Напишем:


✔ Реферат от 200 руб., от 4 часов
✔ Контрольную от 200 руб., от 4 часов
✔ Курсовую от 500 руб., от 1 дня
✔ Решим задачу от 20 руб., от 4 часов
✔ Дипломную работу от 3000 руб., от 3-х дней
✔ Другие виды работ по договоренности.

Узнать стоимость!

Не интересно!

 

География

для школьников и студентов

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Основные способы декомпозиции (разделения вертикальной структуры геосистемы).

Любые студенческие работы по приятным ценам. Постоянным клиентам - скидки! Оставьте заявку и мы ответим Вам по стоимости работ в течении 30 минут!

Геокомпонентный способ разделения вертикальной структуры. Традиционным для ландшафтоведения разделением геосистем (ПТК) на составные части является выделение в ней компонентов природы. Природные компоненты – это составные части, формирующие ландшафтные комплексы. Свойства компонентов, а некоторые и сами, во многом являются производными их взаимодействия в ПТК.  Каждый из природных компонентов по словам А.Г.Исаченко (1991) «является представителем определенных геосфер, слагающих географическую оболочку». Это горные породы (представители литосферы), поверхностные и грунтовые воды (гидросфера), воздушные массы (атмосфера), почва (педосфера), растительность, животные, микроорганизмы (представители биосферы). Все эти компоненты есть материальные тела. Кроме них, А.Г.Исаченко и другие исследователи как компонент природы рассматривают рельеф и климат. Есть предложения компонентами геосистемы считать и совокупность продуктов человеческой деятельности, тесно связанных с природными элементами (такие как мелиоративные каналы, дороги и т.д.). Так, например, к вертикальному строению ландшафта немецкие географы относят и деятельность по использованию материала географической оболочки – вещества и энергии компонентов ландшафта: разработка полезных ископаемы, использование ресурсов воды и т.д.

Все природные компоненты по их происхождению, свойствам и функциям в ландшафтах объединяются в три подсистемы: а) литогенная основа (геологические породы и рельеф); нижняя часть атмосферы (воздух тропосферы); гидросфера (вода) – это геома; б) растительность и животный мир – это биота; в) почва - биокосная подсистема.

Ландшафтно-экологическому подходу более всего соответствует взгляды Д.Л.Арманда и В.Б.Сочавы. Согласно ним, под компонентами природы (или геокомпонентами), понимаются материальные тела природного происхождения, которые отличаются между собой преимущественно физико-агрегатным (фазовым) состоянием вещества, наличием (или отсутствием) форм органической жизни, основными механизмами создания (образования), положением относительно земной поверхности и основными функциями в геосистеме.

Исходя из определения, к геокомпонентам не относятся рельеф и климат (так как это не материальные тела, а их особенности, которые используются при анализе геосистем), не относятся также антропогенные объекты как тела неприродного происхождения (рассматриваются как внешний по отношению к геосистеме фактор). Вместе с тем поверхностные и грунтовые воды необходимо рассматривать не как один геокомпонент (воды), а два разных, поскольку они существенно отличаются по своим функциям в геосистеме, положением на земной поверхности и механизмом образования. Как отдельные (самостоятельные) рассматриваются и биотические компоненты – растительность, животный мир и микроорганизмы.

Таким образом, геокомпонентами в ландшафтной экологии являются твердые массы земной коры, воздушные массы атмосферы, поверхностные и грунтовые воды, почвы, растительность, животные, микроорганизмы.

Геокомпоненты – это сложные тела. В каждом из них есть вещества которые выполняют функцию основной субстанции других компонентов. Например, под воздушными массами атмосферы следует понимать не просто сумму (совокупность) газов, а сложную субстанцию, которая включает также водяной пар, частички твердых веществ, микроорганизмы. Эта особенность геокомпонентов придает им новые – эмерджентные свойства, которых нет в химически чистых и однородных веществах, которые их образуют. А.Г.Исаченко (1991) отмечает, что в системной организации веществ Земли геокомпоненты занимают промежуточное положение между простыми дискретными телами (минералами, газами, почвенными агрегатами, организмами и т.д.) и геосистемами. Поэтому анализ вертикальной структуры геосистемы, представленной в виде геокомпонентов, будет эффективным при выявлении генетико-эволюционных закономерностей геосистемы.

Выделение элементов в геокомпонентной вертикальной структуре проводится разделением геокомпонентов на их более генетически однородные части. Например, для почв – это генетические горизонты; грунтовые воды различаются по типам пород, которые их вмещают, поскольку их химические и другие характеристики генетически обусловлены особенностями водовмещающей толщи.

Элементами растительного и животного мира геосистемы обычно принимается ценопопуляция (совокупность особей одного вида в границах элементарной геосистемы). При  более детальном анализе вертикальной структуры геосистемы, этот уровень может оказаться недостаточным. Тогда популяции необходимо разделить на различные группы и как элемент рассматривать совокупность особей одного вида определенной группы. Как элементы можно рассматривать экотипы растений. Как элементы при генетико-эволюционном анализе ценопопуляций можно рассматривать совокупность видов, которые относятся к одной флорогенетической группе или  экоморфе определенного типа (экоморфа – это жизненная форма растений, обусловленная факторами внешней среды – ксерофиты, мезофиты, гигофиты, псаммофиты и т.д.) или к определенному систематическому таксону –  злаковые, бобовые и т.д. Принцип по которому популяции объединяются в группы  и в дальнейшем рассматриваются как один элемент, зависит от конкретной цели и задач исследования.

Свойства природных компонентов: 1). Вещественные (механический, физический, химический состав); 2). Энергетические (температура, потенциальная и кинетическая энергия гравитации, давление, биогенная энергия и т.д.); 3). Информационно-организационные (структура, пространственная и временная последовательность, взаимное расположение и связи). Именно свойства природных компонентов определяют специфику взаимодействия компонентов в пределах ландшафтных геосистем. Одновременно они являются производными этих взаимодействий.

Природные компоненты обладают множеством самых разнообразных свойств, но они имеют далеко не одинаковое значение для организации и развития территориальных геосистем географической размерности. Наиболее активные и важные для конкретного уровня организации ПТК, взаимодействующие свойства компонентов называются природными факторами. Среди факторов выделяют ведущие для определенного уровня организации геосистем, и второстепенные, определяющие специфику геосистем других уровней. Именно они являются одними из основных причин, движущих сил, определяющих результаты и типы взаимодействия между природными компонентами, а также структурно-функциональные особенности ландшафтов (тип рельефа, климат, тип растительности и т.д.).

Влияние различных факторов на свойства природных компонентов в ландшафтных комплексах можно представить следующими примерами.

Вещественный состав поверхностного слоя Земли (граниты, базальты, глины, пески, вода, лед) влияет на альбедо (отражательную способность) поверхности и характер растительности, что сказывается на температурном режиме приземной атмосферы. Температурный режим, зависящий в первую очередь, от радиационного баланса территории, тоже влияет на растительный покров и водный режим в ландшафтах. Химический состав пород и водных масс, тесно связанных с другими природными компонентами, например, определяют геохимическое и видовое своеобразие почв, растительности и ландшафтов в целом на разных участках суши и океанов. Из-за того, что каждый природный компонент представляет собой особую вещественную субстанцию, в зоне их максимального и активного контакта, то есть на поверхности Земли, наблюдаются существенные градиенты по веществу и его свойствам. Поэтому мощными и активными ландшафтообразующими факторами могут быть градиенты по веществу и его свойствам между компонентами (например, разница температуры и теплоемкости, разница в химическом составе, разница в увлажнении, разница в инерционности структур  и процессов – то есть литогенная основа и растительность; литогенная основа и воздушные массы; литогенная основа и водные массы). Эти градиенты и определяют формирование и функционирование ландшафтных комплексов.

Основными внешними энергетическими факторами, создающими первичную энергетическую основу функционирования ландшафтов, являются солнечная радиация, гравитационные силы Земли и Луны, внутриземное тепло.

Среди факторов выделяются ведущие, оказывающие основное влияние на организацию геосистем определенного ранга и типа и второстепенные, определяющие специфику геосистем других уровней.

Связи между компонентами ландшафта называются вертикальными. Они входят в понятие «вертикальной структура ландшафта» как ее обязательные составные части. Изучение вертикальных связей привело к формированию представлений о моносистемной модели геосистемы.

Связи в геосистемах, как правило, не очень жесткие и носят преимущественно вероятностный характер. Осуществляются они в виде разномасштабных круговоротов, связывающих между собой как отдельные компонентные звенья геосистем, так и сами геосистемы в единый планетарный ландшафтный комплекс (ландшафтную сферу). Причем круговороты в ландшафтах не совсем замкнуты, так как сами по себе они, являются звеньями более масштабных круговоротов, подпитываются из них энергией и веществом (большой и малый круговороты воды, биогеохимические круговороты).

Связи в ландшафтах по их носителям делятся на следующие типы: 1) вещественные, энергетические и информационно-организационные; 2) прямые и обратные связи (выделяются по направленности действия; 3) положительные и отрицательные связи (в зависимости от ответных реакций среды).

Вещественно-фазовый (геомассовый) способ разделения (декомпозиции) вертикальной структуры геосистемы. При анализе потоков веществ, их взаимопереходов и других форм взаимодействия более оправдана структуризация геосистем, которая исходит из того, что она представляет собой композицию состав) веществ, различающихся по фазовому состоянию, физическими особенностями, химическим составом. Взаимодействия между потоками различных веществ отражают различные процессы в геосистеме (например, продукционный, засоление почвы и т.д.). И поэтому , рассматривая разные вещества как элементы геосистемы, можно эффективно исследовать механизмы внутригеосистемных связей.

Вещественно-фазовый подход к структуризации природных систем широко используется в экологии. Особенно при имитационном моделировании экосистем. Например, метод системной динамики Дж. Форрестера. Согласно этому методу элементами геосистемы являются вещества, локализованные в определенных физических телах. По терминологии метода системной динамики, такие элементы называются резервуарами и основная их характеристика – это количество вещества в резервуаре. Как резервуары выделяются, например, вода в корневом слое почвы, вода в транспортно-скелетных органах растений или азот в почве, азот в травянистых растениях и т.д. Резервуары, между которыми осуществляются потоки вещества или химических элементов (воды, азота), объединяются в более крупные структурные единицы экосистемы – блоки или субсистемы.

Подобный подход к структуризации элементарной геосистемы разработал Н.Л.Беручашвили. Он связан с выделением в геосистеме геомасс.

Геомассы – это качественно разнородные тела, которые характеризуются определенной массой, специфическим функциональным назначением, а также скоростью изменения во времени и (или) скоростью перемещения в пространстве. Таковыми, например, являются аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы (массы мертвого органического вещества), литомассы, педомассы, гидромассы.

Геомассы отличаются от компонентов большей вещественной однородностью. Например, под педомассой понимается не почва, а только почвенный мелкозем вместе с гумусом, т.е. органо-минеральная смесь, куда не входят почвенная влага, почвенный воздух, скелетная часть почвы, корни растений и почвенные животные. Под аэромассой имеется ввиду «сухой воздух», то есть смесь атмосферных газов без водяного пара и других примесей. Аэромассы находятся не только в атмосфере, они пронизывают все геокомпоненты. Аналогично и гидромассы. Они сосредоточены не только в поверхностных и подземных водах, но и в других геокомпонентах. Мортмассы не имеют аналогов среди геокомпонентов и представляют собой мертвое органическое вещество, заключенное в сухостое, валежнике, в отмерших органах, трупах, экскриментах животных, отмерших микроорганизмах.

При вещественно-фазовой структуризации геосистемы геомассы следует рассматривать как компоненты ее вертикального строения, отдельные части их могут существенно отличаться по физическим, химическим и другим показателям. Например, фитомасса представлена такими характерными частями, как зеленые листья растений, корни, транспортно-скелетные органы, генеративные органы, лишайники, мхи, микроогрганизмы. Гидромасса также состоит из различных масс, отличающихся главным образом тем, где они находятся ( то есть размещены) – в атмосфере, в почве, грунтовых водах. Поэтому при более детальном анализе геосистем геомассы разделяются на элементы в зависимости от агрегатного состояния, функционального назначения, химического состава, положением в вертикальном профиле геосистемы, метрических, объемных и других особенностей. Отметим, что степень детальности разделения геомасс на элементы определяется конкретными задачами ландшафтно-экологического анализа.

Кроме разделения геомасс на элементы Н.Л.Беручашвили предложил их классификацию. В разработанной им таксономической схеме каждая геомасса подразделяется на классы, типы, роды и виды.

Наиболее крупные классификационные единицы – это классы. Они выделяются по агрегатному составу геомассы и специфическим функционированием. Различают: аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы, педомассы, литомассы, гидромассы.

При дифференциации на типы педомасс за основу были взяты различия по механическому составу (глинистые, суглинистые, песчаные, и т.д.). Аэромассы, разделяются на типы по температурным параметрам, например, криотермальные (температуры отрицательные), нанотермальные (0-50), микротермальные (5-100), мезотермальные (10-150) и т.д. Гидромассы – по содержанию влаги (например, избыточное содержание влаги, оптимальное, недостаточное содержание влаги) и по нахождению в других геомассах. Например, атмосферные, снежные, в виде льда, в болотах, в почвах и т.д. Литомассы – подразделяются по плотности и химическому составу. Например, карбонатные, силикатные и т.д. Мортмассы  - по степени разложения. Например, сухостой, ветошь, валежник, торф, подстилка и т.д.

Роды геомасс различаются в пределах типов главным образом на основе интенсивности процессов функционирования. Так, для лиственных типов фитомасс выделяются различные роды по содержанию влаги в листьях. Например, гидрофитные, мезофитные и т.д. (Например, полное название рода будет таким – фитомасса листопадных мезофильных листьев).

Педомассы подразделяются на роды по содержанию гумуса (высоко-, средне-, малогумусовые). Например, педомасса суглинка среднего.

Наконец, виды геомасс выделяются преимущественно на основе метрических характеристик (например, формы, размера, ориентации и т.д.) их элементов, определяющих ряд мелких структурно-функциональных особенностей  геомасс. Например, фитомасса листопадных мезофильных с листьев с листовидной вытянутой формой небольших размеров  и с субгоризонтальной ориентацией, или педомасса среднего суглинка с элементами округлой формы небольших размеров неопределенной ориентации.

Необходимо отметить, что ценность понятия геомассы не в том, что это какой-то специальный и труднообъяснимый термин, обозначающий новое специфическое «географическое вещество». Это обыкновенная физическая масса (т.е. мера количества вещества) элементарной структурно-функциональной части геосистемы. Введение понятия геомассы не отрицает значения компонентов геосистемы в традиционном их понимании. Оно открывает новые возможности применения ландшафтных методов в ландшафтно-экологичских исследованиях. Компонент геосистемы в обычном понимании – это более сложное образование, чем геомасса. В нем присутствуют элементы всех геомасс, но одна из них преобладает и служит его основным субстратом.

Дальнейшее развитие концепции ландшафтоведения связано с выделением внутри ландшафта таких его частей, которые представляли бы собой элементарные ячейки (блоки). Предполагается, что именно между ними осуществляется обмен веществом и энергией при функционировании геосистем. Так возник  геогоризонтный подход к разделению вертикального профиля геосистемы.

Пространственно-объемный (геогоризонтный) способ декомпозиции вертикальной структуры геосистемы. Исследования вертикальных потоков энергии и вещества в геосистеме, их динамических смен во времени связаны с созданием неоднородности геосистем по вертикали – ее ярусном строении. Некоторое представление о ярусном строении дает разделение геосистемы на геокомпоненты. Однако эти структурные единицы все-таки накладываются одна на другую. Кроме того, они неоднородны по вертикали. Вместе с тем в геосистеме довольно четко выделяются определенные слои, которые однородны по составу геомасс.

Впервые ярусы, слои в экосистеме выделил В.Шелфорд (1912) на основе биотических критериев. С более комплексных позиций к этому вопросу подошли братья Арнольди (1963) и особенности Ю.П.Бяллович (1947, 1960). Последний назвал такие слои хорогоризонтами, а позже – биогоризонтами и определил их как элементарные – дальше не делимые по вертикали части биогеоценоза. В экологии ландшафтов и геофизике ландшафтов близкие концепции одновременно разрабатывались в Германии, Грузии и Франции. Приоритет здесь принадлежит Н.Л.Беручашвили, который в начале 70-х годов обосновал понятие геогоризонтов и разработал методику их изучения. (1974, 1976). Ж.Ришар (1978) подобные единицы назвал хоплексолями. Г.Ноймастер, анализируя взаимодействия геотопов вблизи г. Лейпцига, выделил в вертикальном разрезе геотопа однородные слои.

Геогоризонтами (Н.Л.Беручашвили, а его школа этот вопрос разработала основательнее других) называются сравнительно однородные слои в пределах вертикального профиля геосистемы, которые характеризуются специфическими наборами и соотношениями геомасс.

Основные из них – аэрогоризонт, аэрофитогоризонт (т.е. приземный слой атмосферы, пронизанный растениями), мортаэрогоризонт (т.е. с растительной ветошью), снежный горизонт, педогоризонт, литогоризонт. Каждый из перечисленных геогоризонтов может быть подразделен в зависимости от количественного соотношения геомасс на геогоризонты второго порядка. Например, в аэрофитогоризонте – это будут горизонты с корнями, транспортно-скелетными органами, травянистым ярусом, моховым покровом, а в педогоризонте – с разным содержанием почвенной влаги и корней.

Основные отличия геогоризонтов от, например, ярусов растительности или генетических горизонтов почв, биогеогоризонтов заключается в следующем. 1). Геогоризонты – это комплексные образования, которые состоят из геомасс (т.е. в состав геогоризонтов входят все наблюдаемые в том или ином слое геосистемы компоненты). Например, в отличие от ярусов растений геогоризонты включают в себя как фитомассу, так и воздушные массы. Более того, в зимний период в надземных геогоризонтах в виде шапок снега на кронах хвойных деревьев могут наблюдаться и нивальные геомассы, а в дождливые дни – гидромассы, временно содержащиеся на поверхности листьев, веток и т.д.

2). При выделении геогоризонтов основное внимание уделяется не биологическим параметрам (в частности, физиологическим процессам), а ландшафтно-геофизическим характеристикам. Этим геогоризонты отличаются от выделяемых в биогеоценологии биогоризонтов.

3). При этом большое значение имеет то, что геомассы и процессы меняются от состояния к состоянию и в связи с этим могут изменяться и геогоризонты. Тогда как генетические горизонты и, в частности, ярусы растительности являются стабильными образованиями. (В силу того, что ландшафтно-геофизические параметры испытывают значительную динамику в течение года, соответственно меняются и геогоризонты, тогда как генетические горизонты, в частности, ярусы растительности, являются стабильными образованиями).

4). При выделении геогоризонтов большое значение имеет их роль в текущем функционировании ПТК. Поэтому иногда ярусы растительности и генетические горизонты почвы могут объединятся в один горизонт, либо дифференцироваться на разные геогоризонты.

Одним из основных свойств геогоризонтов является их состав, то есть, из каких горных пород он состоит или какие виды растений его слагают и какими фракционными частями (кроной, генеративными или транспортно-скелетными органами) они входят в это геогоризонт.

Текстура – одна из важнейших характеристик геогоризонта, от которой зависит не только распределение и пространственная организация геомасс, но и многие процессы функционирования. Например, проникновение солнечной радиации, перехват осадков и т.д.

Исследование текстуры не является новым вопросом для географии. Так, структура почвы в традиционном понимании при ландшафтно-экологических исследованиях может рассматриваться как текстура ее отдельных геогоризонтов. Текстура растительного покрова складывается из геометрии, фитометрии, архитектоники. Этим вопросам посвящено большое количество работ ботаников.

При ландшафтно-экологических исследованиях текстура рассматривается, во-первых, с единых позиций (то есть в системе единой классификации) и, во-вторых, комплексно. Так, например, в почвенных горизонтах существует не только текстура педомасс которая может быть комковатой, глыбистой, зернистой и т. д.), но и текстура корней (например, цилиндрическая с сильно меняющемся диаметром, стержневая и т.д.), а также в некоторых случаях еще и текстура литомасс (например, галечная в аллювиальных почвах).

Текстура геогоризонтов зависит от следующих характеристик: 1) формы элементов геомасс; 2) размеров элементов; 3) ориентации элементов; 4) связанности элементов.

На основе сочетания этих характеристик строится классификация элементарных текстур. Под которой понимается текстура, сложенная элементами одного класса геомасс, имеющая одну форму и тип связности, хотя размер и в особенности ориентация этих элементов могут отличаться друг от друга.

Из элементарных складываются составные текстуры. С ландшафтно-экологической точки зрения геогоризонты должны быть однородными и по биофизическим, эдафическим, ландшафтно-геохимическим показателям. При выделении геогоризонтов Н.Л.Беручашвили эти показатели не называет, хотя по разработанной им методике геогоризонты выделяются настолько подробно, что есть все основания считать их однородными не только по ландшафтно-геофизическим критериям.

Синтез геогоризонтов в вертикальном профиле ПТК определяет его вертикальную структуру. Вертикальная структура ПТК описывается на основании мощности вертикального профиля (расстояния от самого верхнего до самого нижнего горизонтов) и состава (набора специфических для данного ПТК горизонтов). На основе этих признаков строится классификация вертикальных структур ПТК.

Наиболее крупная классификационная единица – класс вертикальных структур – выделяется на основе того, какой класс геомасс определяет структуру ПТК в целом в данном состоянии. Выделяются следующие основные классы.

1. Фитогенные – связанные с доминирующей ролью растительного покрова в формировании вертикальной структуры. Выделяются два подкласса: а) собственно фитогенные с активными фитомассами (т.е. с увеличением, хотя бы незначительным, этой геомассы); б) фитоскелетные, обусловленные в основном транспортно скелетными органами, находящимися в пассивном состоянии со стабильным или уменьшающим количеством фитомасс. 2. Постфитогенные (мортмассовые), связанные, в основном, с мортмассой растений – ветошью, подстилкой, сухостоем и т.д. 3. Гидрогенные, со следующими подклассами: а) нивальные – с одним или несколькими снежными горизонтами; б) криогенные – с одним или несколькими мерзлыми горизонтами; в) собственно гидрогенные – с геогоризонтами с преобладанием гидромасс (например, при наводнениях); г) болотные; д) ледниковые. 4. Педогенные – структура с основной ролью педомасс (например, структура поля пшеницы после ее уборки). 5. Литогенные – с доминированием в характере вертикальной структуры литомасс (например, скальные, обвально-осыпные, пляжные). Довольно часто встречаются переходные типы. Например, фитогенно-постфитогенные, фитогенно-литогенные и т.д. В пределах этих классов по набору основных геомасс и геогоризонтов выделяются типы вертикальных структур. Более мелкие особенности (мощность, сложность и напряженность) служат основой дифференциации на роды и виды.

Вертикальная структура ПТК меняется от состояния к состоянию. При этом часть геогоризонтов меняется, а другая остается постоянной. В связи с этим выделяются инвариантные, квазиинвариантные и изменяющиеся геогоризонты.

Геогоризонтное направление (подход) и сейчас продолжает развиваться. Оно далеко не исчерпало свои ресурсы. Главным итогом работ за последнее десятилетие в рамках геогоризонтного подхода в ландшафтоведении является возникновение и совершенствование идей геофизики ландшафта (экологической геофизики). Продуктивным явилось введение понятия «состояние ПТК» и «тип его функционирования». Их объединение позволило увидеть далее, что во внутрисезонной динамике ландшафта существуют типически повторяющиеся состояния – своеобразные пространственно-временные структуры, названные Н.Л.Беручашвили «стексами».

Необходимо отметить, что понятия «геомассы» и «геогоризонта» 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  продолжают сохранять свое значение при структурно-функциональном изучении геосистем разных уровней.

Изучение вертикальной структуры (вертикальной морфологии) ландшафта является предпосылкой изучения связей между компонентами, а также обмена веществом и энергией между ними.

 

 

Counter