Лекция 6. Биокосная подсистема ландшафта

План лекции:

6.1. Почва, как «биокосное тело»

6.2. Почвенный покров и гумус

6.3. Педосфера и свойства саморазвития

Тесный синтез компонентов природы на поверхности земли выразилось в формировании почвы (- особом природном образовании). Почва является вполне самостоятельным «естественно-историческим сформировавшимся телом (- сформулировал понятие В. В. Докучаев, основоположник почвоведения), которое выражает исторические региональные процессы деятельности растительных и животных организмов, хозяйственная деятельность человека, климата, грунта и других факторов. В. И. Вернадский (- ученик В. В. Докучаева) в своем учении о биосфере отмечал, что «всякая почва есть характерное биокосное тело», т. е. продукт взаимодействия между биотической (растения, животные) и абиотической (горные породы, воздух, вода) средой. Основополагающая отличительная особенность ландшафтной сферы состоит в том, что она состоит из множества экосистем. Каждая экосистема состоит из живого компонента-организма (- организатора) и среды соприкосновения. По Коробскому (-2001) выделяют следующие экосистемы низшего уровня организации: 1) биогенные (- состоят из организатора системы – живого организма, обитающего на живом организме: лишайники на деревьях); 2) органогенные (-экосистемы, живой организм которых живет на мертвом органическом веществе (сапрофиты): грибы на перегное, естественные дрожжи соке; 3) биокосные (-организмы живые, которые обитают в субстрате и связанные своим происхождением с абиотическими субстратами биосферы (биогеоценозами), которые и составляют биосферу.

Почва (-твердое биокосное тело) обладает свойствами плодородия, изменчивости свойств, связанной с функционированием живых организмов, климатическими и погодными циклами. Биокосные системы по своему предназначению и природе являются
санитарами планеты, которые перерабатывают отходы жизнедеятельности человека и самой природы в новые ее формы. Почва и ландшафт имеют такое же соотношение, как ландшафт и биоценоз. Ландшафт содержит почвы разных типов и комбинаций, которые подчинены морфологическому строению ландшафта и  соответствует одному
почвенному району. В процессе формирования толщи почвы (- почвообразующей материнской породы) она делится на почвенные горизонты, совокупность которых
образует почвенный профиль. Каждый почвенный горизонт отличается однородностью минералогического и химического состава, морфологических, физических и других признаков (структура, окраска, содержание веществ и др.). Важнейшим показателем плодородия почвы служит гумус, который находится в ее верхних горизонтах в разных
количествах.

Гумус (от лат. humus – земля, почва) – высокомолекулярные темноокрашенные органические вещества почвы. Одной из главных особенностей почв является
способность накапливать в верхних горизонтах не только элементы минерального питания растений, но и биогенную энергию, заключенную в гумусе и разлагающемся органическом веществе. Содержание гумуса и элементов минерального питания (азота, фосфора, калия и др.) определяет плодородие почвы.
Средняя мощность почвенного слоя, состоящего из разных почвенных горизонтов, обычно колеблется от 1 до 1,5 м. На Земле наблюдается большое разнообразие почв,
представленное зональными типами, отличающимися строением почвенного профиля, структурой, содержанием гумуса и плодородием. Например, в засушливых областях развиваются светло-каштановые, бурые пустынные, сероземные и другие почвы, а в субтропиках под влажными лесами – желтоземы и красноземы. Своеобразен почвенный покров в горных системах. Почвенный покров и гумусовая оболочка суши, мелководий и шельфа представляют собой общепланетарное образование – педосферу, подобную литосфере, гидросфере и атмосфере, с которыми живое вещество планеты образует
биосферу планеты.

Педосфера – это общеземная биоэнергетическая и биогеохимическая система, обладающая способностью саморазвития, самоуправления и обеспечивающая
существование растений, животных и микроорганизмов, а так же воспроизводство биомассы живого вещества. Именно эти особенности почвенного покрова создают
плодородие. Образование почвенного покрова в естественных условиях генетически неразрывно связано с растительностью, другими компонентами ландшафта, и особенно с постоянным притоком солнечной энергии. Она фотосинтетически связывается в виде фитобиомассы, накапливается и сохраняется в форме почвенного органического вещества (корни, детрит, гумус) и биогенного органоминерального мелкозема. Педосфера (почвенный покров) возникла и развилась на суше и мелководьях параллельно с возникновением жизни и становлением биосферы, начиная с докембрия и особенно после девона, когда растения завоевали сушу. Почвы прошлых эпох многократно погребались или разрушались геологическими процессами (горообразование, вулканизм, оледенения, эрозия, смыв, переотложение и т. д.). Древние почвы, продукты их разрушения (мелкозем, растворы, органическое вещество) в результате этих процессов участвовали в формировании осадочных отложений, атмосферы и гидросферы. Почвообразовательные процессы обладают высокой быстротечностью, большой приспособляемостью и способностью к самосохранению, развитию и расширенному воспроизводству
видов и массы биогенного вещества. По этим причинам современный почвенный покров является в целом сравнительно молодым образованием, по абсолютному возрасту порядка от столетий и нескольких тысячелетий до 1–2 миллионов лет. Поэтому каждый компонент ландшафта по-своему ценен и незаменим. Между ними существует настолько тесная
взаимосвязь, что каждый из них является продуктом внутреннего взаимодействия, а кроме того, воздействия внешних по отношению к ландшафту факторов. Поэтому ни
климат, ни литогенная основа не представляют собой ведущих факторов дифференциации. Ими являются неравномерный приток солнечной энергии, вращение Земли, циркуляция атмосферы, тектонические движения.

Лекция 7. ГЕОСИСТЕМА, ЛАНДШАФТЫ И ИХ СВОЙСТВА.

План лекции:

7.1. Свойства ландшафта;

7.2. Типы развития геосистем;

7.3. Вопросы для закрепления темы лекции

7.1. Свойства ландшафта;

Работы по организации благоустройству ландшафтов (мелиорации, рекультивации, очистке) сводятся к выстраиванию и последующим управлением их свойствами. К примеру, тепловую насыщенность почв ландшафтов можно регулировать (увеличить или уменьшить) способность отражать поверхности почвенного покрова. Выделяют общесистемные, межсистемные и внутренние свойства ландшафтов, а также свойства компонентов природы, образующих геосистемы (Колбовский, 2007).

К общесистемным свойствам относятся эмерджентность (наличие у системы таких свойств, которые не наблюдаются ни у одного элемента в отдельности), сложность (характеризуется числом элементов системы, количественно выражается их логарифмом), разнообразие (характеризуется числом видов элементов) и структурность, характеризующая организацию системы, ее сложность и разнообразие элементов.

К межсистемным свойствам ландшафта относятся: степень обособленности друг от друга, контрастность и четкость его границ; характер связей с другими ландшафтами (прямые или обратные, круговороты), устойчивость к внешним воздействиям; формы межландшафтной организации, механизмы саморегуляции. Внутренние свойства ландшафта следующие:

1) Целостность – его внутреннее единство, определенная независимость от окружающей среды. Это качество геосистемы возникает в результате взаимодействия и взаимообусловленности ее компонентов. Целостность проявляется: а) в относительной автономности и устойчивости геосистем к внешним воздействиям; б) в наличии объективных границ; в) в упорядоченности структуры; г) в большой тесноте внутренних связей по сравнению с внешними. Целостность геосистемы определяет реакцию всех компонентов геосистемы при воздействии, в том числе и антропогенном, на любой ее компонент.

2) Открытость – геосистемы обмениваются энергией и веществом с другими геосистемами.

3) Функционирование – внутри геосистемы идут непрерывные процессы преобразования и обмена веществом, энергией и информацией (круговороты);

4) Продуцирование биомассы – синтез органического вещества первичными продуцентами – зелеными растениями. 

5) Способность почвообразования – земные ландшафты образуют особое природное тело – почвы, которые обладают плодородием, т.е. способностью создавать условия для жизни растений и других организмов;

6) Структурность – геосистемы обладают определенным расположением ее частей и характером их соединения; различают вертикальную (ярусную) структуру как взаиморасположение компонентов и горизонтальную (латеральную) структуру как упорядоченное расположение геосистем низшего ранга;

7) Динамичность – способность изменяться под действием периодически меняющихся внешних факторов без перестройки структуры, что обеспечивает гибкость геосистемы, ее «живучесть»; проявляется она при суточных, сезонных, годовых и многолетних циклах изменения солнечной радиации;

8) Устойчивость – способность восстанавливать или сохранять структуру и другие свойства при изменении внешних воздействий;

9) Способность развиваться – эволюционное изменение приводит к коренной перестройке структуры, появлению новых геосистем; скорость изменения зависит от их ранга: быстрее изменяются фации, затем урочища, местности, время изменения ландшафтов и их групп измеряется геологическими масштабами.

 

7.2. Типы развития геосистем;

 

Выделяют несколько типов развития геосистем: 1. Равновесный режим, когда в геосистеме преобладают устойчивые связи, не испытывающие большой нагрузки и поддерживающие систему в относительно неизменном состоянии. 2. Периодический режим, когда геосистема находится в колебательном (маятниковом) состоянии. Происходит периодическая смена состояний геосистемы, но в пределах одного инварианта. При таком колебательном режиме максимальную нагрузку испытывают связи саморегуляции, периодически возвращающие систему в исходное состояние; 3. Переходный режим, при котором геосистема переходит из одного равновесного состояния в другое, он свидетельствует о постепенном изменении устойчивых взаимосвязей (эффект скачка); 4. Тренд – направленное развитие. При таком развитии резко возрастает роль прямых связей, характерных для однонаправленного движения, что приводит к прогрессирующему накоплению тех или иных веществ, элементов. Кроме этого выделяют обобщенные свойства компонентов природы: 1) Проводимость – способность природного тела пропускать сквозь себя потоки вещества и энергии; 2) Барьерность – локальное нарушение проводимости, приводящее к ускорению или замедлению потоков веществ и круговоротов в целом; 3) Емкость – способность природного тела вмещать и удерживать определенное количество вещества или энергии при равновесии всех действующих сил.