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

Устойчивость ландшафтов

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

 

Устойчивость – это одно из основополагающих понятий экологии ландшафтов. Проблема устойчивости имеет сугубо практическое происхождение. Тема устойчивости и предельно допустимых нагрузок стала актуальной в связи с утратой ландшафтами части своих полезных для общества свойств в результате хозяйственной деятельности человека, т.е. с разрушением природной составляющей ландшафтов, продолжающей выполнять основную функцию регулирования. Пока это не было столь явным, не было и попыток постановки такой проблемы. В случае, если когда-нибудь регулирование целиком станет функцией антропогенной составляющей, то и вопрос в данном виде перестанет быть актуальным.

В.С.Преображенский (1983), говоря о статусе проблемы устойчивости, обратил внимание на то, что она не имела самостоятельного положения, а рассматривалась как бы попутно. Это действительно так. Исследования, проводимые под руководством В.Б.Сочавы и А.А.Крауклиса значительно расширили наши представления об инварианте геосистем, о серийно-динамических рядах элементарных геомер, т.е. «работали» на проблему устойчивости. Другой пример: изучение влияния водохранилищ на ландшафты. Эти исследования позволили выявить зоны, подзоны, пояса влияния, их высотные и горизонтальные границы, направления трансформации геосистем, т.е. также как бы попутно рассматривалась проблема устойчивости ландшафтов под влиянием создания водохранилищ (антропогенного фактора).

Устойчивость ландшафта – это свойство геосистемы сохранять свою структуру и характер функционирования при изменяющихся условиях его среды (Охрана ландшафтов, 1982). Устойчивость можно рассматривать в структурном и функциональном аспектах. Устойчивость в аспекте вертикальной и горизонтальной структуры геосистемы отражает форму постоянства объекта, которое задается соответствующим инвариантом. Устойчивость в аспекте функционирования отражает форму развития объекта через смены суточных, сезонных, годовых состояний, через преобразовательную и стабилизирующую динамику, в основе которой лежит отрицательная обратная связь (Дьяконов, 1974). Генезис возмущающих геосистему факторов (механических, химических, физических, биологических) может быть как естественным – извержение вулкана, аномалии атмосферного увлажнения и солнечной активности, землетрясения, так и антропогенными – деградация пастбищ от неумеренного выпаса скота, засоление почв при орошении, антропогенный термокарст.

Понятие устойчивость, заимствованное из техники, было распространено на ландшафты в начале 80-х годов. Это связано с резко возросшим интересом к проблемам сохранения свойств ландшафтов как ресурсовоспроизводящих систем. Уже к началу 90-х годов насчитывалось более 60 определений устойчивости (Дьяконов, 1991). Охарактеризуем кратко различные взгляды на понятие устойчивости, основываясь, в основном на литературном обзоре А.Д.Арманда (1983).

Устойчивость, как вероятность сохранения данного объекта в течение некоторого времени (Глазовская, 1983). Устойчивость – это способность легко «пропускать» сквозь систему загрязнители, так как они за время воздействия не успевают оказать вредного влияния на систему (Глазовская, 1983). Устойчивость – это способность «глушить» внешний сигнал, многократно передавая его от одного элемента к другому; стабильность состояния во времени, инертность (Пузаченко, 1983). Устойчивость – это способность восстанавливать прежнее состояние после возмущения (Преображенский, 1983; Пузаченко, 1983). Устойчивость – это способность сохранять некоторые жизненно важные параметры на определенном уровне за счет гибкости других параметров, гомеостаз (Новосельцев, 1983). Устойчивость – это способность сохранять производственную функцию в социально-экономической системе (Преображенский, 1983; Куприянова, 1983). Устойчивость – это способность возвращаться после возмущения в исходное состояние, с которым связан гомеостаз геосистемы; возводить «уровни обороны» против шума (А.Арманд, 1983).

Итак, из приведенных определений устойчивости следует, что она может рассматриваться в отношении отдельных природных явлений и процессов, факторов, круговоротов веществ, потоков энергии по цепям питания, причем как в связи хозяйственной деятельностью человека, так и вне ее.

Целесообразно различать устойчивость природных  и антропогенных  ландшафтов. Под устойчивостью природных и полуприродных геосистем понимается их способность сохранять под влиянием внешних (природных и антропогенных) воздействий свою структуру. Снятие антропогенной нагрузки в этом случае приведет к возврату геосистемы в практически прежнее состояние за счет ее саморегулирования.

Устойчивостью природно-антропогенных геосистем чаще всего называют способность их, испытывая внешние воздействия, продолжать выполнять социально-экономические функции (ресурсовоспроизводство, средовоспроизводство) в заданных пределах. Устойчивость таких систем обеспечивается сочетанием процессов управления и саморегуляции.

Устойчивость геосистем оценивается путем выяснения устойчивости свойств компонентов, а также пространственных и временных аспектов структуры геосистем.

Устойчивость природных геосистем по отношению к различным видам антропогенного воздействия, по существу, связана только с фундаментальными природными законами и соответственно может быть трех видов: физическая, химическая и биологическая (С.Г.Покровский, 2001).

Физическая устойчивость как основа динамического равновесия определяется, прежде всего, подводимым к геосистемам внешним потоком энергии. Постоянство колебаний его характеристик во времени и создает устойчивость. Увеличение амплитуды колебаний нарушает сложившееся равновесие внутри отдельных компонентов геосистем и внешние взаимосвязи между ними. Поэтому устойчивое физическое  «состояние» сохраняется не при постоянном потоке энергии, а применительно к природным геосистемам при постоянстве колебаний этого потока во времени.

Химическая устойчивость зависит от направленности, степени и скорости превращения веществ, составляющих материальный мир. Такие процессы в геосистемах могут сопровождаться (или не сопровождаться)  изменениями их состава и строения. Равновесие поддерживается опять же постоянством колебаний во времени химических параметров воздуха, воды, живых организмов, почв, а также стабильностью и постоянством «химического обмена» между компонентами геосистемы.

Биологическая устойчивость также присуща геосистемам. Особо следует подчеркнуть, что она относится не к отдельным особям, а к популяции, т.е. к совокупности особей одного вида, в течение большого числа поколений населяющих определенное пространство. Несмотря на то, что человечество с его «разумом» выделилось из биоты благодаря своей «осознанной» деятельности и стало, согласно В.И.Вернадскому, «геологической силой», значение биологической устойчивости любой геосистемы не меньше физической и химической.

Безусловно, все три вида устойчивости тесно связаны между собой, однако насколько «потеря» одной из них приводит к «потерям» остальных – вопрос сложный, и в разных географических условиях ответ на него может быть разным.

По мнению К.Н.Дъяконова (1991) решения проблемы устойчивости можно достигнуть путем последовательного изучения пяти относительно самостоятельных задач. Первая из них – это сопряженный анализ пространственно-временной изменчивости показателей геосистем на «входе» и «выходе». Поскольку ландшафты– это системы открытые с элементами гомеостаза, то анализ пространственной и особенно временной структуры внешних (входных) сигналов приобретает важное значение. Все воздействия могут быть охарактеризованы силой, напряженностью потока и хроноорганизацией. Пространственно-временная организация проявляется в том, что внешние факторы и связанные с ними процессы разного пространственного масштаба и разной длительности характеризуются качественным своеобразием, приводящим к существованию разнокачественных объектов. Поэтому так важен учет характера внешнего воздействия. Они могут быть эпизодическими, носящими характер импульса, который в зависимости от силы способен переводить геосистему в новое состояние или не сказываться на ее функционировании и структуре. Периодические, а чаще всего квазипериодические влияния могут быть описаны характерным временем, частотой и длиной волны.

Вторая задача решения проблемы устойчивости – анализ изменчивости круговорота вещества и устойчивости взаимодействия потоков вещества и энергии. Задача чрезвычайно трудоемкая из-за необходимости проведения многолетних стационарных исследований (Дьяконов, 1991).

Третья задача – определение изменчивости показателей геосистем (экосистем) по трофическим цепям и роли гетеротрофов как фактора устойчивости. Р.И.Злотин (1989) показал, что функции гетеротрофов в качестве фактора устойчивости необходимо рассматривать в четырех аспектах в зависимости от: 1) масштаба времени, 2) масштаба пространства (фации или пространственного сочетания геосистем), 3) типа геосистемы (наземной или аквальной), 4) возмущающего фактора (природного или антропогенного) (Дьяконов, 1991).

Гетеротрофный механизм устойчивости геосистем в первую очередь определяется типом питания, которых Р.И.Злотиным выделено 24. Тип питания коррелирует уровень первичной биологической продуктивности. Первичная продукция служит в наземных геосистемах основным источником энергии для гетеротрофов. Гетеротрофы поддерживают гомеостаз биотической системы, т.е. способность сохранять относительное постоянство своей структурно-функциональной организации.

Гетеротрофы характеризуются различной специализацией в отношении выполнения функции устойчивости. Например, сапрофаги, обеспечивающие функционирование детритных цепей, своей трофической деятельностью способствуют увеличению их пропускной способности, что поддерживает устойчивость не только автотрофно-гетеротрофной биотической системы, но и всей элементарной геосистемы (фации), включая почвенный блок.

В эволюционном масштабе времени возрастает стабилизирующая функция биоты, на что указывал еще В.Б.Сочава. Биота преобразует абиотические компоненты и процессы в сторону, благоприятную для развития самой биотической системы. Р.И.Злотин (1989) приводит яркий пример средообразующей функции гетеротрофов – роющей деятельности млекопитающих и некоторых групп беспозвоночных: «Мощный вертикальный профиль типичных черноземов в европейской лесостепи – результат не столько глубокого проникновения корневых систем растений или периодически промывного режима, сколько непрерывный многовековой роющей деятельности почвенных животных – дождевых червей и грызунов (слепышей и сурков). В зонах, расположенных южнее лесостепи, наблюдается резкое снижение мощности прогумусированной толщи, что находит удовлетворительное объяснение в пониженном здесь обилии и активности указанных групп землероев».

Сложность решения третьей задачи в сравнении с двумя предыдущими заключается в необходимости учета информационных связей, проявляющихся в процессах опыления, переноса биологически активных веществ и т.д.

Подытоживая роль гетеротрофов в устойчивости ландшафтов, приходим к выводу, что нарушения структуры антропогенных геосистем сопровождается полной или частичной утратой гетеротрофами регуляторных функций; при этом они нередко оказывают дестабилизирующее действие на организацию антропогенной геосистемы.

Четвертая задача касается выявления критических значений каждого из компонентов системы в отдельности, пространственно-временных экстремальных характеристик и предельно допустимых норм антропогенных экстремальных влияний. Одной из наиболее актуальных проблем в этом отношении является установление пределов геохимической и биогехимической совместимости техногенных и естественных потоков вещества для каждого из компонентов ландшафта, обладающих своим характерным временем, а, следовательно, своей рекурперацией (термин А.А.Величко). Правило рекурперации гласит « геосистема тем быстрее способна к восстановлению, чем меньшим характерным временем обладает компонента, наиболее ощутимо испытавшее внешнее воздействие» (Величко, 1989).

Наконец, пятая задача, наиболее сложная, - выявление пространственно-временной изменчивости и устойчивости ареалов геосистем, их пространственной структуры как результата функционирования. Говоря об устойчивости ландшафтов необходимы две существенные оговорки: о каком ранге систем идет речь и каковы принципы выделения иерархии геосистем. Поэтому исследуя устойчивость систем разных иерархических уровней, необходимо нахождение строгого физической обусловленности геометрии геосистем (их рисунка) и т.д. Геометрический и математический анализ рисунка геосистем разных рангов – это первый шаг на пути к научному объяснению устойчивости геосистем (Дьяконов, 1991).

Одним из аспектов проблемы устойчивости выступает выявление инерционности различных геосистем к внешним воздействиям. Характеристикой инерционности служит их географическая масса – М. По аналогии с классической механикой, массу геосистем следует определить как отношение действующей из вне на систему силы – F и связанными с ней процессами различного масштаба, к вызываемому ею географическому ускорению – G, показывающему, в какой степени система отреагировала на внешнее воздействие: G=F/M. Если равнодействующая внешних сил равна нулю (или они постоянны), то на первый план выходит такой механизм организации геосистем как саморазвитие.

Термин «надежность» не синоним термина устойчивость (Дьяконов, 1979). Надежность геосистем (приводных и природно-антропогенных) – это их способность на конкретном этапе развития общества выполнять общественно-социальные функции. Главнейшие из которых – производственные, оздоровительные, эстетические, оборонительные, научные. Устойчивость геосистем в известной мере определяет их надежность, но понятия эти принципиально различны, поскольку устойчивость понимается как природная категория, а надежность как природно-социальная. Например, пляжи Черноморского побережья Кавказа – это системы в природном отношении неустойчивы, но в целом геосистемы побережья как тип природного комплекса надежны в отношении выполнения рекреационных функций. Ряд геосистем по своим природным свойствам может быть одновременно надежным (по производственным функциям) и не надежным по другим.

Устойчивость не означает абсолютной стабильности, неподвижности. Напротив, она предполагает колебания вокруг некоторого среднего состояния, т.е. подвижное равновесие. Надо полагать, что чем шире естественный «привычный» диапазон состояний, тем меньше риск подвергнуться необратимой трансформации при аномальных внешних воздействиях. Например, ландшафты экваториальных лесов, существующие длительное время в стабильных и узко ограниченных условиях теплообеспеченности и увлажнения, менее приспособлены к резким аномалиям этих условий, чем ландшафты умеренных широт. Однако противостоять подобным аномалиям позволяют внутренние механизмы саморегулирования, присущие различным ландшафтам. Благодаря отрицательным обратным связям эффект внешних воздействий «гасится» или, во всяком случае, ослабляется. Один из простых случаев: уменьшение стока в бессточное озеро вызывает сокращение площади зеркала, а тем самым – испарения, и таким образом восстанавливается водный баланс (устанавливается новое подвижное равновесие).

В саморегулировании ландшафтов большую роль играет биота – важнейший стабилизирующий фактор благодаря ее мобильности, широкой приспособляемости к абиотическим факторам, способности восстанавливаться и создавать внутреннюю среду со специфическими режимами – световым, тепловым, водным, минеральным. Так, упомянутый выше экваториальный лес противостоит интенсивному вымыванию элементов минерального питания из почвы путем накопления их в биомассе и интенсификации внутреннего оборота элементов. (Это свойство присуще в большей или меньшей степени и другим лесным сообществам). Отсюда следует, что высокая интенсивность биологического круговорота и соответственно биологическая продуктивность служит одним из существенных условий и показателей устойчивости геосистем.

Роль других компонентов в поддержании устойчивости неоднозначна и подчас противоречива. Климат и влагооборот быстро реагируют на входные воздействия и сами по себе крайне неустойчивы, но быстро восстанавливаются. Твердый фундамент – один из наиболее устойчивых компонентов, но в случае нарушения не способен восстанавливаться и поэтому его нарушение (в основном в результате денудации) ведет к необратимым изменениям в  ландшафте. Стабильность твердого фундамента, таким образом, важная предпосылка устойчивости ландшафта, но основным стабилизирующим фактором, поддерживающим гравитационное равновесие в системе и препятствующим денудации, служит растительный покров. Следовательно, и с этой точки зрения следует признать, что в механизме саморегулирования ландшафта биоте принадлежит ведущая роль.

Вопрос о мере устойчивости ландшафта, по существу, мало обсуждается в научной литературе. Исходя из сказанного, можно в первом приближении считать косвенной мерой устойчивости запасы биомассы в ландшафте и ее продуктивность. Поскольку же эти показатели определяются в первую очередь соотношением теплообеспеченности и увлажнения, то оптимальное соотношение этих двух факторов должно, по-видимому, рассматриваться как важный критерий устойчивости.

Необходимо подчеркнуть, что устойчивость всякого ландшафта, разумеется, относительная и имеет свои пределы. Рано или поздно ландшафт подвергнется трансформации в ходе своего развития. Любая система устойчива при сохранении важнейших параметров внешней среды. При сохранении определенной стабильности зональных и азональных условий, все современные ландшафты будут оставаться устойчивыми, и диапазон параметров внешней среды, от которых зависит их устойчивость, в общих чертах известен. Но в каждом отдельном случае порог устойчивости, т.е. критические значения каждого конкретного возмущающего фактора, предстоит выяснить. В этом состоит одна из нерешенных задач современной науки.

Степень устойчивости геосистем пропорциональна их рангу. Фации наименее устойчивы к внешним воздействиям и наименее долговечны. Ландшафт – система значительно более устойчивая, о чем наглядно показывают наблюдения над его реакцией на преднамеренное и непреднамеренное вторжение человека с его хозяйственной деятельностью.

 

Counter