Эволюция природных геосистем. Метахронность их структуры. «Память» ландшафта
В ландшафтной оболочке действуют два важнейших параметра – ландшафтное пространство и ландшафтное время. Каждый ПТК есть историческое образование. Ландшафты являются открытыми геосистемами и, следовательно, меняются под воздействием факторов внешней среды. Важнейшие факторы, обеспечивающие эволюцию ландшафта:
1. Климатический фактор.
2. Геолого-геоморфологический фактор.
18–20 тыс. лет назад на территории Среднерусской возвышенности был максимум похолодания. 5–7 тыс. лет назад наблюдался климатический оптимум голоцена, широколиственные леса были распространены вплоть до Белого моря. Таким образом, ландшафты средней полосы существенно менялись с течением времени.
Основные эпохи голоцена:
1. 10–7,7 тыс. лет назад – ранний голоцен, бореальная эпоха – холодные, сухие условия.
2. 7,7–4 тыс. лет назад – атлантическая эпоха – климатический оптимум.
3. 4–2,5 тыс. лет назад – суббореальная эпоха – небольшое похолодание, иссушение климата, бореальные леса заменились тайгой.
4. 2,5–0 тыс. лет назад – субатлантическая эпоха.
Помимо факторов внешней среды, не менее важным для эволюции природных геосистем является фактор саморазвития, или фактор спонтанного развития. Любая сложная система, в том числе и геосистема, какой бы открытой по отношению к внешней среде она ни была, обладает способностью к саморазвитию, обладает спонтанностью. Примеры: развитие ландшафтной оболочки, зарастание пресного водоема. Направленность саморазвития геосистем, историческая неповторимость их природы – чрезвычайно важное свойство геосистем. В ходе спонтанного развития природная геосистема проходит ряд последовательных стадий. Самые важные из них:
1. Зарождение геосистемы. Обычно происходит возникновение новой литогенной основы.
2. Становление геосистемы. Появляются почвы и растительный покров, в первую очередь – пионерные группировки однолетних эксплерентных растений (сорняки, «шакалы растительного мира»). Они готовят экотоп для более требовательных многолетних растений.
3. Зрелость геосистемы. Появляются многолетние растения. Они образуют устойчивые фитоценозы. Система находится в состоянии максимального равновесия или климакса (термин введен Клеменсом). Примеры климаксовых систем: смешанные леса на суглинках с дерновыми почвами, богато разнотравные степи на черноземах.
4. Отмирание геосистемы. При этом на ее месте зарождается новая геосистема. Например, на месте озера появляется низинное болото, на месте низинного болота – верховое, на месте верхового болота – лес.
Последовательная закономерная смена стадий в процессе зарождения и формирования природной геосистемы называется сукцессией ландшафта.
Эволюция природных ландшафтов – их направленное, необратимое развитие, сопровождающееся качественными изменениями как вертикальной, так и горизонтальной структуры.
Генезис ландшафта – совокупность биотических и абиотических процессов, обусловленных внешними факторами и спонтанным развитием, приведшим к формированию современной пространственно-временной структуры.
В ходе исторической эволюции не все природные компоненты одинаково быстро реагируют на изменение внешней среды, часть из них (воздушные массы, биота) чутки и мобильны, а другие (почвы, литогенная основа) более инертны, консервативны. Поэтому в современных геосистемах могут сохраняться остаточные, или реликтовые, черты прошлых эпох. Пример: пятнистость почвенного покрова в смешанных лесах – реликт перигляциальной эпохи, когда была распространена вечная мерзлота. Реликты могут сохраняться не только в литогенной основе и почвах, но и в биоте.
Как для вертикальной, так и для горизонтальной структуры природных геосистем, характерна метахронность. Метахронность структуры природного ландшафта – последовательная разновременность исторического формирования, разновозрастность его природных компонентов и составляющих морфологических единиц. Пример метахронности горизонтальной структуры: наличие в лесостепях Средне-Русской возвышенности субдоминантных овражных урочищ, появившихся 200–300 лет назад из-за распашки.
Возраст ландшафта – время (в геологическом летоисчислении), когда ландшафт в полной мере сформировал свою компонентную структуру, сохраняющуюся в динамически устойчивом состоянии по сей день. Например, возраст холмистых смешаннолесных ландшафтов Восточно-Европейской равнины датируется поздним голоценом, когда окончательно сформировались растительные и животные сообщества. Такой же возраст имеет и ландшафтная оболочка в целом.
Чем древнее ландшафт, тем больше в нем сосредоточено остаточных, реликтовых образований, которые отличаются пониженной устойчивостью, т. к. находятся в дисгармонии с современной средой (прежде всего, с атмосферой). Чаще всего это касается биоты и отчасти почвенного покрова, наиболее энергично изменяемых хозяйственной деятельностью человека.
Отрезок исторического времени, необходимый для перестройки под воздействием изменяющихся факторов внешней среды природных компонентов ландшафта, называется характерным временем эволюции природных компонентов ландшафта.
Таким образом, ландшафты есть исторические образования, обладающие структурной памятью о своем прошлом, своей эволюции.
Функционирование, динамика, устойчивость геосистем. Элементарные процессы энерго- массообмена в ландшафтах. Ландшафтный морфолитогенез. Биогеохимический круговорот и биопродуктивность ландшафтов.
Переменные состояния геосистем и их характерные времена. Динамика природных ритмов. Ландшафтные тренды. Сукцессионная динамика. Динамика природных катастроф. Антропогенная динамика и пороговые нагрузки.
Проблемы устойчивости ландшафтов. Механизмы ландшафтной саморегуляции.
Источник статьи: http://helpiks.org/8-604.html
Ландшафт – явление историческое, эволюционирующее во времени.
Время – четвертое измерение ландшафта.
Эволюция ландшафта – направленное, необратимое развитие ландшафта, в ходе которого происходит коренное изменение его структуры и функционирования.
Эволюция ландшафта приводит к смене его инварианта.
Инвариант ландшафта – относительная неизменность типичной структуры и характерных режимов функционирования геосистемы в течение определенного времени ее существования.
Гарантом сохранения инварианта ландшафта выступает его вертикальная и горизонтальная структура.
Перестройка структуры ведет к смене инварианта и преобразованию ландшафта.
Примеры смены инвариантов:
• лесного – в болотный;
• пойменного лугового в надпойменнотеррасовый боровой;
• лесотундрового – в северо-таежный;
• лесного субэкваториального – в антропогенный бедленд.
• Олиготрофное болото в северной тайге
• Болота в таежных ландшафтах
• Приболотье (сосняк пушицево-сфагновый)
• Факторы эволюции ландшафтов:
• внешние — экзогенные (тектонические движения земной, макроклиматические колебания и др.);
• внутренние — эндогенные (геолого-геоморфологические, гидрологические, биогенные);
• антропогенные.
Различают эволюцию ландшафтов:
• экзогенную, обусловленную факторами внешней природной среды;
• эндогенную, обусловленную внутренними природными процессами;
• антропогенную.
• Неотектоника и неоген-четвертичная эволюция ландшафтов
Неотектоника (новейшая тектоника) – активные движения земной коры неоген-четвертичного времени (последних 25 млн. лет), приведшие к возникновению новых и перестройке старых морфоструктур и общей трансформации рельефа земной поверхности.
Неотектоника – мощный экзогенный фактор ландшафтной эволюции.
• НЕОТЕКТОНИКА И ЭВОЛЮЦИЯ ЛАНДШАФТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА
• Макроклиматические флуктуации плейстоцена-голоцена и эволюция ландшафтов
Неоплейстоцен (последние 700 тыс. лет) – время чередования ледниковых и межледниковых эпох. Амплитуды средних глобальных температур – 5–6ºС; периодичность – 100–150 тыс. лет.
• ПЛАНЕТАРНЫЕ ЛАНДШАФТНЫЕ ФЛУКТУАЦИИ ПЛЕЙСТОЦЕНА
Характерные черты перигляциальной ландшафтной зоны:
• суровый, холодный и сухой климат;
• сильные стоковые ветры с ледникового щита;
• многолетняя мерзлота и подземные полигональные жильные льды;
• безлесные тундрово-степные ландшафты;
• очаги холодных песчано-эоловых «пустынь».
• ЛЕДЯНАЯ ЖИЛА – НАСЛЕДИЕ ЛЕДНИКОВОЙ ЭПОХИ
(ЯНО-ИНДИГИРСКАЯ НИЗМЕННОСТЬ)
• ПОЛИГОНАЛЬНАЯ ТУНДРА – СОВРЕМЕННЫЙ АНАЛОГ ПРИЛЕДНИКОВЫХ ЛАНДШАФТОВ ПЕРИГЛЯЦИАЛЬНОЙ ЗОНЫ
• МАМОНТОВЫЙ ФАУНИСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС – ЖИВОТНЫЙ МИР ПЕРИГЛЯЦИАЛЬНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПОЗДНЕГО ПЛЕЙСТОЦЕНА (20–40 ТЫС. ЛЕТ НАЗАД)
Ландшафтное наследие перигляциальных эпох на равнинах Северной Евразии:
• системы термокарстовых озер и болотных низин;
• плащи покровных суглинков на моренных и водноледниковых равнинах;
• лессы и лессовидные суглинки на равнинах, плато и низкогорьях;
• палеокриогенный блочно-западинный микро- и нанорельеф;
• палеокриогенная пятнистость почвенного покрова;
• системы параболических древнеэоловых дюн;
• парагенетические ландшафты полесий-ополий.
Колебания средних глобальных температур в голоцене – 1,5–2,0ºС, периодичность 3–4 тысячи лет.
Атлантический период – климатический оптимум голоцена (5–7 тыс. лет назад):
Характерные ландшафтные процессы климатического оптимума голоцена:
• сдвиг всей системы природных зон Восточной Европы к северу на 200–250 км;
• замещение смешанных лесов средней полосы России широколиственными лесами;
• облесение эоловых песков степной зоны сосновыми борами (реликтовые ленточные боры);
• проникновение флоры широколиственных лесов в Западную Сибирь.
• Саморазвитие ландшафтов – эндогенная эволюция
Главные этапы спонтанного развития ландшафтной оболочки:
• добиогенный – криптозой (4 млрд. лет – 570 млн. лет назад);
• биогеный – фанерозой (570 млн. лет – 40 тыс.лет назад);
• антропогенный (последние 40 тыс. лет).
Спонтанный (эндогенный) эволюционный процесс может протекать без существенных искажений лишь в условиях относительно стабильной внешней среды.
Ландшафтная сукцессия
– стадийное эндогенное становление или восстановление ландшафта.
Сукцессия (от лат. Sussessio) – преемственность, наследование.
Первичная сукцессия – саморазвитие ландшафта на новом литогенном субстрате.
Вторичная сукцессия – восстановление ландшафта на прежнем литогенном субстрате после нарушения биоты.
• Стадии первичной ландшафтной сукцессии:
I. Зарождение геосистемы – формирование новой морфолитогенной основы и заселение ее пионерной растительностью;
II. Становление геосистемы – постепенное формирование почвенного покрова, вытеснение пионерной растительности сообществами коренного типа, образование вертикальной и горизонтальной ландшафтной структуры;
III. Климаксовая стадия – достижение относительного динамического равновесия структуры и функционирования геосистемы с условиями внешней среды, замедленное спонтанное развитие;
IV. Отмирание и перерождение геосистемы.
• «Память» ландшафта
Ландшафт – хранитель «памяти» о своем эволюционном прошлом.
В вертикальной и горизонтальной структуре ландшафта возможно нахождение палеогеографического наследия.
• ЭВОЛЮЦИОННАЯ «ПАМЯТЬ» ЛАНДШАФТОВ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ РАВНИНЫ (ПРИМЕРЫ)
• Принцип актуализма
(предложен английским геологом
Ч. Лайелем (1797–1875)
Геологическая трактовка принципа: сравнительно-историческое исследование современных геологических процессов позволяет судить о геологических процессах далекого прошлого.
Палеоландшафтное толкование принципа:
Сравнение элементов ландшафтной «памяти» с природными условиями формирования их современных аналогов позволяет реконструировать ландшафты прошлого.
• наличие параболических дюн в полесьях дает основание полагать, что в прошлом полесья пережили эпоху холодной песчано-эоловой пустыни;
• наличие термокарстовых западинных форм рельефа в евразийских степях дает основание полагать, что в прошлом степи находились в перигляциальной зоне и были охвачены многолетней мерзлотой.
ДИНАМИКА ЛАНДШАФТОВ
Любая открытая система, в том числе природная географическая, способна существовать только при постоянной смене своих состояний.
Смена состояний – непременное свойство природных геосистем.
Динамика ландшафта – это смена его состояний.
Под состоянием геосистемы понимается отрезок времени (хроноинтервал), характеризующийся определенным типом структуры и функционирования, позволяющим рассматривать его как определенную целостность.
ИЕРАРХИЯ ВРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЙ ГЕОСИСТЕМ
Суточные и внутрисуточные
Циркуляционные (погодные)
Подсезонные и подсезонные
Годовые
Многолетние
Виды ландшафтной динамики:
динамика природных ритмов;
динамика природных трендов;
сукцессионная динамика;
динамика природных катастроф;
Антропогенная динамика.
Ландшафтные ритмы
Ритм (от греч. rhythmόs – теку)
– чередование каких-либо явлений и событий во времени и пространстве с определенной последовательностью и частотой.
Закону ритма подчиняется весь материальный мир.
Ритм – один из главных законов пространственно-временной организации ландшафтной оболочки.
Ландшафтная ритмика во времени имеет циклический характер.
Ландшафтные динамические циклы – это кругооборот ландшафтных состояний в течение определенного времени: суток, года, 11-летнего цикла солнечной активности и др.
Абсолютное циклическое повторение ландшафтных состояний в течение длительного времени невозможно.
Все в мире направленно изменяется, эволюционирует.
Через череду динамических ритмов и циклов ландшафт и ландшафтная оболочка в целом эволюционируют.
ЛАНДШАФТНЫЕ РИТМЫ И ЦИКЛЫ
Ландшафтные тренды
Тренд (англ.) – общее направление, тенденция.
Ландшафтный тренд – совокупность направленных изменений природной геосистемы, ведущая к перестройке ее инварианта, т.е. к замене одного ландшафта другим.
Современные ландшафтные тренды:
заболачивание таежного ландшафта;
опустынивание степного ландшафта;
дегляциация горных нивально-гляциальных ландшафтов;
Источник статьи: http://infopedia.su/12x6d41.html