Биота и ее роль в структуре и функционировании ландшафта
Биота – совокупность растительности и животного мира. Биота – самый активный компонент ландшафта. По словам Владимира Ивановича Вернадского, живые организмы – самая мощная сила, преобразующая вещество на земной поверхности.
Влияние биоты на природные геосистемы стало существенным 570 млн. лет назад, когда начался фанерозой (эра явной жизни). Стал активно идти биохимический процесс фотосинтеза. С этого времени природные геосистемы существенным образом изменились под действием биоты: содержание кислорода в воздухе увеличилось в 1000 раз, сформировалась почва, кора выветривания и т. д.
93% всех видов растений и животных обитает на суше. Биомасса – количество живого вещества, обитающего в данном месте. Биомасса обычно измеряется в т/га. Биомасса земного шара составляет 2 трлн. т сухого живого вещества, из них 98% – биомасса наземных растений. Биопродуктивность – количество живого вещества, которое производят живые организмы (главным образом, зеленые растения) за год на единицу площади. Биопродуктивность земного шара составляет 170 млрд. т сухой массы в год. Из них 25–27% – водоросли, 35–37% леса суши, 25–30% травянистые, кустарниковые сообщества степей, саванн и пустынь.
По трофическим (пищевым) цепям биота делится на продуцентов, консументов и редуцентов. Продуценты – зеленые растения, которые в процессе фотосинтеза преобразуют неорганическое вещество в органическое. Консументы – живые организмы, не производящие органическое вещество, но потребляющие в пищу продуцентов. Различают консументы 1, 2 и 3-го порядков. Редуценты – главным образом микроорганизмы, разлагающие отмершее органическое вещество на минеральные составляющие.
Р. Линдэман сформулировал закон пирамиды энергии, или закон трофической пирамиды (правило 10%): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10% энергии. Этом закон отражает реализацию в биоте 2-го закона термодинамики. Остальные 90% диссипируются (рассеиваются) в окружающую среду. Так или иначе, минеральные вещества снова оказываются в почве и используются растениями для питания. Таким образом, осуществляется малый биологический круговорот. Этот круговорот частично разомкнут, т. к. часть веществ выбывает из круговорота на долгое время, например, органические вещества, образующие гумус, каустобиолиты. В каустобиолитах накапливается 0,004% биологической энергии, однако за 570 млн. лет накопилось 10 32 ккал. В настоящее время в год расходуется столько энергии, сколько было накоплено биотой за 370 млн. лет. При таких темпах использования полезных ископаемых биогенной энергии хватит на 4,5 тыс. лет.
Факторы жизни растений: свет; тепло; вода; воздух; элементы минерального питания.
Согласно закону незаменимости, для жизни растений необходимо наличие всех этих пяти факторов. По закону минимума (закону Либиха) биопродуктивность растений в наибольшей степени зависит от того фактора, который находится в минимуме.
Источник статьи: http://helpiks.org/8-598.html
4.2. Компоненты ландшафта и ландшафтообразующие факторы
В вертикальном срезе любого ландшафта прослеживаются части всех сфер географической оболочки: литосферы, атмосферы, гидросферы, биосферы и педосферы. Фрагменты этих сфер называют природными географическими компонентами или компонентами геосистем.
Совокупность компонентов литосферы, атмосферы и гидросферы часто называют геомой, а биосферы – биотой. Каждый из компонентов обычно расчленяется на элементы, характеризующие их отдельные свойства. Всякий компонент геосистемы – это довольно сложное тело. Например: вода – это не химически чистая (дистиллированная) вода, а сложные растворы и взвеси, которые вода образует в реальной природной обстановке благодаря взаимодействию с другими компонентами. Твёрдое вещество литосферы – первичные горные породы в зоне гипергенеза подвергаются механическому и химическому выветриванию, насыщаются водой, атмосферными газами и живым веществом. Особенность географических компонентов состоит в том, что в каждом из них присутствует вещество всех остальных компонентов и это придаёт им новые свойства, которыми не могло бы обладать химически чистое и физически однородное вещество. Так, влажный воздух отличается от сухого, а природные растворы от химически чистой воды.
По отношению к геосистемам географические компоненты служат структурными частями их вертикальной (радиальной, ярусной) структуры, поскольку им присуще упорядоченное, ярусное расположение внутри геосистемы.
Различным природным телам характерны свои структурные уровни организации. Так, изучение живых систем возможно на нескольких усложняющихся уровнях: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном, ценотическом. Рассмотрим отдельные географические компоненты.
Геологический фундамент. Основой, на которой формируется ландшафт, является геологический фундамент. В определении ландшафта подразумевается, что он имеет однородный геологический фундамент. Однородность по литологическому составу и характеру залегания горных пород – понятие относительное. Часто геологический фундамент опущен на значительную глубину (300–1500 м) и поэтому породы его не оказывают влияния на ландшафты. Довольно часто наиболее существенно воздействуют на ландшафт геологические отложения четвертичного периода – конечно-моренные, водно-ледниковые и древнеаллювиальные отложения. Все они разнообразны в литологическом отношении, имеют сложную контурность. Особой пестротой отличается четвертичная толща вблизи речных долин, вскрывающих более древние породы по сравнению с породами водоразделов. В пределах ландшафта геологические породы обладают относительным геологическим единством, единообразием литологии. В горных условиях, где на дневную поверхность выходят более древние породы, фундамент одного ландшафта может быть образован комплексом пород. Комплексность пород приводит к увеличению набора ПТК.
Массы твёрдой земной коры различны по генезису. Они могут быть представлены аллювиальными, пролювиальными, делювиальными, флювиогляциальными, моренными, эоловыми и другими отложениями.
Рельеф земной поверхности тесно связан с геологическим строением. В рельефе существуют свои территориальные градации: мегарельеф, макро-, мезо-, микрорельеф. Однако различие между этими категориями рельефа и уровнями иерархии геосистем не всегда легко установить. Важнее различать морфоструктуры и морфоскульптуры, которые могут быть сопоставимы соответственно с региональными и локальными геосистемами. Ландшафт приурочен к самостоятельной морфоструктуре, т.е. ему соответствует определённый геоморфологический комплекс, который связан с определённым геологическим фундаментом и однотипным характером геоморфологических процессов. Таким образом, твёрдый фундамент ландшафта – это определённая морфоструктура, приуроченная к одной геологической формации. При оконтуривании ландшафта первостепенное значение имеет генетический тип рельефа. Однако типам рельефа, как и типам четвертичных отложений, свойственна комплексность форм. Поэтому важно, чтобы рельеф был одновозрастным и сформировался в однотипных условиях, под воздействием одного и того же фактора (водно-ледниковой деятельности, речной аккумуляции, эрозионо-денудационных процессов). Особая примета ландшафта – его локализация в границах определённой морфоструктуры, чем обеспечивается оротектоническое единство геосистемы (Николаев, 2000). Ландшафт не всегда отождествляется с территорией, занимаемой однотипным геолого-геоморфологическим фундаментом. Ландшафты могут быть разными, что связано с широтно-зональными, долготно-зональными различиями климата.
Климат. Как отмечает А.Г. Исаченко, компонентом ландшафта считается определённая совокупность свойств и процессов атмосферы, которая и называется климатом. Климатические особенности являются функцией таких показателей, как: поступления солнечной радиации, температуры и влажности воздуха, количества атмосферных осадков, направления и скорости ветра. При этом первостепенное значение имеют процессы циркуляции воздушных масс, обусловливающие провинциальные особенности климата. Совокупность свойств и процессов атмосферы называется климатом. Принято выделять климатические категории: макроклимат, собственно климат, местный климат (мезоклимат), микроклимат.
За основную климатологическую единицу ландшафта С.П. Хромов принял климат ландшафта; климат урочища (особая локальная вариация климата ландшафта) понимается как местный климат, а климат фации – как микроклимат. Под макроклиматом следует понимать климат географической зоны, области. Фация (от лат. facies – лицо, облик) – это простейший ПТК, на протяжении которого сохраняется один литологический состав, однородный характер рельефа, увлажнения, микроклимата, почв и один биогеоценоз. Синонимом этого термина является «геотоп».
Полное представление о климате складывается из двух составляющих: 1) фонового климата, отражающего общие региональные черты климата, определяемые географическим положением ландшафта за счёт своеобразия получаемой инсоляции, атмосферной циркуляции, гипсометрического положения и 2) совокупности локальных климатов (мезо- и микроклимата), присущих различным урочищам и фациям.
В элементах климата очень хорошо проявляется континуальность эпигеосферы. Все климатические показатели изменяются постепенно и в пределах ландшафта варьируют в некотором диапазоне. Пока не установлены пределы возможных территориальных колебаний температуры воздуха, количества осадков, других элементов климата в границах одного ландшафта. Наблюдений по фоновому климату – совокупности показателей климата урочищ – чаще всего нет. По этим причинам климатические показатели редко используются для определения границ ландшафта.
Гидросфера. Важную роль в формировании ландшафтов играют воды. Они являются неотъемлемой частью гидросферы. Вода (гидросфера) в ландшафте представлена крайне разнообразными формами и находится в постоянном круговороте, переходя из одного состояния в другое. В.И. Вернадский природные воды рассматривал как своеобразные минералы. Он разработал их классификацию с учётом физического состояния (вода газообразная, жидкая, твёрдая); концентрации в ней солей (воды пресные, солёные, рассольные); характера водовместилищ (воды озёрные, речные, болотные и т.д.); химического состава растворённых веществ. Зональность грунтовых вод отмечена в 1914 г. П.В. Оттоцким – учеником В.В. Докучаева. Установлено влияние зональных факторов климата на формирование грунтовых вод, термического режима, минерализацию, ионный состав. Проявление закономерностей глубины залегания грунтовых вод менее очевидно – оно маскируется рельефом, литологией пород, глубиной вреза речной сети. Однако зеркало грунтовых вод в пределах разных зон, но одинаковых по положению в рельефе закономерно понижается с возрастанием сухости климата от тундры к пустыне.
В тундре грунтовые воды имеют незначительную минерализацию, гидрокарбонатно-кремнезёмный ионной состав и высокое содержание органических веществ.
В тайге грунтовые воды получают обильное атмосферное питание, глубина их залегания невелика, воды пресные, гидрокарбонатно-кальциевые и кремнезёмные со значительным количеством органических веществ. Температура вод и в тундре, и в тайге низкая, в местах многолетнемерзлотных пород – отрицательная, грунтовые воды находятся в твёрдой фазе.
В лесостепи, степи питание грунтовых вод сокращается, а расход на испарение и сток – возрастает, в связи с этим увеличивается глубина их залегания и минерализация (3–5 мг/л), ионный состав изменяется от гидрокарбонатно-кальциевого на сульфатно-натриевый, а содержание органических веществ ничтожно.
В пустынях, полупустынях атмосферное питание грунтовых вод ослабевает ещё больше. Воды тёплые, усиленно расходуются на испарение, имеют хлоридно-сульфатный, хлоридно-натриевый состав ионов.
В тропиках, субтропиках грунтовые воды обильно питаются, они пресные и тёплые, состав ионов кремнеземный, гидрокарбонатный.
Всё разнообразие природных вод тесно связано с ландшафтом. В каждом ландшафте наблюдается закономерный набор водных скоплений (текучих вод, озёр, болот, грунтовых вод, почвенных вод) и все их свойства – режим, интенсивность круговорота, минерализация, химический состав – зависят от соотношения зональных и азональных условий, от внутреннего строения самого ландшафта, состава его компонентов. Деятельность текучих, паводковых вод, вод поверхностного стока влияет на формирование и облик ландшафтов.
Биота представлена совокупностью растительных, животных организмов и микроорганизмов. Не всегда прослеживается тесная связь ландшафтов с каким-либо одним растительным сообществом. В одном и том же ландшафте встречаются сообщества различных типов растительности. Так, в каждом ландшафте таёжной зоны существует растительность лесного, болотного, лугового, а иногда и тундрового типа. Следовательно, каждый ландшафт характеризуется закономерным сочетанием различных растительных сообществ. Территории ландшафта соответствует определённый геоботанический район.
Взаимосвязь животного мира и ландшафтов находится в стадии разработки. Зоогеографы установили, что границы сообщества животных всегда совпадают с теми или иными природными ландшафтными границами или с границами антропогенно-территориальных комплексов.
В пределах фации, которой свойственна наибольшая однородность, растительность, животный мир, микроорганизмы образуют взаимообусловленную совокупность, называемую биоценозом. В урочищах и ландшафтах количественный и качественный состав биоценозов и их связь со средой усложняются.
Почвы, почвенный покров – важный компонент ПТК. Наибольшей простотой почвенного покрова характеризуется фация, почвенный покров всех других ПТК неоднородный, комплексный. В пределах одного ландшафта наблюдается сочетание нескольких типов и подтипов почв. Например: под широколиственными лесами низкогорий Приморья на склонах гор выделяются несколько подтипов бурых лесных почв: типичные, оподзоленные, оглеенные. Попытки деления компонентов ландшафта на «ведущие» и «ведомые», или на «сильные» и «слабые»
Так, по мнению А.Г. Солнцева (1960), компоненты ПТК по мере снижения их значимости для геосистем можно выстроить в следующий ряд: геологическое строение – литология – рельеф – климат – воды – почвы – растительность – животный мир. Эта точка зрения не бесспорна. В.Б. Сочава считал, что тепло, влага и биота – «критические компоненты» геосистемы, т.к. они определяют энергетику и динамику. А.А. Крауклис (1979) выделяет три группы компонентов по их специфическим функциям в геосистеме: 1) инертные (минеральный субстрат и рельеф); 2) лабильные (воздушные и водные массы), выполняющие обменные и транзитные функции; 3) активные (биота) как фактор саморегуляции, восстановления, стабилизации геосистемы.
Существует и другое мнение: компоненты не могут рассматриваться как определяющие факторы формирования ландшафта. Такими факторами следует считать неравномерный приток солнечной радиации, вращение Земли, тектонические движения, циркуляцию атмосферы. Правильнее было бы говорить об энергетических факторах, определяющих зональность и азональность ландшафтов.
Источник статьи: http://sci-book.com/landshaftovedenie/komponentyi-landshafta-landshaftoobrazuyuschie-34107.html
9.Значение биоты в структуре и функционировании ландшафта.
По отношению к ландшафту считается, что биота — наиболее активный и критический компонент ландшафта.
Активное влияние биоты зародилось 570 лет назад. Природные геосистемы изменились. Особая важная роль принадлежит растениям. На суше обитает 93 % всех растений и животных.
Б — кол-во живого вещества, обитающего в данном местообитании (тайга)
Биопродуктивность всего земного шара равен 170 млрд. тонн в год в расчете на сухую массу (27% — водоросли, 35 — 37 % — леса суши, 35 — 30% — травянистые и кустарниковые сообщества степей, пуснынь и саванн)
Во всех ландшафтах по показателям Б и П преобладает биомасса.
13 вопрос.ландшафтно-географические поля и нуклеарные геосистемы. Ландшафтные экотоны.
Ландшафтно-географическое поле- сфера вещественно-энергетического и информационного влияния одних геосистем на другие. Каждая геосистема обладает своим полем, разным по площади и влиянии на смежные геосистемы.
Поля по своей природе:
-геофизические(пр поле горного хрепта)
-геохимические(пр поле пухлого солончака)
-гидрогеологические(пр грунтовые воды у подножя гор)
Нуклеарые географические поля разного рода накладываются друг на друга.В частности, наиболее сильные нуклеарные поля создают вокруг себя город.Принцип удаления: чем на большее расстояние удоляется латеральное воздействие,тем больше расхода энергии он требует.
Претположим мы имеем геосистему,которая обладает мощным вещественным воздействием на другие.(Москва и подмосковье) Следовательно, нуклеарная система состоит из ландшафтного ядра с большим потенциалом и окружающих его пограничных слоев. Они соединены латеральными связями.
Пример нуклеарной системы Чернобыльская АЭС.Системы мощного антропогенного воздействия именуются импактными.
Принцип векторного убывания: вещественно-энергетическое воздействие геосистемы или ядра на смежные территории, ослабление по мере удаления от ядра.
Ландшафтный экотон- переходная полоса или зона между смежными природными геосистемами. Чем более контрастны геосистемы, тем ярче выражен экотон. Пример: берег моря, зона лесостепи. Они могут быть: локальные, региональные и даже планетарные.
В пределах экотонов большое разнообразие видового и ценотичекого разнообразия биоты- опушечный эффект.
Функции ландшафтного экотона:
1 буферная ф, гашение сигналов.
2 мембранная ф, избирательное пропускание.
3 трансляционная ф, транзит потоков.
14 Вопрос. Ландшафтные катены.
Латеральные вещественно- энергетические геосистемые связи образуют единсва в нутрии и снаружи ландшафта. Такие единства, сопряженные круговоротами, потоками веществ- парагенетические системы. Если она сформирована однонаправленным потоком- вектарная. В ней всегда можно увидеть направление. Такая векторная система способствует установлении направлении миграции веществ во всех компонентах ландшафта. Парагенетические системы могут быть разной размерности.
Ландшафтная катена- векторная парагенетическая система, представленная соединенных друг с другом природных геосистем, объединенных потоком веществ и энергии, от водораздела до местного базиса эрозии. Чаще базис- река, озеро.
Главный фактор катены- поверхностный, внутрипочвенный и грунтовый сток. Катена- каскадная геосистема, всегда имеет ряд ступеней или ярусов, перемещение веществ с верху вниз. Совокупность катен- бассейная система.
3 звена катены: элювиально- денудационный, транзитный, аккумулятивный.
Пример катены Центрального Казахстана: 1 надпойменно- терраовый ландафт, 2 полугидроморфные и гидроморфные ландшафты, днища речных долин 3 аквальные геосистемы.
Стоит отменить что в верхнем слое катены проявляется эрозия почвы,а в нижнем скопление химических загрязнителей.
Источник статьи: http://studfile.net/preview/7617894/page:6/
