Ландшафтоведение ответы на вопросы. Ландшафтоведение. Закон минимума, оптимума, максимума

• Название: Закон минимума, оптимума, максимума
• Анкор: Ландшафтоведение ответы на вопросы
• Дата: 10.06.2020
• Размер: 101.85 Kb.
• Имя файла: Ландшафтоведение.docx
• Тип: Закон; #129265
• страница: 3 из 3

Вопрос 98. Понятие о функционирование геосистем. Поток солнечной энергии и влагооборот, биогеоцикл, гравигенные процессы, их основные составляющие. Антропогенные вмешательства в энергетические балансы геосистем.

Для познания структуры ландшафта следует в первую очередь четко определить все его составные части, а затем изучить ";механизм"; их взаимосвязей, паятуя при этом о динамическом подходе.

В ландшафте, как мы знаем, различаются две системы внутренних связей – вертикальные и горизонтальные (латеральные), причем межкомпонентные (вертикальные) связи как бы опосредо­ваны через латеральную структуру ландшафта, через сопряжение входящих в него элементарных геосистем.

Совокупность процессов перемещения, обмена и трансформа­ции вещества и энергии в геосистеме мы называли ее функционирова­нием, функционирование ландшафта – интегральный процесс; близкий смысл А.А.Григорьев вкладывал в понятие ";единый физико-географический процесс";.

Функционирование ландшафта слагается из множества элемен­тарных процессов, имеющих физико-механическую, химическую или биологическую природу.

Влагооборот – важная составная часть механизма взаимодейст­вия между компонентами геосистем и между самими геосистемами, его можно определить как одно из главных функциональных звеньев ландшафта. Другим звеном является минеральный обмен, или геохи­мический круговорот. В совокупности влагооборот и минеральный обмен (вместе с газообменом) охватывают все вещественные потоки в геосистеме. Но перемещение, обмен и преобразование вещества сопровождаются поглощением, трансформацией и высвобождением энергии – массообмен тесно связан с энергообменом, который также следует рассматривать как особое функциональное звено ландшафта.

Интенсивность влагооборота и его структура (соотношение отдельных составляющих) специфичны для разных ландшафтов и зависят прежде всего от энергообеспеченности и количества осадков, подчиняясь зональным и азональным закономерностям.

Абсолютные величины внешнего влагообмена хорошо увязываются с общими зонально-азональными закономерностями циркуляции атмосферы: наиболее обильное поступление внешних осадков (и соответственно наиболее интенсивный вынос воды из ландшафта) наблюдается в экваториальных широтах, а также в муссонных тропиках и субтропиках, затем в приокеанических областях пояса западного воздушного переноса. Наиболее слабые входные и выходные потоки влаги свойственны внутриконтиненталь-ным областям и особенно поясу тропической пассатной циркуляции.

Обобщенным показателем внутриландшафтного влагообо­рота можно считать суммарное испарение.

Биогеохимический цикл, или ";малый биологический кругово­рот";, – одно из главных звеньев функционирования геосистем. В основе его – продукционный процесс, т.е. образование органического вещества первичными продуцентами – зелеными растениями, которые извлекают двуокись углерода из атмосферы, зольные элементы и азот

- с водными растворами из почвы.

Важнейшие показатели биогенного звена функционирования

- запасы фитомассы и величина годичной первичной продукции, а также количество спада и аккумулируемого мертвого органического вещества. Для оценки интенсивности круговорота используются производные показатели: отношение чистой первичной продукции к запасам фитомассы, отношение живой фитомассы к мертвомуорганическому веществу и др. Для характеристики вклада биоты в функционирование геосистем особенно важны биогеохимические показатели: количество элементов питания, потребляемых для созда­ния первичной биологической продукции (емкость биологического круговорота) и их химический состав, возврат элементов с спадом и закрепление в истинном приросте, накопление в подстилке, потеря на выходе из геосистемы и степень компенсации на входе.

Продуктивность биоты определяется как географическими факторами, так и биологическими особенностями различных видов.

С величиной первичной биологической продуктивности непосредственно связана емкость биологического круговорота веществ. Хотя количество вовлекаемого в оборот минерального вещества зависит от биологических особенностей различных видов, размещение этих видов в значительной мере подчинено географи­ческим закономерностям.

Абиотические потоки вещества в ландшафте в значительной мере подчинены воздействию силы тяжести и в основном осущест­вляют внешние связи ландшафта. Ландшафтно-географическая сущность абиотической миграции вещества литосферы 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 (в сравнении с биогенным обменом) 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.

Функционирование геосистем сопровождается поглощением, преобразованием, накоплением и высвобождением энергии.

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 биохимический метаболизм, а кроме того, циркуляция воздушных масс и др. Можно сказать, что все вертикальные связи в ландшафте и многие горизонтальные так или иначе, прямо или косвенно связаны с трансформацией солнечной энергии.

Обеспеченность солнечной энергии определяет интенсивность функционирования ландшафтов (при равной влагообеспеченности), а сезонные колебания инсоляции обуславливают основной -годичный – цикл функционирования.

Преобразование преходящей солнечной радиации начинается с отражения части ее от земной поверхности. Потери радиации на отражение широко колеблются в зависимости от характера поверхности ландшафта.

Подавляющая часть полезного тепла, поглощаемого земной поверхностью, т.е. радиационного баланса, затрачивается на испарение (точнее, на эвапотранспирацию) и на турбулентную отдачу тепла в атмосферу, иными словами – на влагооборот-и нагревание воздуха.

На другие тепловые потоки в ландшафте расходуется лишь небольшая часть радиационного баланса.

Преобразование энергии может служить одним из показателей интенсивности функционирования ландшафта. Интенсивность функционирования ландшафта тем выше, чем интенсивнее в нем внутренний оборот вещества и энергии и связанная с ним созидающая функция, которая выражается прежде всего в биологической продуктивности. В свою очередь, все перечисленные процессы определяются соотношением теплообеспеченности и увлажнения.

Изменчивость ландшафтов обусловлена многими причинами, она имеет сложную природу и выражается в принципиально различ­ных формах.

Прежде всего следует различать в ландшафтах два основных типа изменений, которые Л.С.Берг еще более полувека назад назвал обратимыми и необратимыми.

Изменения первого типа не приводят к качественному преобра­зованию ландшафта, они совершаются, как отметил В. Б. Сочава, в рамках одного инварианта, в отличие от изменений второго типа, которые ведут к трансформации структур, т.е. к смене ландшафтов. Все обратимые изменения ландшафта образуют его динамику, тогда как необратимые смены составляют сущность его развития.

Под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определенный промежуток времени.

Динамика ландшафта (от греч. dynamis – сила). Термин прочно вошел в географи­ческую литературу в последние десятилетия. Однако содержание его быстро менялось. Еще недавно под динамикой ландшафта понима­ли любые изменения свойств ландшафта: функционирование ландшафта и его эволю­цию.

В последние годы в ходе решения научных за­дач, связанных с охраной природы, обнаружи­лась необходимость разделения понятий дина­мика и развитие (эволюция) ландшафта. Дина­мика – лишь одно из понятий, характеризую­щих происходящие в ландшафте изменения. Оно занимает срединное положение в цепочке понятий, отражающих различные типы измене­ния: «функционирование» – «динамика» – «эво­люция».

Под динамикой ландшафта понимают изме­нения ландшафта, не сопровождающиеся изме­нениями его структуры, т. е. происходящие в рамках единого инварианта. «Понятие о динамике геосистемы целесообразно ограни­чить представлением о движении ее переменных состояний, подчиненных одному инва­рианту...» (Сочава, 1978, с. 293).

Динамические изменения участвуют в подго­товке перемены структуры ландшафта, но не тождественны ей. Примерами динамиче­ских изменений служат серийные ряды фаций, сукцессионные смены, смены состояний ланд­шафтов, связанные со сменами его социально-экономических функций.

Динамика часто проявляется в РИТМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ – повторе­ние во времени определенных процессов в ландшафтах или во всей географической оболочке.

Ритмические процессы могут проходить в равные промежутки времени (например, сме­на дня и ночи, времен года) и приводят к из­менению состояния атмосферы, биоты и дру­гих компонентов. Здесь ритмические процессы являются элементом функционирования геоси­стем.

К ритмическим относят и процессы, повто­ряющиеся через неравные промежутки време­ни, например глобальные процессы поднятия и опускания суши, трансгрессии и регрессии морей, чередование ледниковых и межледни­ковых периодов. Такие процессы приводят к эволюции геосистем, ландшафтов.

Говорят о «циклических» и «периодических» ритмических процессах.

Анализ тенденций естественной и антропоген­ной динамики ландшафта-существенная часть прогноза его состояний в проектах и планах рационального использования природных ре­сурсов и охраны окружающей среды.

Таким образом, динамика ландшафта – очень емкое и многоплановое понятие, одно из узловых в ландшафтоведении. С динамикой связаны многие другие свойства геосистем. С одной стороны, динамика по существу перекрывается с функционированием: высокочастотные динамичес­кие колебания – до года включительно – относятся к функционирова­нию, а колебания с более длительным временным диапазоном можно рассматривать как многолетние и вековые флюктуации функциони­рования. С другой стороны, динамика имеет близкое отношение к эволюции и развитию, хотя вовсе не тождественна им: в ходе динами­ческих изменений закладываются тенденции будущих коренных трансформаций ландшафта, на чем в дальнейшем нам предстоит остановиться особо. Динамика ландшафта диалектически связана с его устойчивостью: именно обратимые динамические смены указывают на способность ландшафта возвращаться к исходному состоянию, т.е. на его устойчивость.

По степени изменения чаще всего выделяют группу слобоизмененных, измененных, сильно измененных (природных) ландшафтов.

По характеру последствий принято разли­чать ландшафты: культурный ландшафт – соз­нательно измененный хозяйственной деятель­ностью человека для удовлетворения своих потребностей, постоянно поддерживаемый че­ловеком в нужном для него состоянии, спо­собный одновременно продолжать выполнение функций воспроизводства здоровой среды. Противоположностью культурного выступает акультурный ландшафт, возникающий в ре­зультате нерациональной деятельности или не­благоприятных воздействий соседних ланд­шафтов. К акультурным относят ландшафты, утратившие способность выполнять функции воспроизводства здоровой среды (в том числе и психофизиологических свойств). Крайним членом в этом ряду выступают деградиро­ванные ландшафты, потерявшие способность выполнять какую-либо функцию.

Главные особенности культурного ландшафта с геоэко­логической позиции выражаются в следующем: а) гармонизация природной, социальной и производственной подсистем; б) оп­тимальное и устойчивое функционирование; в) минимизация деструктивных процессов; г) здоровая среда обитания; д) наличие постоянного мониторинга; е) антропогенная регуляция, охрана и уход; ж) высокое художественное достоинство пейзажного облика.

Вопрос 131. Почва как компонент биосферы и средообразующая система агроландшафтов.

Почвенный покров образует на земной планете особую биогеохимическую оболочку, охватывающую сушу и мелководья. Организмы (растения, животные, микробы) и почвы составляют сложные экологические системы — биогеоценозы, выполняющие в биосфере планеты важнейшие функции, которые обеспечивают само существование жизни. Это непрерывно текущий процесс биогенного накопления, трансформации и перераспределения энергии, поступающей от Солнца на Землю, поддержание на планете общемирового круговорота химических элементов, особенно таких биофилов, как кислород и водород, углерод и азот, фосфор и сера, кальций, магний и калий, медь, цинк и кобальт, йод и др. Система организмы ↔ почва осуществляет эти функции путем создания растительного органического вещества, используемого травоядными, зообио-масса которых потребляется многочисленными звеньями паразитов, хищников, некрофагов, почвенных беспозвоночных и микробов. Почвенный гумус — этот наиболее существенный результат почвообразовательного процесса — является одним из последних звеньев пищевых цепей от фотосинтезированного органического вещества до конечных продуктов его минерализации: воды и углекислоты, аммиака, нитратов и окислов азота, сероводорода и метана, простых окислов железа, алюминия и кремния, карбонатов, сульфатов, фосфатов.

Можно считать, что преобладающая доля живого вещества суши и потенциальной биогенной энергии сосредоточена в почвенном покрове Земли, в ее гумусовой оболочке. Почвенный покров, особенно гумус суши и мелководий служат общепланетарным аккумулятором и распределителем энергии, прошедшей через фотосинтез растений, и универсальным экраном, удерживающим в биосфере важнейшие биофильные элементы (углерод, азот, фосфор, серу, кальций, калий), защищая их этим путем от геохимического стока в Мировой океан.

Итак, синтез, превращение, разрушение и минерализация органических веществ, аккумуляция энергии и перераспределение ее в процессах питания организмов, избирательное поглощение химических элементов и концентрирование их через пищевые цепи в почве и в природных водах — вот те главнейшие общепланетарные функции, которые выполняет в биосфере система организмы ↔ почва. Однако почвенный покров и связанные с ним организмы осуществляют на Земле еще ряд важнейших функций, составляющих звенья все того же мирового биологического круговорота веществ. Почвеннорастительный покров — это приемник атмосферных осадков, выпадающих на континентах; он играет определяющую роль в сложившемся на Земле балансе пресных водных масс, в формировании стока и химического состава воды на суше. Почвенный покров служит местообитанием бесчисленных форм и индивидуумов низших организмов, которые потенциально не менее полезны для человека, чем организмы высшие. Наконец, почвенный покров вместе с его микромиром играют роль универсального биологического адсорбента, пурификатора и нейтрализатора загрязнений, минерализатора остатков любых органических веществ суши. Именно благодаря этой функции почвенного покрова в биосфере человечество так долго ( в историческом смысле) полагалось на «самоочищение природы» от тех отбросов и отходов, которые растущее население и хозяйство отдавали во внешнюю среду.

Величина естественной продуктивности биогеоценозов определяется особенностями географической среды (свет, тепло, влага, воздух), свойствами почвенного покрова и репродуктивными — вегетативными способностями растений. В первом приближении она может быть измерена годичным приростом биомассы растений

Почвенный покров — важнейшая форма природных ресурсов суши. Условия, в которых формировались современные почвы, частью неповторимо исчезли, частью сильно изменились, но значение почв для человека и общества непрерывно возрастает. Это основа прогресса человечества и повышения уровня жизни людей.

Но воздействие человека на почвы далеко не всегда гармонирует с законами их жизни, динамики и продуктивности, и в результате почвы истощаются, деградируют, приобретают отрицательные свойства, разрушаются или исчезают полностью (эрозия, пыльные бури, засоление, слитизация и окаменение). Так как почвенные ресурсы нашей планеты не беспредельны, а ограничены пространством суши, эффективное использование земельного фонда при условии его сохранения как компонента окружающей человека биосферы — важнейшая проблема современности.

Аграрный ландшафт выделяется накоплением различных отходов при выращивания продовольственных культур и выпаса сельскохозяйственных животных, а так и за счет отходов, образующихся в процессе производства строительных материалов и удобрений из природного сырья. Отходы растительного и природно-сырьевые происхождения представляют собой нетоксичные высокодисперсные соединения с примесью различных неразложившихся органических и минеральных веществ. Особенности их физического состояния обуславливает высокая дисперсность, представленная системой частиц коллоидных веществ, распределенных в различных средах. Коллоиды природно-сырьевых отходов характеризуются малой скоростью диффузии, не проникают через тонкопористые мембраны клеточных структур, отличаются весьма неравновесной нерастворимостью и специфичностью химического состава. Так фосфогипсу свойственна почти вся таблица Д.И. Менделеева. Органические отходы выделяются высокой концентрацией органических веществ. Основными свойствами дисперсных систем всех отходов являются молекулярные взаимодействия частиц, способные агрегироваться в различные коагуляционные формы.

Почва образует особую геосферу на земле – педосферу, или почвенный покров Земли, являясь одновременно важным компонентом биосферы. Главные глобальные функции почвы: 1. Обеспечение жизни на Земле. Почва- следствие жизни и условие ее существования. 2. Почва – важный фактор обеспечения взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности. 3. Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы. 4. Регулирование биосферных процессов. 5. Аккумуляция активного органического вещества и связаннолй с ним энергии. Существует много различных определений понятия «почва»: Почва – естественноисторическое органо-минеральное биокосное тело, сформировавшееся в особых условиях климата и рельефа под влиянием живых и мертвых организмов в гравитационном поле Земли, обладающее плодородием. Или: почва – обладающая плодородием сложная полифункциональная многофазная поликомпонентная открытая структурная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени. Почву отличает от горной породы в первую очередь плодородие, реализуемое в урожае сельскохозяйственных культур в результате совокупного действия отдельных свойств и почвенных процессов. Почва формируется из горной породы в результате совокупного действия факторов почвообразования.