Структура и свойства геосистем

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Декабря 2011 в 19:10, лекция

Краткое описание

2.1. Геосистемы – структура и свойства;
2.2. Природные компоненты как составные части ландшафта.
2.3. Система связей в ПТК (геосистеме).
2.4. Вертикальная и горизонтальная структура ландшафтов.
2.5. Классификация фаций и урочищ.

Вложенные файлы: 1 файл

2 Структура и свойства геосистем.doc

— 164.00 Кб (Скачать файл)

   2. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА  ГЕОСИСТЕМ

   2.1. Геосистемы – структура и свойства;

   2.2. Природные компоненты как составные части ландшафта.

   2.3. Система связей в ПТК (геосистеме).

   2.4. Вертикальная и горизонтальная структура ландшафтов.

   2.5. Классификация фаций и урочищ. 

   2.1. Геосистемы – структура и свойства

    Свойства (целостность, открытые системы, обмен и преобразование вещества и энергии). Важнейшим свойством всякой геосистемы является ее целостность. Это значит, что систему нельзя свести к простой сумме ее частей. Из взаимодействия компонентов возникает нечто качественно новое, чего не могло бы быть в механической сумме рельеф + климат + вода и т. д. К особым новым качествам геосистемы следует отнести ее способность продуцировать биомассу. Биологическая продуктивность - это результат «работы» своего рода сложного природного механизма, в котором участвуют все компоненты геосистемы, включая энергетический компонент - солнечную энергию. И не случайно количество (а также качество) ежегодно продуцируемой биомассы изменяется в строгом соответствии с характером географического комплекса. В степной зоне оно выше, чем в тундровой или пустынной, на карбонатных породах выше, чем на бескарбонатных, в долинах выше, чем на междуречьях, и т. д.

    Своеобразным  «продуктом» наземных геосистем и одним из ярких свидетельств их реальности и целостности служит почва. Если бы солнечное тепло, вода, материнская порода и организмы просто сосуществовали на одном месте, но не взаимодействовали, не функционировали как единый сложный механизм, никакой почвы не могло бы быть.

    Целостность геосистемы проявляется в ее относительной автономности и устойчивости к внешним воздействиям, в наличии объективных естественных границ, упорядоченности структуры, большей тесноте внутренних связей в сравнении с внешними.

    Геосистемы  относятся к категории открытых систем; это значит, что они пронизаны потоками энергии и вещества, связывающими их с внешней средой. Среда геосистемы образована вмещающими системами более высоких рангов, в конечном счете - эпигеосферой (среда последней - космическое пространство и подстилающие глубинные части земного шара).

    В геосистемах происходит непрерывный  обмен и преобразование вещества и энергии. Более сложный вопрос о наличии и роли информационного обмена в геосистемах. При широком толковании понятия «информация» его можно применить и к географическому комплексу. Но и при более узком и строгом значении этого слова надо признать, что информационные связи в геосистеме присутствуют, поскольку одним из ее компонентов является биота, которой присущ обмен информацией.

    Всю совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации энергии, вещества, а также информации в  геосистеме можно назвать ее функционированием. Функционирование геосистемы осуществляется по законам механики, физики, химии и биологии. С этой точки зрения геосистема есть сложная (интегральная) физико-химико-биологическая система. Функционирование геосистем слагается из трансформации солнечной энергии, влагооборота, геохимического круговорота, биологического метаболизма и механического перемещения материала под действием силы тяжести.

    Структура геосистемы — сложное, многоплановое понятие. Ее определяют как пространственно-временную организацию (упорядоченность) или как взаимное расположение частей и способы их соединения.

    Пространственный аспект структуры геосистемы состоит в упорядоченности взаимного расположения ее структурных частей. Последние, в свою очередь, рассматриваются двояко - как компоненты и как субсистемы, т. е. подчиненные геосистемы низших рангов. Таким образом, в природном территориальном комплексе, как и во всей эпигеосфере, следует различать структуру вертикальную (или радиальную) и горизонтальную (или латеральную). Первая выражается в ярусном расположении компонентов, вторая - в упорядоченном расположении ПТК низших рангов. Но понятие структуры предполагает не просто взаимное расположение составных частей, а способы их соединения. Соответственно различаются две системы внутренних связей в НТК вертикальная, т. е, межкомпонентная, и горизонтальная, т. е. межсистемная. Те и другие осуществляются путем передачи вещества и энергии (отчасти также информации).

    Примерами вертикальных системообразующих потоков могут служить выпадение атмосферных осадков, их фильтрация в почву и грунтовые воды, поднятие водных растворов по капиллярам почвы и материнской породы, испарение, транспирация, опадение органических остатков, всасывание почвенных растворов корневой системой растений. К горизонтальным потокам, связывающим между собой отдельные ПТК в границах территориальных единств высших рангов, относятся водный и твердый сток, стенание холодного воздуха по склонам, перенос химических элементов из водоемов на суходолы с биомассой птиц и насекомых (комаров) и др.

    Структура геосистемы имеет помимо пространственного  и временной аспект. Составные части геосистемы упорядочены не только в пространстве, но и во времени. Достаточно вспомнить о снежном покрове - это специфический временный (сезонный) компонент многих геосистем, присутствующий в них только зимой. С другой стороны, зеленая масса растений в умеренных широтах присутствует и «работает» только в теплое время года. Таким образом, в понятие структуры геосистемы следует включить и определенный, закономерный набор ее состояний, ритмически сменяющихся в пределах некоторого характерного интервала времени, которое можно назвать характерным временем или временем выявления геосистемы. Таким отрезком времени является один год: это тот минимальный временной промежуток, в течение которого можно наблюдать вес типичные структурные элементы и состояния геосистемы.

    Все пространственные и временные элементы структуры геосистемы составляют ее инвариант. Инвариант — это совокупность устойчивых отличительных черт системы, придающих ей качественную определенность и специфичность, позволяющих отличить данную систему от всех остальных.

   Инвариант – это совокупность устойчивых отличительных черт системы, придающих ей качественную определенность и специфичность, позволяющих отличить данную систему от всех остальных.

   Устойчивость  и изменчивость – два важных качества геосистемы, находящиеся в диалектическом единстве.

   2.2. Природные компоненты как составные части ландшафта, понятие «природные факторы».

   В каждом ландшафте как бы в вертикальном разрезе представлены части всех сфер географической оболочки – литосферы, атмосферы, гидросферы, биосферы. Фрагменты этих сфер называют природными компонентами. По Н.А. Солнцеву (1963), компоненты литосферы – земная кора, атмосферы – воздух, гидросферы – воды, биосферы – растительность и животный мир. В.С. Преображенский (Охрана ландшафтов. М., 1982, с. 96) компонентами ландшафта считает горные породы, воздух, поверхностные и подземные воды, почвы, растительность и животный мир.

   Компоненты  обычно расчленяются на элементы, характеризующие их отдельные свойства или состояния. Элементами земной коры, например, выступают горные породы, их литологический состав, тектонический режим, характер поверхности (рельеф) ПТК; элементами воздуха – содержание водяного пара, аэрозолей; растительности – ярусы растительных сообществ. Элементы ландшафта формируются в процессе развития и взаимодействия сфер, который направлен на постоянное усложнение свойств природных компонентов. Так, почва есть продукт взаимодействия литосферы и компонентов биосферы в определенных климатических условиях, рельеф – производное литосферы, гидросферы, атмосферы и частично биосферы, микроклимат – режим состояний атмосферы при взаимодействии ее с рельефом и растительностью. Следовательно, компоненты занимают как бы промежуточное положение между элементами и ПТК, что, по мнению А.Г. Исаченко (1991) позволяет рассматривать их как первичный уровень организации вещества в пределах географической оболочки. Ввиду того, что природные компоненты выступают частями вертикальной структуры ПТК, последние образуют вторую, более сложную ступень организации вещества, Вместе с тем существует определенная соразмерность между рангом ПТК и уровнем территориальной дифференциации компонента. Очевидно, например, что компонент фации отличается от характера этого же компонента в урочище, а последний не идентичен компоненту ландшафта.

   Рассмотрим  кратко роль и структуру компонентов  и элементов в вертикальном строении ландшафта.

   Основой формирования ландшафта всегда выступают  горные породы. В пределах Русской платформы обнаруживается достаточно сложная картина распространения тектонических структур и геологических пород различного времени и генезиса образования. Фундамент выходит на поверхность на территории щитов, выступах и поднятиях и погружается до 13000 м в синклинальных впадинах и прогибах. Кристаллические породы данного структурного этажа перекрыты осадочными отложениями палеозоя, мезозоя, кайнозоя и мало сказываются на формировании ландшафтов.

   Наиболее  существенна в этом плане роль четвертичных отложений. Они имеют  мощность от 20 до 500 м и более, развиты повсеместно, разнообразны в литологическом и генетическом отношении, характеризуются сложной контурностью, часто сменяют друг друга. В пределах ландшафта отложения должны обладать генетическим единством и единообразием литологического состава. Однако в области ледниковой аккумуляции однотипные породы редко занимают значительные пространства. Гораздо чаще имеет место комплекс отложений разного типа: конечно-моренные образования и камовые или озовые пески, древнеаллювиальные пески и эоловые, что приводит к увеличению набора ПТК.

   Рельеф  представляет собой элемент литосферы, тесно связанный с геологическими породами и тектоническими структурами. В основных чертах геоморфологии Русской платформы унаследованы особенности ее доантропогенового рельефа. Почти все возвышенности приурочены к поднятиям поверхности коренных пород, а низменности – к депрессиям. Это находит отражение в вертикальной дифференциации ландшафтов. Общий характер поверхности определяется также комплексом мезо- и микроформ рельефа и современными геоморфологическими процессами, которые изменяются в зависимости от зоны оледенения. Например, в зоне валдайского оледенения рельеф свежий, слабо переработанный процессами эрозии и денудации. В границах московского оледенения преобладает денудация, вблизи речных долин – эрозия, а в долинах – аккумуляция. Под совокупным воздействием этих процессов поверхность моренных возвышенностей и равнин часто приобретает увалистый характер, склоны холмов становятся пологими, появляются овраги и балки. В зоне днепровского оледенения рельеф формируется под влиянием денудации, эрозии и аккумуляции (речной, эоловой). Вследствие этого он отличается выровненностью, монотонностью.

   Внутри  ландшафта рельеф характеризуется  относительным генетическим единством. Таким свойством обладают типы рельефа, которым, как и типам четвертичных отложений, свойственна достаточно высокая степень комплексности. Поэтому важно учитывать возраст рельефа и формирование его в однотипных условиях под влиянием одного и того же фактора (водно-ледниковых потоков, речной аккумуляции, стадиальной остановки ледника). Разнообразие мезо- и микроформ рельефа сказывается на усложнении горизонтального строения ландшафта.

   Важную  роль в ландшафте играет климат. Климатические особенности территории формируются под воздействием множества показателей – прихода и расхода солнечного тепла и влаги, циркуляции воздушных масс, температуры и влажности воздуха, направления и скорости ветров. Основные метеорологические показатели изменяются с севера на юг, и это изменение является главной причиной смены широтных ландшафтных зон. Некоторое влияние на климатические особенности оказывает рельеф: на возвышенностях средняя месячная температура воздуха на 0,3–0,5° ниже, а сумма осадков на 50–150 мм больше, чем на окружающих равнинах. Климатические контрасты углубляют и подчеркивают проявления вертикальной дифференциации ландшафтов.

   Все метеорологические показатели, регистрируемые метеостанциями и геофизическими обсерваториями, характеризуют местный климат. Понятие «местный климат» наиболее соответствует климату ландшафта. В зависимости от рельефа, растительности, наличия или отсутствия водоемов в местном климате обнаруживаются существенные различия, обозначаемые как микроклимат. В системе ландшафт–местный климат–микроклимат закономерность остается прежней: чем больше комбинаций микроклиматов в ландшафте, тем сложнее его горизонтальное строение.

   Специфические функции выполняют в ландшафте  поверхностные и грунтовые воды. При обилии озер формируются особые, свойственные только этой территории ландшафты (холмисто-моренно-озерные, моренно-озерные). Эрозионная и аккумулятивная деятельность русловых вод также приводит к появлению специфических ПТК (пойменных, террасовых), что связано с историей формирования речной долины. Роль грунтовых вод ощущается в ландшафте повсеместно. Имеют значение глубина их залегания, наличие или отсутствие связи с атмосферными осадками, химический состав, скорость течения, область питания. Все эти особенности отражаются в степени увлажнения и дренированности территории. Различают интенсивно, умеренно, слабо дренированные и недренированные ПТК. Уменьшение степени дренированности приводит к заболачиванию территории и формированию болотных ландшафтов. Пестрота увлажнения существенно усложняет горизонтальное строение ландшафтов.

   Почвенный покров – важный компонент ПТК, хотя в некоторых ПТК (в горных странах, Антарктиде) он может отсутствовать. В значительно большей мере, чем рассмотренным компонентам и элементам ландшафта, почве присуща пространственная изменчивость и комплексность. Даже в ландшафтной зоне, которую характеризуют, как правило, одним типом почвы, распространены почвы еще нескольких типов. В пределах ландшафта наблюдаются сочетания почв 2–3 типов, 4–6 подтипов. Повышение степени комплексности почвенного покрова следует рассматривать как проявление усложнения внутреннего строения ландшафта. Наибольшая комплексность почв присуща ландшафтам зоны валдайского оледенения.

Информация о работе Структура и свойства геосистем