Динамические процессы в ландшафтах

Процессы функционирования, протекающие в ландшафтах, подчиняются цикличности поступления солнечной радиации, что сопровождается определенными изменениями в их вертикальной структуре. Особенно заметно это сказывается на состоянии биоты в умеренном климатическом поясе, где годовой цикл функционирования четко разделяется на четыре временных фазы. Каждая из этих фаз характеризует изменчивость ландшафта во времени.

На территории Беларуси лето, по данным А.Х. Шкляра (1967) – самый продолжительный сезон года, который начинается с середины мая, длится до середины сентября и характеризуется среднесуточными температурами воздуха свыше 10⁰ . Средняя температура самого теплого месяца – июля – на севере страны около 17⁰ , на юго-востоке 18,5⁰ . На июль приходится максимум среднемесячного выпадения осадков – 80 – 90 мм. Летом наблюдается наименьшая облачность и максимальное количество часов солнечного сияния (68 – 71 % годовой суммы). Скорость ветра невелика, особенно ночью, что создает благоприятные условия для радиационного выхолаживания поверхности почвы и приземного слоя воздуха. Это способствует образованию в пониженных местах туманов. Летний сезон характеризуется активизацией всех процессов, интенсивным приростом био- и зоомассы.

Осень наступает во второй декаде сентября когда среднесуточные температуры устанавливаются ниже 10⁰ и продолжается до конца ноября, когда среднесуточные температуры понижаются до 0⁰ . В это время происходит пожелтение и опадение листвы, постепенное снижение интенсивности продукционных процессов и их угасание. Значительно увеличивается облачность, возрастает количество дней с осадками, хотя их количество по сравнению с летним сезоном снижается. Затяжные дожди создают основной запас влаги в почве, который сохраняется до весны и служит важным источником питания растений.

Зима наступает в ноябре и длится до начала марта. Ее длительность определяется температурами воздуха ниже 0⁰ . Продолжительность залегания устойчивого снежного покрова составляет 2,5 – 3 месяца, его средняя мощность –15 – 30 см. Средние температуры самого холодного месяца – января – изменяются от – 4,5⁰ на юго-западе до – 8⁰ на крайнем северо-востоке. Отличительные особенности зимнего сезона – сильная облачность и частая повторяемость пасмурных дней (130 – 170). Для животных это наиболее трудное время из-за нехватки кормов.

Весна наступает в марте, когда среднесуточные температуры воздуха переходят через 0⁰ . Рост инсоляции способствует повышению температуры воздуха и таянию снега. Весна обычно неустойчивая, с частой сменой холодных и теплых дней. Началом весны принято считать сокодвижение у березы бородавчатой, при переходе температуры через 5⁰С начинается вегетационный период, длительность которого составляет 185-205 дней. Возобновляется вегетация растений, активизируется жизнедеятельность животных и птиц.

Сезонные изменения функционирования ландшафтов в свою очередь, состоят из более мелких временных отрезков – суток. Суточные ритмы характеризуются колебаниями температуры, влажности воздуха, скорости ветра, выпадения осадков, процессов фотосинтеза, промерзания и оттаивания почвы. Таким образом, временная изменчивость ландшафтов имеет сложную природу и выражается в различных формах.

Л.С. Берг (1947) предложил различать обратимые и необратимые изменения ландшафта. К числу обратимых он относил сезонные изменения, а также те катастрофические события, после которых ландшафт восстанавливается примерно до того состояния, каким он был до катастрофы. При необратимых сменах изменения идут в одном направлении и возврата к прежнему состоянию ландшафта не происходит. Необратимые смены осуществляются при глобальных изменениях климата, в результате трансгрессий и регрессий моря, эволюции озерных водоемов и т.д. Обратимые изменения характеризуют динамику ландшафта, необратимые – его развитие или эволюцию.

В.Б. Сочава (1978) определил динамику как изменение состояний ландшафта в пределах одного инварианта. Инвариантом я вляется совокупность свойств, которые сохраняются неизменными в процессе динамических преобразований. Инвариант выступает в качестве общего признака как для ландшафта, так и для его морфологических единиц. Такими инвариантными свойствами обладает вертикальная, горизонтальная и временная структура ландшафта. Именно структура остается практически неизменной в процессе динамики ландшафта, протекающей под воздействием внешних факторов. Следовательно, между понятиями «структура» и «динамика» существует очень тесная связь – они взаимообусловлены.

Изменения горизонтальной структуры, не ведущие к смене одного ПТК другим, разнообразны. К ним можно отнести появление дробных ПТК (фаций, урочищ) внутри более крупного комплекса. Примером может служить формирование овражного урочища или фации суффозионной западины в пределах лессового ландшафта, что усложняет существующий набор морфологических единиц и рисунок их пространственного распространения, но не является принципиальной сменой морфологической структуры указанного ПТК.

Изменения вертикальной структуры в рамках одного инварианта происходят постоянно. Так, следствием даже небольших отклонений климатических показателей от среднегодовых является усиление или снижение интенсивности природных процессов, характер сукцессий растительных сообществ, смена физического состояния почв. Однако при этом вертикальная структура ландшафта не претерпевает коренных изменений.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод, что динамика входит в понятие инварианта ландшафта, в ней выражается временная упорядоченность состояний ПТК как их структурных элементов. Поэтому приведенное выше определение динамики В.Б. Сочавы отражает самую суть динамических процессов.

Термин «состояние ландшафта» разными авторами определяется по-разному. Так, Л.Н. Беручашвили (1976) под состоянием понимает «соотношение параметров структуры и функционирования природно-территориальных комплексов в какой либо промежуток времени, которое конкретные входные воздействия (солнечная радиация, осадки) трансформирует в определенные выходные функции (сток, гравигенные потоки, прирост фитомассы и др.)» (с.32). По А.Г. Исаченко (1991) «под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определенный промежуток времени» (с.217). И.И. Мамай (1992) считает, что «состояние ПТК – это более или менее длительные отрезки его существования, характеризующиеся определенными свойствами структуры комплекса» (с. 31). В.Б. Сочава (1978) и А.А. Крауклис (1979) вводят понятия «динамические или переменные состояния фаций», которые соответствуют определенным этапам в жизни геосистемы и характеризуются инвариантностью (неизменностью) ее структуры и определенным набором природных процессов. Все приведенные определения характеризуют состояние как элемент временной структуры ландшафта. Из этого следует, что состояние есть показатель режима функционирования и динамики ПТК и зависит главным образом от космических факторов (поступления солнечной радиации, выпадения осадков), изменение которых приводит к смене состояний. Параметрами функционирования являются тенденция, амплитуда и ритм смен в определенный отрезок времени (рис.31).

 

 

Рис. 31. Параметры функционирования природных комплексов (по Р. Форману, М. Гордону, 1986).

A – возраст; B – степень деградации; 1 – общая тенденция смен; 2 – амплитуда локальных смен; 3 – ритм смен.

Существует подход к выделению состояний по их продолжительности. Так, Л.Н. Беручашвили (1986) выделяет кратковременные (продолжительностью до 1 суток), средневременные (до 1 года), длительновременные (более 1 года) состояния. Кратковременные состояния (стексы) характеризуют суточный цикл изменений, подчиненных внутрисуточной ритмике природных процессов. Смена стексов происходит под влиянием внешних факторов и осуществляется не одномоментно, а в течение нескольких (от 1 до 3, иногда более) часов. Это объясняется тем, что тепло и влага, поступившие на поверхность ПТК, должны пройти путь от атмосферной его части в литогенную основу, а через корневую систему – в растения. Следовательно, чтобы состоялась смена состояния ПТК должны произойти изменения в каждом из его компонентов. Таким образом, необходимо различать состояние компонентов и состояние ландшафта, т. к. последнее складывается из набора состояний компонентов. Средневременные состояния связаны с сезонной динамикой и формируют определенные фазы годового цикла, сменяющие друг друга в строго обязательной последовательности. Длительновременные (многолетние) состояния измеряются десятками и сотнями лет и их смена характеризует эволюцию ландшафта.

Динамика ландшафта тесно связана с его устойчивостью - способностью сохранять свою структуру и характер функционирования при изменяющихся условиях внешней среды. В ходе обратимых динамических смен состояний ландшафт не претерпевает коренных изменений до тех пор, пока не будет нарушена его устойчивость. Будучи динамическимсвойством, устойчивость предполагает не абсолютную стабильность комплекса, а его подвижное равновесие. Противостояние аномальным внешним воздействиям осуществляется в ландшафте с помощью механизма саморегулирования, в проявлении которого главную роль играет биота. Саморегуляция представляет собой такое свойство ландшафта, с помощью которого природная система в процессе функционирования сохраняет устойчивое состояние. При этом саморегуляция не приостанавливает, а только сглаживает ход развития системы, обеспечивая ее относительное равновесие. Стабилизирующая роль биоты в процессе саморегулирования определяется ее пластичностью, способностью к самовосстановлению, мобильностью. Чем разнообразнее и сложнее сообщество растений и животных, тем более действенно его стабилизирующее начало.

В поддержании устойчивости принимают участие все природные компоненты, которые связаны между собой системой прямых и обратных связей. Важнейшим условием устойчивости ландшафта выступают обратные связи, в частности, обратные отрицательные связи, проявление которых обеспечивается биотой. При появлении внешних возмущений в биоте возникают процессы, компенсирующие эти возмущения. Вследствие этого природные ландшафты с ненарушенной биотой обладают значительно большей степенью устойчивости по сравнению с антропогенными, в которых отрицательными факторами выступают снижение биологического и ландшафтного разнообразия, накопление загрязняющих веществ, замена естественных формаций культурной растительностью. Эти и подобные им явления ускоряют ход динамических процессов и вызывают разрушение литогенной основы. Последняя, хотя и считается одним из наиболее устойчивых компонентов ландшафта, но не обладает способностью к самовосстановлению. Основным стабилизирующим фактором, способным приостановить экзодинамические процессы выступает растительный покров, а одним из важных показателей устойчивости ландшафта является биологическая продуктивность.

Эволюция ландшафтов

Необратимые смены ландшафта, сопровождающиеся изменением инварианта, составляют сущность развития или эволюции ПТК. Движущей силой этих процессов являются космические и тектонические факторы, вызывающие долговременные однонаправленные изменения, которые приводят к накоплению элементов новой структуры и вытеснению элементов прежней структуры. Этот постепенный процесс рано или поздно завершается сменой ландшафта, в структуре которого представлены разновозрастные элементы, отражающие отдельные этапы формирования ПТК.

По мнению И.И. Мамай (1992, с.36), в развитии ландшафта выделяются три фазы: зарождения и становления, устойчивого существования и медленного развития, смены. Новый ландшафт возникает не на пустом месте, он формируется на месте прежнего ландшафта, который вступил в фазу смены. Обычно эта фаза характеризуется изменением процессов выноса и аккумуляции твердого материала, тепло- и влагообеспеченности, миграции химических элементов, что свидетельствует о формировании новой геомы. Фаза смены постепенно переходит в фазу зарождения нового ландшафта, отличительной особенностью которого является наличие новой геомы, появление новой биоты, формирование почвенного покрова. В течение фазы устойчивого существования и медленного развития, которая длится десятки и сотни лет, формируется структура ландшафта, горизонтальные и вертикальные связи, основные свойства комплекса. Таким образом, общая тенденция направленности развития ландшафта состоит в постепенном количественном накоплении элементов новой структуры. Конечным результатом этого процессам является качественный скачок – смена одного ландшафта другим.

Еще в первой половине ХХ века Б.Б. Полынов и Л.С. Берг указывали, что в ландшафте присутствуют разновозрастные элементы. Б.Б. Полынов предложил различать реликтовые, консервативные и прогрессивные элементы, наличие которых подчеркивает сложный и длительный путь развития ландшафта. Реликтовые элементы сохранились от прошлых эпох, они позволяют восстановить историю формирования ландшафта. В зоне ледниковой аккумуляции реликтовыми элементами выступают формы рельефа (моренные холмы, камы, озы, друмлины), геологические отложения (моренные, озерно-ледниковые, водно-ледниковые и др.), образованные деятельностью ледников и их талых вод, элементы гидрографической сети (долины прорыва), погребенные почвы, отдельные виды растительности (понтийская азалия). Консервативные элементы характеризуют современные условия и структуру ландшафта: его климат, поверхностные воды, почвенно-растительный покров, морфологическое строение. Прогрессивные черты – появившиеся в недалеком прошлом элементы, указывающие тенденцию развития того или иного ландшафта. Примеры прогрессивных элементов: эрозионные формы рельефа, минерализация и сработка торфа на осушенных торфянниках, проникновение степных видов растений в луговые сообщества пойм Припяти и Днепра.

Накопление разновозрастных элементов и наиболее глубокие трансформации ландшафтов запечатлены в истории их формирования.

История формирования природных ландшафтов в антропогене. По многочисленным данным (В.П. Гричук, Н.А. Махнач, Л.Н. Вознячук, А.В. Матвеев) в конце плиоцена в средней части Русской равнины произошло изменение климата от теплого субтропического к умеренному холодному. Вследствие этого господствовавшая растительность листопадных широколиственных лесов (тургайская флора) обогатилась представителями хвойных пород, что привело к формированию хвойно-широколиственных лесов, давших начало зональному типу ландшафтов Беларуси. В предледниковое (брестское) время эти леса приобрели близкий к современному облик, который и сохранился, постепенно обедняясь термофильными элементами растительности, от одного межледниковья к другому.

Плейстоцен характеризуется ритмичным чередованием холодного и теплого климата, что сопровождалось сменой ледниковых и межледниковых эпох. Это обстоятельство имело первостепенное значение для формирования ландшафтов Беларуси, отличительной чертой которых выступает разновозрастность литогенной основы и биоты. Образование геомы происходило преимущественно в эпохи оледенений, биоты – межледниковий и в голоцене. Литогенная основа, как более устойчивая, испытывала в результате оледенений лишь частичную перестройку. Биоценозы же при наступлении ледников полностью разрушались и затем вновь восстанавливались в межледниковые эпохи. Эти события существенно повлияли на пространственную дифференциацию природных ландшафтов.

Основой формирования геомы ландшафтов в антропогене явилась дочетвертичная поверхность, представлявшая денадуционную равнину с высотами менее 100 м, сложенную осадочными породами девона, мела, палеогена и неогена. В предледниковое время эта монотонная равнина заселялась сосновыми и березовыми лесами. При потеплении в них появлялись некоторые широколиственные (дуб, бук, липа) и элементы плиоценовой флоры, при похолодании теплолюбивые виды исчезали, леса изреживались и чередовались с суходольными лугами. Если учесть, что речная сеть была слабо развитой (существовали только водотоки наиболее крупных рек), а эрозионная деятельность незначительной, можно заключить, что на территории Беларуси господствовали однообразные ландшафты лесного типа, не имеющие внутренней дифференциации.

Первое материковое оледенение (наревское) преобразовало литогенную основу и изменило характер поверхности. В рельефе стали преобладать обширные пологоволнистые зандровые равнины, среди которых появились невысокие моренные образования, сформировавшие цоколи большинства современных возвышенностей. В результате следующего (березинского) оледенения поверхность приобрела четкое трехъярусное строение: самые низкие абсолютные отметки (50 – 70 м) занимали озерно-ледниковые и озерно-аллювиальные низины, на высотах около 100 м господствовали зандровые равнины, к участкам с отметками 100 – 130 м тяготели моренные возвышенности. Таким образом, в результате двухкратного оледенения ранее однообразная геома лесных ландшафтов оказалась расчлененной на три высотно-ландшафтных ступени. Это означает, что внутри типа ландшафтов появились необходимые предпосылки для формирования низменных, средневысотных и возвышенных групп родов ландшафтов.

Важную роль в усложнении пространственной организации ландшафтов сыграли днепровское и сожское оледенения, положившие начало формированию литогенной основы некоторых родов ландшафтов южной и центральной Беларуси (холмисто-моренно-эрозионных, вторично-моренных, моренно-зандровых, камово-моренно-эрозионных). Формирование геомы родов ландшафтов северной Беларуси (холмисто-моренно-озерных, камово-моренно-озерных) связано, главным образом, с деятельностью поозерского ледника. В это же время произошло формирование второй и третьей террас на крупных реках бассейна Черного моря (геома аллювиальных террасированных ландшафтов). Из пылеватого материала, принесенного из ледниковой области, сформировалась геома лессовых ландшафтов.

Конец сожского оледенения характеризуется энергичным врезанием рек, что привело к формированию густой речной сети. Этот процесс продолжался в муравинском межледниковье и в период поозерского оледенения в его перигляциальной зоне. Благодаря активной эрозионной деятельности произошло расчленение геомы родов ландшафтов, что положило начало формированию их видов.

В голоцене в связи с активизацией речной деятельности были спущены приледниковые озера и на дневную поверхность выступила геома озерно-ледниковых ландшафтов. Происходит формирование геомы пойменных ландшафтов, развитие которых продолжается и в настоящее время. Вследствие повсеместного поднятия уровня грунтовых вод широкого развития достигли процессы заболачивания и торфообразования, что послужило толчком для формирования болотных ландшафтов. Восстановилась лесная растительность, которая вновь приобрела облик широколиственно-хвойных лесов. Начиная с атлантического времени, эти леса распространились на повышенных элементах большинства современных ландшафтов. Теплый и влажный климат способствовал активизации почвообразовательных процессов, которые развивались по подзолистому типу. Пониженные пространства оказались занятыми ольшаниками и болотами, где накапливались мощные толщи (иногда до 10 м) торфа. В позднем голоцене биота ландшафтов приобрела современный облик, что дает основание считать их имеющими голоценовый возраст.

Возраст ландшафта относится к проблемным вопросам ландшафтоведения, несмотря на то, что существует несколько точек зрения по этому поводу. Первоначально существовало мнение, что возраст ландшафта совпадает с моментом формирования геологического фундамента или рельефа, т. е. литогенной основы ландшафта. Позже стали считать, что отсчет возраста ландшафта следует начинать со времени заселения территории растительностью и формирования биоценозов. Наконец, в настоящее время утвердилась идея о том, что возраст ландшафта определяется тем временем, в течение которого существует его современная структура, или, используя терминологию В.Б. Сочавы, остается неизменным его инвариант.

Приведенное многообразие мнений сводится к следующим основным позициям. Возраст ландшафта можно оценивать в двух аспектах – филогенетическом и онтогенетическом.

Филогенетический подход позволяет раскрыть историю геологической эволюции ландшафта и определить возраст литогенной основы.

Онтогенетический подход нацелен на выявление длительности существования сложившейся пространственной структуры ландшафта. Чаще всего онтогенетический возраст отождествляется с возрастом доминантных урочищ (внутри ландшафта) или доминантных видов (внутри рода ландшафтов). Таким образом, с позиции онтогенетического подхода возраст ландшафта – это продолжительность его существования в эволюционном ряду в качестве определенного структурно-динамического типа. Чем выше ранг природного комплекса, тем больше его возраст, при этом возраст одного и того же ранга может существенно изменяться.

⇐ Предыдущая16171819202122232425Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: