Динамика и оптимизация ландшафтов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 
Федеральное государственное бюджетное образовательное высшего учреждение профессионального образования 
«Тульский государственный университет»

 

Кафедра «Геоинженерии и кадастра»

 

Контрольно курсовая работа

по дисциплине

ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЕ

на тему:

«ДИНАМИКА И ОПТИМИЗАЦИЯ ЛАНДШАФТОВ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 Выполнил: ст.гр.321691

                 Чистяков Д.А.

Проверил: Струков В.Б.

 

 

 

 

 

Тула 2012

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………....3

1. Функционирование ландшафтов……………………………………………….….…...4
2. Основные особенности функционирования……………………………………….….12
3. Генетико-динамическая классификация ландшафтов……………….…………..…..14
4. Оптимизация ландшафтов………………………………………………………...…...18

Заключение……………………………………………………………………………………...21

Список использованной литературы……………………………………………………..…...22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Ландшафт –  это конкретная территория,  однородная по своему происхождению  и истории развития,  неделимая  по зональным и азональным признакам, обладающая единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом,  общим климатом,  единообразным сочетанием гидротермических условий,  почв,  биоценозов и,  следовательно,  харак- терным набором простых геокомплексов (фаций, урочищ).

Понятие «функционирование» ПТК имеет двоякий смысл: это и совокупность всех процессов перемещения, обмена и трансформации вещества и энергии в ПТК (Исаченко, 1991), и раздел ландшафтоведения, в задачи которого входит познание механизма функционирования и его результатов (создание биомассы, почв и т. д.)

Функционирование (движение вещества и энергии) обусловлено  сходством природных компонентов  внутренней и внешней среды ПТК. Если бы не было функционирования, не было бы и целостности объектов, природные  компоненты не взаимодействовали бы друг с другом. В процессе функционирования идет преобразование временных ПТК, приводящее к появлению новых (ландшафтных единиц) и обеспечивается их однородность-разнородность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Функционирование ландшафтов

Функционирование  (от латинского function – деятельность)  ланд- шафта – устойчивая последовательность постоянно действующих про- цессов обмена и преобразования вещества,  энергии и информации, обеспечивающая сохранение состояния ландшафта в течение значительного промежутка времени. В процессе функционирования геосистемы создается динамическое равновесие основных ее параметров. Несмотря на постоянные изменения температуры, влажности и других энергетических, вещественных и информационных характеристик, основные параметры структуры удерживаются на относительно постоянном уровне, испытывая лишь периодические колебания. Функционирование носит цикличный, и поэтому обратимый характер. Каждый цикл имеет свою продолжительность во времени (суточные, сезонные и многолетние циклы). В период циклов осуществляется функционирование ландшафтов посредством круговорота и трансформации солнечной энергии, влагооборота, газооборота и газообмена, миграции химических элементов, биологического метаболизма и т.д. Так, могут быть ночные и дневные фазы в суточном цикле, осенние, зимние, весенние и летние – в сезонном цикле. При этом ландшафт и его морфологические части приобретают свойства, которые зависят от динамической фазы того или иного цикла и выражаются в определенном состоянии.

Функционирование геосистем имеет квазизамкнутый характер,  т.е.  форму круговоротов с годичным циклом. Степень замкнутости цикла может сильно варьировать,  представляя важную характеристику ландшафта.  От интенсивности внутреннего энергомассообмена зависят многие качества ландшафта, в частности его устойчивость к возмущающим внешним воздействиям (Исаченко, 1991).

Основные процессы, протекающие  в ландшафте и характеризующие  его функционирование.

Влагооборот.

Сложная система водных потоков  пронизывает ландшафт. Посредством  потоков влаги происходит основной минеральный обмен между блоками  ландшафта,  а также преимущественно  осуществляются внешние вещественные связи геосистемы.  Перемещение влаги сопровождается формированием растворов, коллоидов и взвесей, транспортировкой и аккумуляцией химических элементов;  подавляющее большинство геохимических (в том числе биогеохимических)  реакций происходит в водной среде.

Схематично влагооборот в ландшафте представлен на рисунке 23.

                                      поступление извне 220

Рис. 23. Схема влагооборота в широколиственном лесу (в мм) (по А.Г. Исаченко, 1991)

Ежегодный запас влаги,  обращающейся в ландшафте,  составляют атмосферные осадки – жидкие и  твердые, а также вода, поступающая  в почву за счет конденсации водяного пара. Часть осадков перехватывается  поверхностью растительного покрова  и, испаряясь с нее, возвращается в атмосферу;  в лесу некоторое  количество стекает по стволам деревьев и попадает в почву. Влага, непосредственно  выпадающая на поверхность почвы, частично уходит за пределы ландшафта с  поверхностным стоком и затрачивается  на физическое испарение, остальное  количество фильтруется в почвогрунты. Небольшая доля воды расходуется на абиотические процессы в почве, участвует в гидратации и дегидратации, часть почвенно-грунтовой влаги выпадает из внутреннего оборота(подземный сток); при иссушении почвы влага поднимается по капиллярам и может пополнить поток испарения. В большинстве ландшафтов почвенные запасы влаги в основном всасываются корнями растений и вовлекаются в продукционный процесс.

 

 

 

Таблица 1

Основные элементы водного  баланса ландшафтов в различных  природных зонах, мм/год (по А.Г. Исаченко, 1991)

Ландшафты	Осадки	Испарение	Сток
Тундровые восточноевропейские	500	200	300
Северотаежные восточноевропейские	600	300	300
Среднетаежные восточноевропейские	650	350	300
Южнотаежные восточноевропейские	675	400	275
Подтаежные:
восточноевропейские	700	450	250
западносибирские	550	475	75
Широколиственнолесные:
западноевропейские	750	525	225
восточноевропейские	650	520	130
Лесостепные:
восточноевропейские	600	510	90
западносибирские	425	410	15
Степные восточноевропейские	550	480	70
Полупустынные казахстанские	250	245	5
Пустынные:
туранские	150	150	0
тропические североафриканские	10	10	0
Субтропические влажные  лесные восточно
азиатские	1600	800	800
Саванновые:
опустыненные североафриканские	250	240	10
типичные североафриканские	750	675	75
влажные североафриканские	1200	960	240
Влажные экваториальные:
центральноафриканские	1800	1200	600
амазонские	2500	1250	1250

 

Биогенный круговорот веществ.

Биогеохимический цикл, или  «малый биологический круговорот», - одно из главных звеньев функционирования геосистем.  В основе его лежит продукционный процесс, т.е. образование органического вещества первичными продуцентами (зелеными растениями). Около половины создаваемого при фотосинтезе органического вещества окисляется до С02 при дыхании и возвращается в атмосферу. Оставшаяся фитомасса –первичная продукция, частично поступает в трофическую цепочку - потребляется растительноядными животными и далее плотоядными животными, а частично отмирает. Органическая масса после отмирания разрушается животными-сапрофагами, бактериями, грибами, актиномицетами. В конечном счете, мертвые органические остатки минерализуются микроорганизмами. Важнейшие показатели биогенного звена функционирования – запасы фитомассы и величина годовой первичной продукции, а также количество опада и аккумулируемого мертвого органического вещества. Продуктивность биоты определяется как географическими факторами, так и биологическими особенностями различных видов.

Важнейшие показатели биогенного звена функционирования - запасы фитомассы и величина годовой первичной продукции, а также количество опада и аккумулируемого мертвого органического вещества. Продуктивность биоты определяется как географическими факторами, так и биологическими особенностями различных видов (табл. 2).

Таблица 2

Запасы и продуктивность фитомассы плакорных сообществ различных зон и подзон (по А. А. Исаченко, 1991)

Зоны (подзоны)	Фитомасса, т/га	Продукция, т/га в год
Полярные пустыни	1,6	0,2
Арктическая тундра	5	1
Субарктическая тундра	25	3
Лесотундра	60	4
Северная тайга (темнохвойная)	125	5
Средняя тайга (темнохвойная)	250	6,5
Южная тайга (темнохвойная)	300	8
Подтайга западносибирская	220	12
Широколиственные леса восточноевропейские	350	12
Широколиственные леса новозеландские	400	15
Луговые степи европейско-сибирские	17	19
Типичные суббореальные степи	10-13	10-13
Сухие суббореальные степи	6	5
Пустыни суббореальные	4	1,2
Пустыни тропические	1,5	0,5
Влажные субтропические леса	450	24
Субтропические секвойевые леса	>1000 (до 4250)	до 27
Саванны типичные	40	12
Сезонно-влажные саванновые леса	200	16
Влажные экваториальные леса	500	30-40

 

 

 

Абиотическая  миграция веществ.

Абиотические потоки вещества в ландшафте в значительной мере подчинены воздействию силы тяжести  и в основном осуществляютвнешние связи ландшафта. В отличие от биологического метаболизма абиотическая миграция не имеет характера круговоротов,  поскольку гравитационные потоки однонаправлены,  т.е.  необратимы.  Ландшафт-но-географическая сущность абиотической миграции вещества состоит в том, что с нею осуществляется латеральный перенос материала между ландшафтами и между их морфологическими частями и безвозвратный вынос вещества в Мировой океан. Значительно меньше участие абиотических потоков в системе внутренних  (вертикальных,  межкомпонентных) связей в ландшафте. Вещество литосферы мигрирует в ландшафте в двух основных 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 составляющие функционирования природных и измененных человеком геосистем - обмен энергией и ее трансформация. Функционирование геосистем сопровождается поглощением, преобразованием, накоплением и высвобождением энергии. Связи между компонентами геосистем реализуются в энергетических потоках путем передачи энергии и часто неразделимы с вещественными. Осуществляются они

одновременно с потоками воздуха, воды, твердых масс, с перемещением живых организмов.

Функционирование геосистем (круговорот веществ, почвообразование, деятельность живых организмов) невозможно без постоянного притока энергии. В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным компонентам геосистемы, которые могут многократно вступать в круговорот, энергия может использоваться только один раз, т.е. имеет место однонаправленный поток энергии через геосистему.

Первичные потоки энергии  поступают в ландшафт извне - из космоса и земных недр. Важнейший из них - лучистая энергия Солнца, поток которой по плотности многократно превышает все другие источники. Для функционирования ландшафта солнечная энергия наиболее эффективна; она способна превращаться в различные иные виды энергии - прежде всего в тепловую, а также в химическую и механическую. За счет солнечной энергии осуществляются внутренние обменные процессы в ландшафте, включая влагооборот и биологический метаболизм, а также циркуляция воздушных масс и др. Можно сказать, что все вертикальные связи в ландшафте и многие горизонтальные прямо или косвенно связаны с трансформацией солнечной энергии.