Лекция №6 Структура и функционирование ландшафта Структура ландшафта
Понятие структуры ландшафта имеет три аспекта, соответствующие трем этапам развития и усложнения этого понятия. Первоначальное представление сводилось к тому, что под структурой понималось взаимное расположение составных частей. В том представлении заключен лишь чисто пространственный аспект структуры. При дальнейшем развитии понятия возник его функциональный аспект, который требует обращать внимание на способы соединения частей системы, т.е. на внутренние системообразующие связи. Однако представление о структуре ландшафта осталось статичным, пока не появился третий, динамический, или временной , аспект, т.е. структура ландшафта стала рассматриваться не только как некоторая организованность его составных частей в пространстве, но и как упорядочность смены его состояний во времени.
Таким образом, для познания структуры ландшафта следует в первую очередь четко определить все его составные части, а затем изучить « механизм» их взаимосвязей , не забывая при этом о динамическом подходе . Если представить структурную модель ландшафта в виде графа , то вершины последнего будут соответствовать структурным частям , а ребра- связям между ними.
Структурная модель ландшафта существенно отличается от модели фации своей многоплановостью, или полисистемностью (по выражению В.С.Преображенского). Структурными элементами фации служат ее географические компоненты, а пространственная упорядочность структуры ( мы пока не будем касаться динамического аспекта) выражается в закономерном расположении компонентов по вертикали и существовании между ними вертикальных же потоков вещества и энергии. Изучение горизонтальной (плановой ) внутрифациональной структуры, вообще говоря, не относится к задачам ландшафтоведения и географии.
В ландшафте различают 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. Локальные геосистемы разных порядков служат элементами латеральной структуры ландшафта, его блоками или субсистемами. Следовательно, латеральная, или горизонтальная, структура ландшафта – это то же, что морфологическая структура.
Что касается вертикальной структуры ландшафта, то ее составными частями обычно принято считать отдельные географические компоненты – твердый фундамент, почву, биоту, и т. д. Поскольку своими предельными (однородными) пространственными подразделениями они представлены в составе фации, ландшафт выступает как некоторая сложная интегральная система элементарных вертикальных структур. Однако если говорить о функциональном подходе к структуре, то анализ межкомпонентных связей не есть единственно возможный путь.
Во - первых, далеко не всегда достаточно рассматривать каждый компонент как единое и неделимое целое, и в анализ приходится вовлекать определенные части, или элементы, компонентов которые по отношению к геосистеме представляют структурно-функциональные подразделения второго порядка. Так, для понимания роли биоты в ландшафтном «механизме», в системе географических связей, важно различать три функционально разнокачественные (трофические) группы фрагментов – продуценты, консументы и редуценты. Далее рассматривая функционирование в ландшафте основной, наиболее активной части биоты, представленной зелеными растениями, важно вычленить из нее всю совокупность ассимилирующих органов, а также подземную часть (корни) и массу транспортно-скелетных органов. Специфическую роль в ландшафтной структуре играет мертвое вещество, сосредоточенное в подстилке, хотя в традиционном перечне географических компонентов подстилка отсутствует и обычно присоединяется к почве на правах ее нулевого горизонта.
Во - вторых, компоненты в общепринятом значении этого слова, строго говоря, не вполне соответствуют составным частям вертикальной структуры ландшафта, которые должны иметь упорядоченное расположение в вертикальном профиле геосистемы в виде ярусов, или горизонтов. Поэтому предпринимались попытки расчленить геосистему по вертикали на особые структурные части - «хорогоризонты», или «геогоризонты».
Согласно Н.Л. Беручашвили, элементарными структурно-фунциональными частями ПТК служат так называемые геомассы - качественно разнородные тела, характеризующиеся определенной массой, специфическим функциональным назначением, а также скоростью измерения во времени и (или) скоростью перемещения в пространстве, таковы аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы (массы мертвого органического вещества), литомассы, ледомассы, гидромассы. Геомассы отличаются от компонентов большей вещественной однородностью. Например, под недомассой подразумевается не почва, а только почвенный мелкозем вместе с гумусом, т.е. органоминеральная смесь, куда не входят почвенная влага, почвенный воздух, скелетная часть почвы, корни растений и почвенные животные. Под аэромассой имеется в виду «сухой воздух», т.е. смесь атмосферных газов без водяного пара и других примесей. Таким образом, компонент геосистемы в обычном понимании - это более сложное образование, чем геомасса; в нем присутствует элементы всех геомасс, но одна из них преобладает, служит его основным субстратом.
Однородные слои в пределах вертикального профиля ПТК, характеризующиеся специфическими наборами и соотношениями геомасс, Н.Л. Беручашвили называет геогоризонтами. Основные из них: аэрогоризонт, аэрофитогоризонт (приземной слой атмосферы, пронизанный растениями), мортаэрогоризонт (с растительной ветошью), снежный горизонт, ледогоризонт, лито горизонт. Каждый из них может быть подразделен в зависимости от количественного соотношения геомасс на горизонты второго порядка (например, в аэрофитогоризонте – горизонты с кронами, транспортно-скелетными органами, травяным ярусом, моховым покровом; в ледогоризонте - с разным содержанием почвенной влаги и корней).
Надо заметить, что понятия «геомассы» и «геогоризонты» разработаны применительно к элементарной геосистеме-фации и, следовательно, к изучению первичных вертикальных связей в ландшафте. Поскольку геомассы и геогоризонты специфичны для разных фаций, установить их единую систему для ландшафта как целого практически невозможно, и поэтому традиционные компоненты сохраняют более универсальное значение при структурно-функциональном изучении геосистем разных уровней.
Состав и взаимное расположение частей – важные элементы понятия о структуре ландшафта, но сами по себе они еще не объясняют способа соединения частей т.е. того, что составляет главное в представлении о структуре. Между геосистемами и между их блоками существует крайне многообразные связи, которые можно классифицировать по их физической природе, направленности, значимости, тесноте, устойчивости и другим признакам. Первооснову этих связей составляет обмен энергией, веществом, а также информацией. Геосистемы пронизаны вещественно-энергетическим потоками разного происхождения и разной мощности. Следует различать потоки внешние (входные и выходные) и внутренние. Считается, что собственно системообразующие значение имеет внутренние потоки (т.е. потоки между блоками системы), которые по своей интенсивности намного превосходят внешние. Как уже отмечалось, известны два типа внутренних связей (потоков)- вертикальные и горизонтальные, последние играют организующую роль в интеграции простых геосистем в более сложные (геохоры).
Связи между частями системы могут быть односторонними и двусторонними, прямыми и обратными. При этом, по-видимому, помимо обмена веществом и энергией особую роль играют сигнальные формы связи, пока еще недостаточно изученные. Как известно, обратные связи бывают положительными и отрицательными.
При положительной обратной связи процесс, вызванный действием того или иного фактора, сам себя усиливает. Примером может служить образование лавин (отсюда название – лавинообразное усиление процесса). При отрицательной обратной связи начавшийся процесс сам себя гасит. Так оледенение возникает в результате воздействия климата при определенных гидротермических условиях, но ледниковый покров создает антициклон, ведущий к уменьшению осадков, питания ледника и его дальнейшего развития. Аналогичные явления можно наблюдать в формировании и развитии озер, болот, оврагов. С отрицательными обратными связями связана способность геосистем к саморегулированию. Таким образом, существо взаимосвязей в ландшафте не исчерпывается простой передачей вещества или энергии между компонентами или подчиненными геосистемами топологического уровня; вещественно-энергетические потоки подвергаются преобразованию (трансформации), входные воздействия вызывают различные ответные реакции в каждом блоке геосистемы, при этом последняя приобретает новые качества.
Совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации вещества и энергии в геосистеме мы назвали ее функционированием, функционирование ландшафта интегральный природный процесс (близкий смысл А.А. Григорьев вкладывал в понятие «единый физико-географический процесс»).