Лекция 9-10. Функциональные и энергетические связи ландшафта

План лекции:

9.1. Связи в ландшафтных геосистемах;

9.2.Влагооборот в ландшафте;

9.3. Геохимический круговорот в ландшафте;

9.4. Биологический круговорот в ландшафте;

9.5. Энергетика в ландшафте.

Связи в ландшафтных геосистемах.

Любая функционирующая и развивающаяся система содержит в качестве каркаса устойчивую совокупность элементов (компонентов) и связи между ними. Они определяют взаимную или одностороннюю зависимость свойств разных природных компонентов друг от друга, целостность и специфику ландшафтных геосистем.

Возникающие связи между природными комплексами называются горизонтальными, или латеральными.

Связи между компонентами геосистем называются вертикальными, в геосистемах они, как правило, не очень жесткие и носят преимущественно вероятностный (корреляционный) характер. Осуществляются они в виде разномасштабных круговоротов или потоков, связывающих между собой как отдельные звенья геосистем, так и их самих, в единый планетарный ландшафтный комплекс (сферу).

В ландшафтах можно выделить несколько типов межкомпонентных и других связей в зависимости от их носителей, направленности и влияния на другие геосистемы.

По носителям связи подразделяются на следующие виды (Житин, 2003):

а) вещественные, хорошо проявляющиеся в приуроченности растительных сообществ к определенным поверхностным отложениям (в средней полосе это пески – со- сновые боры; в аридной зоне это песчаные–псаммофитные или каменистые – петрофитные пустыни).

б) трофические – это пищевые цепи, по которым наряду с минеральными элементами передается и энергия, заключенная в органическом веществе.

в) информационно-организационные проявляются в структуризации одного компонента под влиянием других компонентов. Например, изменения структуры растительного покрова из-за смены состава пород или структурных элементов рельефа.

По характеру компонентов, которые они связывают:

а) абиотические, или физико-химические, господствующие в геоме, особенно на первых этапах зарождения новых ПТК;

б) биокосные связи – между биотическими и абиотическими компонентами ландшафтов, например, в почвах и ландшафтах в целом (геомы и биоты);

в) биотические связи – господствующие в подсистеме биоты;

г) информационно-организационные связи преобладают на высших уровнях ландшафтной организации эпигеосферы – в культурных ландшафтах.

По направленности действия выделяют:

а) прямые связи – это непосредственное первичное влияние одного компонента на другой, например влияние количества атмосферных осадков на сток рек;

б) обратные связи – реакция одного компонента на воздействие на него другого (например, падение температуры воздуха ниже 0 °С ведет к выпадению осадков в виде снега, что увеличивает альбедо земной поверхности, вследствие этого еще больше понижаются температуры воздуха.

В зависимости от ответных реакций среди обратных связей выделяются положительные и отрицательные.

Положительные обратные связи усиливают первичное, прямое воздействие одного компонента на другой. Например, понижение температуры воздуха – снег – увеличение альбедо – дальнейшее понижение температуры воздуха. Они ведут к трансформации и даже разрушению геосистем. Однако на некотором уровне трансформации геосистем положительные обратные связи переходят в отрицательные. В результате геосистема вначале стабилизируется, а затем вновь начинает прогрессивно развиваться, т. е. отрицательные обратные связи стабилизируют геосистемы.

Отрицательные обратные связи с ответной реакцией компонента, наоборот, сдерживают, нейтрализуют прямые воздействия. Например, усиление потоотделения у животных и транспирации у растений при жаркой погоде стабилизирует температурный режим организма;

Таким образом, многочисленные связи можно объединить в две группы: связи взаимодействия и развития.

Связи взаимодействия представлены в геосистемах связями между объектами: растительностью и животными, растительностью и почвами, климатом и водами и т. д. При антропогенном воздействии возникают новые связи преобразования, когда в результате взаимодействия двух или нескольких объектов последние переходят в новое состояние.

Связи развития определяются общей тенденцией эволюции,   которая    может быть спонтанной или обусловленной внешними по отношению к данной системе факторами.

Совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации вещества и энергии в геосистеме называется ее функционированием.

Функционирование ландшафта представляет собой совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации вещества и энергии, которая слагается из множества элементарных процессов, имеющих физико- механическую, химическую или биологическую природу.

Функционирование геосистем обеспечивают круговороты веществ: абиотический (геологический) и биотический (биологический).

Биологический – это круговорот питательных веществ между растениями и горными породами, превращающимися в почву. Он включает поступление из почв, горных пород и атмосферы в организмы химических элементов, синтез органического вещества и возвращение химических элементов в почву с ежегодным опадом растительных остатков.

Абиотический складывается из круговорота воздушных масс или газов, вод во всех формах (жидкая, парообразная, твердая), масс литосферы в твердом или растворенном виде.

В ландшафте абиотические потоки вещества в значительной мере подчинены воздействию силы тяжести и в основном осуществляют его внешние связи. Ландшафтно-географическая сущность абиотической миграции вещества литосферы состоит в том, что с нею осуществляется латеральный перенос материала между ландшафтами и их морфологическими частями и безвозвратный вынос вещества в Мировой океан. Значительно меньше (в сравнении с биогенным обменом) участие абиотиче- ских потоков в системе внутренних (вертикальных, межкомпо- нентных) связей в ландшафте.

Вещество литосферы мигрирует в ландшафте в двух ос- новных формах: 1) в виде геохимически пассивных твердых продуктов денудации – обломочного материала, перемещаемого под действием силы тяжести вдоль склонов, механических примесей в воде (влекомые и взвешенные наносы) и воздухе (пыль); 2) в виде водорастворимых веществ, т. е. ионов, подверженных перемещению с водными потоками и участвующих в геохимических (и биохимических) реакциях.

 

Главные источники поступления вещества в ландшафты:

вулканы (излияние лавы на поверхность, выбросы обломочного магматического материала и др.);

космос – падение метеоритов и осаждение космической пыли (оценивается примерно в 10 млн т в год);

атмосферные осадки. По мере удаления от морских побережий вглубь суши минерализация осадков увеличи- вается – от 10 г/л и менее до 20–30 и более. Изменяется и состав ионов: в приокеаничсских районах преобладают ионы хлора и натрия, в континентальных – карбонаты, сульфаты, кальций и магний. В вулканических районах наблюдаются дожди с минерализацией до 250 мг/л и высоким содержанием сульфатов, хлора и натрия.