционирования и развития, так и внешней среды.Этот вид динамики проявляется так: а) вырубка и другие виды механического уничтожения древесного - кустарниковой растительности, сопровождающейся сокращением площади и изменениями качества лесов, распахивание степей и лугов. б) ускоренная с/х эрозия и дефляция почв и др. в)заболачивание подтопленных водохранилищами побережий и вторичное засоление почв на орошаемых землях в аридных районах г)загрязнение пр.ср. и сопровождающие его нарушения растительности, почв, животного населения.