Федеральне агентство з вищої освіти РФ
УГЛТУ
КАФЕДРА ЛАНДШАФТНОГО БУДІВНИЦТВА
Реферат з предмету «Ландшафтознавство»
Тема:
«Властивості геосистем і ландшафтів. Просторова і тимчасова організація ландшафтів »
Єкатеринбург 2009 р .
П л а н
1. Внутрішні властивості ландшафту
2.Пространственная і тимчасова організація ландшафтів.
2.1. Просторова організація.
2.2. Тимчасова організація ландшафтів.
2.3. Просторово-часова організація.
2.4. Розвиток ландшафтів.
3. Список використаної літератури.
Виходячи з визначення, будь-яка геосистема, в тому числі ландшафт і тим більше, сукупність взаємодіючих ландшафтів, утворюють так звані великі системи, що складаються з підсистем. Тому до них застосовні загальносистемні закони та властивості, крім цього геосистеми та ландшафти мають власні, тільки їм притаманними властивостями. Знання властивостей, їх кількісний вираз необхідні не тільки при вивченні ландшафтів, їх класифікації, але і при роботі з ними: використані, облаштуванні, відновленні.
Роботи з облаштування ландшафтів: меліорації, рекультивації, очищення, по суті, зводяться до управління їх властивостями. Наприклад, теплозабезпечення грунтів ландшафтів можна збільшити, зменшивши відбивну здатність поверхні грунтового покриву.
Розрізняють загальносистемні, міжсистемні і внутрішні властивості ландшафтів, а також властивості компонентів природи, що утворюють геосистеми.
До загальносистемних властивостей відносяться емерджентність (наявність у системи таких властивостей, які не спостерігаються в жодного елементу окремо, незвідність до складових частин), складність (характеризується числом елементів системи, кількісно виражається їх логарифмом), різноманітність (характеризується числом видів елементів) і структурність , що характеризує організацію системи, її складність і різноманітність елементів.
До міжсистемних властивостями ландшафту відносяться: ступінь відособленості ландшафтів один від одного, контрастність і чіткість його кордонів; характер зв'язків з іншими ландшафтами, їх механізм і форми; стійкість сукупності ландшафтів до зовнішніх впливів; форми межландшафтной горизонтальній, вертикальній, тимчасової, просторово-часової організації; прямі і зворотні зв'язки, кругообіг, механізми саморегуляції.
1. Внутрішні властивості ландшафту
Внутрішні властивості ландшафту наступні.
Цілісність - геосистема будь-якого рангу - це певний набір взаємозв'язаних і взаємообумовлених компонентів.
Відкритість - геосистеми обмінюються енергією і речовиною з іншими геосистемами.
Функціонування - всередині геосистеми йдуть безперервні процеси перетворення і обміну речовиною, енергією та інформацією (кругообіг); функціонування геосистеми - це інтегральний природний процес, тільки людина абсолютно умовно поділяє його на окремі складові: фізичні, хімічні, біологічні і т.д., природа про це і не «знає».
Продукування біомаси - найважливіша властивість геосистем, що полягає у синтезі органічної речовини первинними продуцентами - зеленими рослинами, які, використовуючи сонячну енергію, витягають двоокис вуглецю з атмосфери, зольні елементи і азот - з водними розчинами з грунту.
Здатність грунтоутворення - відмітна властивість земних ландшафтів, що полягає в утворенні особливого природного тіла - грунти - в результаті взаємодії живих організмів та їх залишків з зовнішніми шарами літосфери, попередньо зазнали подрібнення під дією води, сонця, вітру; грунту мають неоціненним властивістю - родючістю, т. е. здатністю створювати умови для життя рослин та інших організмів; будучи продуктом функціонування, грунту стали і важливим компонентом природи.
Структурність - геосистеми мають просторово-часової впорядкованістю (організованістю), певним розташуванням її частин і характером їх сполуки; розрізняють вертикальну або ярусну структуру як взаєморозташування компонентів і горизонтальну або латеральну структуру як упорядковане розташування геосистем нижчого рангу, тому потрібно розглядати як вертикальні або межкомпонентного зв'язку, так і горизонтальні або міжсистемні зв'язку.
Динамічність - здатність оборотно змінюватися під дією періодично змінних зовнішніх факторів без перебудови структури; це забезпечує гнучкість геосистеми, її «живучість»; проявляється вона при добових, сезонних, річних і багаторічних циклах зміни сонячної радіації, властивостей повітряних мас.
Стійкість - здатність відновлювати або зберігати структуру та інші властивості при зміні зовнішніх впливів; стійкість, зокрема, пояснює і динамічність геосистеми; природну стійкість геосистем слід відрізняти від стійкості техноприродних систем, яка полягає у здатності виконувати задані соціально-економічні функції.
Здатність розвиватися - геосистеми еволюційно змінюються, тобто відбувається спрямоване необоротне зміна, приводячи
ний до корінної перебудови структури, появи нових геосистем; швидкість зміни залежить від рангу геосистеми: швидше змінюються фації, потім урочища, місцевості, час зміни ландшафтів і їх груп вимірюється геологічними масштабами.
Мінливість властивостей компонентів геосистем в просторі - може бути детермінованою або впорядкованої і недетермінованої або випадковою, тобто коли якась властивість (щільність, пористість, коефіцієнт теплопровідності і т.п.) змінюється з точки в точку, не підкоряючись будь-якої закономірності; мінливість підвищує стійкість геосистеми.
Нелінійність природних процесів - трансформація і обмін енергією і речовиною йдуть з сповільнюється швидкістю: зменшується швидкість вбирання води в грунт, сповільнюється охолодження грунту при похолоданні, загасає швидкість зниження рівня грунтових вод при дренуванні і т.д.; ця властивість також підвищує стійкість геосистеми, вона не йде «враскачку».
Компоненти природи мають різноманітні властивості, якими займаються приватні науки, такі, як грунтознавство, геохімія, геологія і гідрогеологія, гідравліка, гідрологія, метеорологія та кліматологія. Кожна з цих наук розробляє власні методи пізнання властивостей компонентів природи, але результати цього пізнання мають щось схоже. З позицій ландшафтознавства корисно розглянути такі узагальнені властивості, як провідність, бар'єрність і ємність компонентів природи. Це допомагає розглядати природні і техноприродні процеси не «зсередини» окремої науки, а з використанням геосистемний підходу, розглядаючи функціонування геосистем з міждисциплінарних позицій як єдиний багатогранний процес пересування, накопичення, перетворення речовини, енергії та інформації. Крім того, такий шлях спрощує формалізацію наукового знання про властивості компонентів природи і сприяє широкому розвитку методів моделювання процесів у геосистемах.
Провідність - здатність природного тіла пропускати крізь себе потоки речовини та енергії. Потоки можна розділити на речові та енергетичні, при цьому речові діляться на види за станом рухомого речовини. Провідність залежить від властивостей самого природного тіла, властивостей потоку речовини або енергії і від діючих сил, що викликають цей потік.
У загальному вигляді потік i-ї речовини або енергії можна записати як:
Qi = Vi * F,
де Qi, - маса речовини або кількість енергії, що проходять через поперечний переріз природного тіла F за одиницю часу, при цьому середня за площею (віртуальна) швидкість дорівнює Vi.
Потрібно розрізняти справжню і віртуальну швидкості потоку. Наприклад, при русі в пористому просторі вода тече не через весь поперечний переріз природного тіла, а тільки через порожнечі-пори, заповнені вологою, тобто Vi = WVіст, тут W - об'ємна вологість, тобто відношення обсягу вологи до обсягу пористого тіла, Vіст - дійсна (дійсна) швидкість руху води в порах, зайнятих водою.
Можна записати загальний закон руху потоку (перенесення енергії), тобто математичну зв'язок, визначальну швидкість міграції розчинених речовин або передачі енергії, в залежності від діючих сил і властивостей самого тіла
Vi =-k (dP / dx) п,
де k - характеристика провідності, тобто потік при одиничному градієнті діючої сили через одиницю площі природного тіла, залежить від властивостей природного тіла і властивостей речовини, що утворює потік; dP / dx - градієнт потенціалу діючої сили; п - показник ступеня, що характеризує залежність швидкості потоку від градієнта діючої сили, він залежить від абсолютного значення Р, властивостей середовища і характеру руху речовини (перенесення енергії), наприклад ламінарного або турбулентного руху води; мінус у вираженні показує, що потік направлений в бік падіння потенціалу діючої сили.
Відзначимо, що речовина та енергія в природі пересуваються не тільки через наявність діючих сил, але і за рахунок такої здатності природних тіл, як провідність. Можна сказати, що провідність - одна з причин того, що речовина та енергія прагнуть рівномірно розподілитися в просторі, за рахунок чого вирівнюються концентрації речовин і кількість тепла в просторі, збільшується ступінь невпорядкованості системи, її ентропія.
Поряд з «розмазуванням» йдуть і процеси концентрації речовин, виключення їх з кругообігу, зосередження в деяких областях. Як приклад можна навести родовища різних корисних копалин - вапняку, металевих руд. Значить, поряд з провідністю природні тіла мають властивості затримувати деякі речовини, що можна назвати бар'єрністю. У самому загальному сенсі бар'єр можна розуміти як локальне порушення провідності, що приводить до прискорення або уповільнення потоків речовин і кругообігів в цілому.
Природним процесам властива мінливість у часі (наприклад, динаміка вологозапасів, рівнів води, запасів солей, вмісту забруднюючих речовин). Динаміка визначається діючими силами, провідністю природних тіл, а крім того - здатністю вміщувати в себе речовину і енергію. Вміщає здатність природних тіл не завжди зводиться до обчислення геометричних обсягів, вільних для вміщення. У природних тілах існує рівноважний насичення, коли количе
ство вміщається речовини / енергії є результатом дії суми утримують і витісняють сил. Як приклад можна назвати запас вологи в капілярній каймі, який визначається балансом між капілярно-каркасним і гравітаційним потенціалами.
Ємність - здатність природного тіла вміщати і утримувати певну кількість речовини або енергії при рівновазі всіх діючих сил. Так, грунт можна характеризувати коефіцієнтом вологоємності, який показує, як змінюється вологість (вміст вологи в одиниці об'єму грунту) в залежності від повного напору (тобто суми всіх діючих сил).
Ємнісні властивості мінливі і залежать від складу властивостей природного тіла (для вологоємності грунту - від відносного об'єму порового простору і розмірів пор). Можливість управління ємнісними властивостями можна проілюструвати на прикладі теплоємності грунту. Теплоємність одиниці об'єму грунту як системи, що складається з твердих частинок, повітря і води, можна записати у вигляді:
С = стфVтф + свозVвоз + сводVвод,
де СТФ, звезення, звід - теплоємності фаз (твердої, повітря і води; СТФ = 0,8 ... 1,3 Дж / (см е. * К); звезення = 0,0013 Дж / (см 3 * К); звід = 4,2 Дж / (см 3 * К)); Vтф, Vвоз і Vвод - відносні обсяги фаз, Vтф + Vвоз + Vвод = 1.
Змінюючи співвідношення вологи та повітря в грунті зволоженням або дренуванням, можна багато разів міняти її теплоємність за рахунок дуже різних питомих теплоємностей води і повітря.
У гідрогеології при розгляді несталого руху грунтових вод використовуються ємнісні, по суті, показники - коефіцієнт водовіддачі δ (при опусканні рівня грунтових вод - відношення обсягу витекла води до об'єму осушеного грунту) і брак водонасичення (при підйомі УГВ). Ємнісні властивості визначають інертність потоків. Мірою інертності потоку грунтових вод є коефіцієнт рівнем непроводності а і характерний час стабілізації t, протягом якого на відстані L від кордону потоку відбувається приблизно 90% можливої зміни рівня, викликаного зміною напору на зазначеній кордоні,
a = kT / δ, t = δLІ / kT
Останні дослідження процесів засолення і розсолення грунтів (А. І. Голованов) показали, що при стабільних зовнішніх впливах (місцевому кліматі і базисі ерозії) настає стабільне засолення. Це дало підстави говорити про галогеохіміческой ємності грунтів, яка характеризується стабилизировавшийся середньо - багаторічними запасами солей. Вони схильні річним змін, залежать від вологоємності і ємності поглинання грунтів. Облік галоемкості грунтів дозволяє більш адекватно описувати багаторічні процеси засолення і розсолення грунтів. Меліорація засолених грунтів по суті зводиться до управління галоемкостью грунтів.
2.Пространственная і тимчасова організація ландшафтів
Розрізняють просторову, часову і просторово-часову організацію ландшафтів. Поняття «організація» (від фр. Organisation - сукупність процесів чи дій, що ведуть до утворення і вдосконалення взаємозв'язків між частинами цілого) орієнтує на пошук закономірностей механізму з'єднання різнорідних компонентів, комплексів в єдине ціле. Організація розглядає питання структури ландшафту та його функціонування, тобто змін, які забезпечують стійкість.
2.1. Просторова організація
Вона може бути горизонтальною і вертикальною.
Горизонтальна організація ландшафтів. Вивчати її починають з розгляду морфологічної структури. Для цього розглядають комплекси більш низького рангу, ніж ландшафт: фації, подурочіща, урочища, місцевість. Просторова організація комплексів включає: поєднання фацій, подурочіщ, типів урочищ і місцевостей, пропорції площ, закономірності чергування, нерівність і групи комплексів, характер їх меж і сусідство, зв'язку між комплексами нижчого рангу. Виявляють характерні риси горизонтальної структури, залежні від сформували їх умов: зональні, азональні, заплавні, терасні, моренні і т.д. Встановлюють вплив опадів на внутріландшафтние процеси: поверхневий, внутрішньогрунтовий, грунтовий стік і пов'язане з ним переміщення речовини. Подання про ієрархію в горизонтальній структурі і горизонтальних зв'язках між комплексами допомагає розкрити механізм формування і можливості збереження та управління організацією ландшафтів. Враховуючи напрями зв'язків у моделях з одностороннім або двостороннім переміщенням речовини, можна пояснити і упорядкувати комбінації горизонтальної територіальної організації ландшафтів, їх кордонів і меж, що виконують функції мембран або бар'єрів (частиною або повністю). Горизонтальну систему внутрішніх зв'язків природних комплексів у ландшафтознавства визначають як міжсистемних, що характеризує взаємне розташування частин і способи їх з'єднання.
Вертикальна організація ландшафтів. Вона виражається в ярусному розташуванні компонентів відповідно до щільністю слагающего їх речовини. Контактна взаємопроникнення та взаємодія атмосфери, гідросфери та літосфери забезпечило формування похідного компонента - грунтів. Взаємозв'язок між компонентами географічної оболонки (літосферою, атмосферою, гідросферою, грунтом і біотою) у межах конкретних ландшафтів вивчають вже давно. Відмінності ж вертикальної організації в межах виділених морфологічних структур ландшафту грунтовно ще не розкриті. Поки ясно, що ландшафт - складна інтегральна система елементарних вертикальних структур, і аналіз межкомпонентних зв'язків, в кінцевому рахунку, не можна зводити до простих елементарним складовим, до редукції цілого в геосистеме. Тому проблема вивченості сукупності процесів, що ведуть до утворення вертикальних взаємозв'язків між компонентами ландшафту, відстає від вивченості горизонтальної складової. У механізмах вертикальної організації ландшафтів велике значення мають кругообіг речовин і енергії, вертикальні потоки тепла і вологи, рух грунтових розчинів, міграція органіки і т. д.
2.2. Тимчасова організація ландшафтів
Існування просторових елементів ландшафту поширюється і на час. Зміни в ландшафті відбуваються з деякою стійкою повторюваністю, ритмічністю і циклічністю. У людини складається враження сталості об'єкта, хоча частина його станів змінюється щодня і щогодини (внутрісуточние зміни). Тому виникла проблема єдності різночасових процесів. Ландшафт як складне утворення формується за рахунок зв'язків і процесів. Сукупність стійко повторюваних процесів переміщення, обміну і трансформації речовини та енергії, зв'язків і станів називають функціонуванням.
При розчленовуванні всіх часових змін, що відбуваються в ландшафті і з ландшафтом, виділяють три тимчасові групи: краткоперіодічние (функціонування), среднеперіодічние (динаміка), длінноперіодічние (еволюція). Різномасштабні процеси і явища: функціонування, динаміка, еволюція, об'єднуються загальним поняттям «зміна».
Функціонування ландшафту. Це інтегральний природний процес, який складається з безлічі елементарних процесів механічної, фізичної, хімічної, біологічної природи.
У краткоперіодічной розмірності, тривалістю від доби до року включно, відзначають переходи одного стану в інше: денного в нічний, осіннього в зимовий і т.д. Під тимчасову організацію механізму функціонування ландшафту включені п'ять складових: влагооборот, трансформація сонячної енергії, перенесення твердих мас, рух повітряних мас, біо-і геохімічний цикл. У функціонуванні, поряд з простим протоколюванням станів окремих елементів, потрібні узагальнюючі взаємозв'язку процесів, що характеризують функціонування в ув'язці з космічними ритмами. При такій класифікації тимчасової організації будуть виражені космічні і планетарні цикли, ритми, біотична активність і людська діяльність.
Динаміка ландшафту. Це друга група понять в тимчасовій розмірності організації ландшафтів. З одного боку, динаміка перекривається функціонуванням, так як високочастотні коливання до року включно ставляться до функціонування. Більш тривалі тимчасові коливання - багаторічні, вікові вже ближче до еволюції, хоча і не тотожні їй. Масштаб динамічної зміни знаходиться в інтервалі від десятків до 500 ... 600 років. У період динамічних змін закладаються зв'язку майбутніх корінних трансформацій ландшафту. Динаміка ландшафту діалектично пов'язана з його стійкістю. Так, багаторічні оборотні динамічні зміни станів ландшафту вказують на його здатність повертатися в початковий стан, тобто на стійкість. У процесі динамічної зміни станів ландшафт може залишатися «самим собою» до тих пір, поки його стійкість не буде порушена зовнішніми чи внутрішніми причинами. До зовнішніх причин відносяться: період кліматичних змін, біологічних циклів, тектонічних рухів, зміни рівня моря, вплив людини.
У цілому динаміка ландшафту як среднеперіодічная тимчасова розмірність вивчена менше, ніж функціонування.
Еволюція ландшафтів. Третім класом розмірності часових змін ландшафту вважають еволюцію. У своєму розвитку ландшафт проходить дві головні стадії: формування та еволюційного розвитку. Перша протікає в період утворення геологічного фундаменту при тектонічних процесах, регресії моря або танення материкового крижаного покриву. На новий геологічний фундамент впливають сонячна радіація, атмосферні опади, поверхневі води, розвивається рослинний і тваринний світ. Це період молодості ландшафту і нескладний структури: нерозвинені біоценози і грунту, слабо розчленований рельєф, не виражена гідрографічна мережа. Поступово компоненти ландшафту приходять у відповідність один з одним і з загальними зонально-азональних умовами розвитку. З цього моменту він набуває рис стійкої структури і переходить у другу стадію - повільної еволюції.
Індикатором віку сучасних ландшафтів служить грунт. Грунтовий профіль - це свого роду пам'ять ландшафту, що свідчить про фактори грунтоутворення протягом часу, протягом якого формувалася дана грунт. Для утворення грунту потрібно від кількох сотень до кількох тисяч років (для утворення чорноземів було потрібно близько 3 тис. років). Цей час можна приблизно вважати віком існування сучасних ландшафтів. У цілому важливий не вік
ландшафту, а тенденції та закономірності його розвитку, необхідні для розробки прогнозу його поведінки.
2.3. Просторово-часова організація
Ландшафт - це просторово-часова система з єдністю, узгодженістю, пов'язаністю усіх змін у просторі і в часі.
Антропогенні впливи на ландшафти загострили проблему їх просторово-часової організації. При освоєнні ландшафтів на першому етапі пов'язували особливості природного комплексу з просторовою організацією господарських заходів, на другому - вирішували, проектували організацію самих ландшафтів у залежності від виду використання їх земель і проведення необхідних заходів. Розглянемо просторово-часову організацію геотехнічної системи в ландшафті на прикладі кількох різномасштабних просторово-часових циклів: по-перше, сівозміни, де змінюються в часі і просторі приватні функції, по-друге, цикли функціонування ландшафту, відповідні його природних умов, в третіх - виробничий цикл (обробка грунту, внесення добрив, посів, підживлення, догляд, збирання врожаю) і цикл функціонування технічної системи. Тут людина провела організацію природної складової та організацію співтворчості людини і природи. Ця ідея конструктивніше одностороннього впливу людини на природу, іноді з чужої їй людською діяльністю.
2.4. Розвиток ландшафтів
Всім ландшафтам властивий безперервний процес спрямованих змін. Вони непомітні на-віч. Людина фіксує тільки циклічні зміни різних станів ландшафту. Наприкінці ж будь-якого циклу або зміни структури ландшафту після нехарактерного впливу ландшафт повертається в початковий стан з деяким необоротним зрушенням і залишком. Наприклад, в кінці річного циклу з поверхневим стоком змивається грунт, виноситься якась кількість мінеральних і органічних речовин, деформуються русла, в глиб територій розвивається овражная мережу, збільшуються запаси мулу в озерах і торфу в болотах, алювіальних відкладень на заплавах, заростають озера і т. д. Ці процеси мають певну спрямованість і ритмічність, посилюючи або послаблюючи сезонно або в багаторічному циклі. Завершальне стан ландшафту відрізняється від вихідного тривалістю циклу, яка може бути непорівнянна з довговічністю ландшафту. Чим довший цикл, тим сильніше відмінність. За один геологічний цикл (вік, епоха, період) на одній і тій же території ландшафти можуть багаторазово змінитися. До причин розвитку і трансформації ландшафтів географи відносять: зовнішні космічні впливу, тектонічні рухи, зміни сонячної активності, переміщення полюсів Землі, зміни клімату або рельєфу.
Ландшафт може поступово саморозвиватися і без втручання зовнішніх чинників. Цю здатність зазначав ще В. В. Докучаєв. Так, озеро при сталості зовнішніх умов поступово міліє, витрата води на випаровування поступово перевищує її прихід, і в підсумку озеро неминуче зникає, тобто перетворюється в комплекс іншого типу - болото.
Рушійна сила процесу саморозвитку ландшафту - внутрішні протиріччя взаємодіючих компонентів, які прагнуть прийти у відповідність між собою, тобто до рівноваги. Проте, воно буде лише тимчасовим, оскільки самі ж компоненти його неминуче порушать. Біота як найактивніший компонент, прагнучи адаптуватися до абіотичним середовищі, вносить у цю середу зміни, постійно перебудовуючись, пристосовуючись до нею ж змінених умов, і в результаті поступово перебудовується вся система. Внутрішні суперечності існують не тільки між біотою і абіотичних компонентами, але і між іншими компонентами та процесами (наприклад, між стоком і випаровуванням). Процес саморозвитку ландшафту протікає відносно повільно. На нього накладаються і зовнішні впливи, здатні обернути назад саморозвиток ландшафту або в разі катастрофічних порушень - припинити. Наприклад, в результаті катастрофічних рухів материкових льодів або морських трансгресій зникли багато ландшафти.
Діалектичний механізм розвитку ландшафту забезпечує поступове кількісне нагромадження елементів нової структури і витіснення елементів старої структури. Цей процес і призводить до якісного стрибка - зміни ландшафту. Сучасні стійкі тенденції та закономірності розвитку ландшафту створюють передумови для розробки прогнозу його подальшої поведінки.
Список використаної літератури
1. Айдаров І. П., Голованов О. І., Нікольський Ю. М. «Оптимізація меліоративних режимів зрошуваних і осушуваних сільськогосподарських земель». - М.: Агропромиздат , 1990 р .
2. Зайдельман Ф. Р. «Еколого-меліоративний грунтознавство гумідної ландшафтів». - М.: Агропромиздат, 1992 р .
3. Колтунов Н. М. «Еколого-ландшафтна організація території». - М.: ІК «Родник», 1988 р .
УГЛТУ
КАФЕДРА ЛАНДШАФТНОГО БУДІВНИЦТВА
Реферат з предмету «Ландшафтознавство»
Тема:
«Властивості геосистем і ландшафтів. Просторова і тимчасова організація ландшафтів »
Єкатеринбург
П л а н
1. Внутрішні властивості ландшафту
2.Пространственная і тимчасова організація ландшафтів.
2.1. Просторова організація.
2.2. Тимчасова організація ландшафтів.
2.3. Просторово-часова організація.
2.4. Розвиток ландшафтів.
3. Список використаної літератури.
Виходячи з визначення, будь-яка геосистема, в тому числі ландшафт і тим більше, сукупність взаємодіючих ландшафтів, утворюють так звані великі системи, що складаються з підсистем. Тому до них застосовні загальносистемні закони та властивості, крім цього геосистеми та ландшафти мають власні, тільки їм притаманними властивостями. Знання властивостей, їх кількісний вираз необхідні не тільки при вивченні ландшафтів, їх класифікації, але і при роботі з ними: використані, облаштуванні, відновленні.
Роботи з облаштування ландшафтів: меліорації, рекультивації, очищення, по суті, зводяться до управління їх властивостями. Наприклад, теплозабезпечення грунтів ландшафтів можна збільшити, зменшивши відбивну здатність поверхні грунтового покриву.
Розрізняють загальносистемні, міжсистемні і внутрішні властивості ландшафтів, а також властивості компонентів природи, що утворюють геосистеми.
До загальносистемних властивостей відносяться емерджентність (наявність у системи таких властивостей, які не спостерігаються в жодного елементу окремо, незвідність до складових частин), складність (характеризується числом елементів системи, кількісно виражається їх логарифмом), різноманітність (характеризується числом видів елементів) і структурність , що характеризує організацію системи, її складність і різноманітність елементів.
До міжсистемних властивостями ландшафту відносяться: ступінь відособленості ландшафтів один від одного, контрастність і чіткість його кордонів; характер зв'язків з іншими ландшафтами, їх механізм і форми; стійкість сукупності ландшафтів до зовнішніх впливів; форми межландшафтной горизонтальній, вертикальній, тимчасової, просторово-часової організації; прямі і зворотні зв'язки, кругообіг, механізми саморегуляції.
1. Внутрішні властивості ландшафту
Внутрішні властивості ландшафту наступні.
Цілісність - геосистема будь-якого рангу - це певний набір взаємозв'язаних і взаємообумовлених компонентів.
Відкритість - геосистеми обмінюються енергією і речовиною з іншими геосистемами.
Функціонування - всередині геосистеми йдуть безперервні процеси перетворення і обміну речовиною, енергією та інформацією (кругообіг); функціонування геосистеми - це інтегральний природний процес, тільки людина абсолютно умовно поділяє його на окремі складові: фізичні, хімічні, біологічні і т.д., природа про це і не «знає».
Продукування біомаси - найважливіша властивість геосистем, що полягає у синтезі органічної речовини первинними продуцентами - зеленими рослинами, які, використовуючи сонячну енергію, витягають двоокис вуглецю з атмосфери, зольні елементи і азот - з водними розчинами з грунту.
Здатність грунтоутворення - відмітна властивість земних ландшафтів, що полягає в утворенні особливого природного тіла - грунти - в результаті взаємодії живих організмів та їх залишків з зовнішніми шарами літосфери, попередньо зазнали подрібнення під дією води, сонця, вітру; грунту мають неоціненним властивістю - родючістю, т. е. здатністю створювати умови для життя рослин та інших організмів; будучи продуктом функціонування, грунту стали і важливим компонентом природи.
Структурність - геосистеми мають просторово-часової впорядкованістю (організованістю), певним розташуванням її частин і характером їх сполуки; розрізняють вертикальну або ярусну структуру як взаєморозташування компонентів і горизонтальну або латеральну структуру як упорядковане розташування геосистем нижчого рангу, тому потрібно розглядати як вертикальні або межкомпонентного зв'язку, так і горизонтальні або міжсистемні зв'язку.
Динамічність - здатність оборотно змінюватися під дією періодично змінних зовнішніх факторів без перебудови структури; це забезпечує гнучкість геосистеми, її «живучість»; проявляється вона при добових, сезонних, річних і багаторічних циклах зміни сонячної радіації, властивостей повітряних мас.
Стійкість - здатність відновлювати або зберігати структуру та інші властивості при зміні зовнішніх впливів; стійкість, зокрема, пояснює і динамічність геосистеми; природну стійкість геосистем слід відрізняти від стійкості техноприродних систем, яка полягає у здатності виконувати задані соціально-економічні функції.
Здатність розвиватися - геосистеми еволюційно змінюються, тобто відбувається спрямоване необоротне зміна, приводячи
Мінливість властивостей компонентів геосистем в просторі - може бути детермінованою або впорядкованої і недетермінованої або випадковою, тобто коли якась властивість (щільність, пористість, коефіцієнт теплопровідності і т.п.) змінюється з точки в точку, не підкоряючись будь-якої закономірності; мінливість підвищує стійкість геосистеми.
Нелінійність природних процесів - трансформація і обмін енергією і речовиною йдуть з сповільнюється швидкістю: зменшується швидкість вбирання води в грунт, сповільнюється охолодження грунту при похолоданні, загасає швидкість зниження рівня грунтових вод при дренуванні і т.д.; ця властивість також підвищує стійкість геосистеми, вона не йде «враскачку».
Компоненти природи мають різноманітні властивості, якими займаються приватні науки, такі, як грунтознавство, геохімія, геологія і гідрогеологія, гідравліка, гідрологія, метеорологія та кліматологія. Кожна з цих наук розробляє власні методи пізнання властивостей компонентів природи, але результати цього пізнання мають щось схоже. З позицій ландшафтознавства корисно розглянути такі узагальнені властивості, як провідність, бар'єрність і ємність компонентів природи. Це допомагає розглядати природні і техноприродні процеси не «зсередини» окремої науки, а з використанням геосистемний підходу, розглядаючи функціонування геосистем з міждисциплінарних позицій як єдиний багатогранний процес пересування, накопичення, перетворення речовини, енергії та інформації. Крім того, такий шлях спрощує формалізацію наукового знання про властивості компонентів природи і сприяє широкому розвитку методів моделювання процесів у геосистемах.
Провідність - здатність природного тіла пропускати крізь себе потоки речовини та енергії. Потоки можна розділити на речові та енергетичні, при цьому речові діляться на види за станом рухомого речовини. Провідність залежить від властивостей самого природного тіла, властивостей потоку речовини або енергії і від діючих сил, що викликають цей потік.
У загальному вигляді потік i-ї речовини або енергії можна записати як:
Qi = Vi * F,
де Qi, - маса речовини або кількість енергії, що проходять через поперечний переріз природного тіла F за одиницю часу, при цьому середня за площею (віртуальна) швидкість дорівнює Vi.
Потрібно розрізняти справжню і віртуальну швидкості потоку. Наприклад, при русі в пористому просторі вода тече не через весь поперечний переріз природного тіла, а тільки через порожнечі-пори, заповнені вологою, тобто Vi = WVіст, тут W - об'ємна вологість, тобто відношення обсягу вологи до обсягу пористого тіла, Vіст - дійсна (дійсна) швидкість руху води в порах, зайнятих водою.
Можна записати загальний закон руху потоку (перенесення енергії), тобто математичну зв'язок, визначальну швидкість міграції розчинених речовин або передачі енергії, в залежності від діючих сил і властивостей самого тіла
Vi =-k (dP / dx) п,
де k - характеристика провідності, тобто потік при одиничному градієнті діючої сили через одиницю площі природного тіла, залежить від властивостей природного тіла і властивостей речовини, що утворює потік; dP / dx - градієнт потенціалу діючої сили; п - показник ступеня, що характеризує залежність швидкості потоку від градієнта діючої сили, він залежить від абсолютного значення Р, властивостей середовища і характеру руху речовини (перенесення енергії), наприклад ламінарного або турбулентного руху води; мінус у вираженні показує, що потік направлений в бік падіння потенціалу діючої сили.
Відзначимо, що речовина та енергія в природі пересуваються не тільки через наявність діючих сил, але і за рахунок такої здатності природних тіл, як провідність. Можна сказати, що провідність - одна з причин того, що речовина та енергія прагнуть рівномірно розподілитися в просторі, за рахунок чого вирівнюються концентрації речовин і кількість тепла в просторі, збільшується ступінь невпорядкованості системи, її ентропія.
Поряд з «розмазуванням» йдуть і процеси концентрації речовин, виключення їх з кругообігу, зосередження в деяких областях. Як приклад можна навести родовища різних корисних копалин - вапняку, металевих руд. Значить, поряд з провідністю природні тіла мають властивості затримувати деякі речовини, що можна назвати бар'єрністю. У самому загальному сенсі бар'єр можна розуміти як локальне порушення провідності, що приводить до прискорення або уповільнення потоків речовин і кругообігів в цілому.
Природним процесам властива мінливість у часі (наприклад, динаміка вологозапасів, рівнів води, запасів солей, вмісту забруднюючих речовин). Динаміка визначається діючими силами, провідністю природних тіл, а крім того - здатністю вміщувати в себе речовину і енергію. Вміщає здатність природних тіл не завжди зводиться до обчислення геометричних обсягів, вільних для вміщення. У природних тілах існує рівноважний насичення, коли количе
Ємність - здатність природного тіла вміщати і утримувати певну кількість речовини або енергії при рівновазі всіх діючих сил. Так, грунт можна характеризувати коефіцієнтом вологоємності, який показує, як змінюється вологість (вміст вологи в одиниці об'єму грунту) в залежності від повного напору (тобто суми всіх діючих сил).
Ємнісні властивості мінливі і залежать від складу властивостей природного тіла (для вологоємності грунту - від відносного об'єму порового простору і розмірів пор). Можливість управління ємнісними властивостями можна проілюструвати на прикладі теплоємності грунту. Теплоємність одиниці об'єму грунту як системи, що складається з твердих частинок, повітря і води, можна записати у вигляді:
С = стфVтф + свозVвоз + сводVвод,
де СТФ, звезення, звід - теплоємності фаз (твердої, повітря і води; СТФ = 0,8 ... 1,3 Дж / (см е. * К); звезення = 0,0013 Дж / (см 3 * К); звід = 4,2 Дж / (см 3 * К)); Vтф, Vвоз і Vвод - відносні обсяги фаз, Vтф + Vвоз + Vвод = 1.
Змінюючи співвідношення вологи та повітря в грунті зволоженням або дренуванням, можна багато разів міняти її теплоємність за рахунок дуже різних питомих теплоємностей води і повітря.
У гідрогеології при розгляді несталого руху грунтових вод використовуються ємнісні, по суті, показники - коефіцієнт водовіддачі δ (при опусканні рівня грунтових вод - відношення обсягу витекла води до об'єму осушеного грунту) і брак водонасичення (при підйомі УГВ). Ємнісні властивості визначають інертність потоків. Мірою інертності потоку грунтових вод є коефіцієнт рівнем непроводності а і характерний час стабілізації t, протягом якого на відстані L від кордону потоку відбувається приблизно 90% можливої зміни рівня, викликаного зміною напору на зазначеній кордоні,
a = kT / δ, t = δLІ / kT
Останні дослідження процесів засолення і розсолення грунтів (А. І. Голованов) показали, що при стабільних зовнішніх впливах (місцевому кліматі і базисі ерозії) настає стабільне засолення. Це дало підстави говорити про галогеохіміческой ємності грунтів, яка характеризується стабилизировавшийся середньо - багаторічними запасами солей. Вони схильні річним змін, залежать від вологоємності і ємності поглинання грунтів. Облік галоемкості грунтів дозволяє більш адекватно описувати багаторічні процеси засолення і розсолення грунтів. Меліорація засолених грунтів по суті зводиться до управління галоемкостью грунтів.
2.Пространственная і тимчасова організація ландшафтів
Розрізняють просторову, часову і просторово-часову організацію ландшафтів. Поняття «організація» (від фр. Organisation - сукупність процесів чи дій, що ведуть до утворення і вдосконалення взаємозв'язків між частинами цілого) орієнтує на пошук закономірностей механізму з'єднання різнорідних компонентів, комплексів в єдине ціле. Організація розглядає питання структури ландшафту та його функціонування, тобто змін, які забезпечують стійкість.
2.1. Просторова організація
Вона може бути горизонтальною і вертикальною.
Горизонтальна організація ландшафтів. Вивчати її починають з розгляду морфологічної структури. Для цього розглядають комплекси більш низького рангу, ніж ландшафт: фації, подурочіща, урочища, місцевість. Просторова організація комплексів включає: поєднання фацій, подурочіщ, типів урочищ і місцевостей, пропорції площ, закономірності чергування, нерівність і групи комплексів, характер їх меж і сусідство, зв'язку між комплексами нижчого рангу. Виявляють характерні риси горизонтальної структури, залежні від сформували їх умов: зональні, азональні, заплавні, терасні, моренні і т.д. Встановлюють вплив опадів на внутріландшафтние процеси: поверхневий, внутрішньогрунтовий, грунтовий стік і пов'язане з ним переміщення речовини. Подання про ієрархію в горизонтальній структурі і горизонтальних зв'язках між комплексами допомагає розкрити механізм формування і можливості збереження та управління організацією ландшафтів. Враховуючи напрями зв'язків у моделях з одностороннім або двостороннім переміщенням речовини, можна пояснити і упорядкувати комбінації горизонтальної територіальної організації ландшафтів, їх кордонів і меж, що виконують функції мембран або бар'єрів (частиною або повністю). Горизонтальну систему внутрішніх зв'язків природних комплексів у ландшафтознавства визначають як міжсистемних, що характеризує взаємне розташування частин і способи їх з'єднання.
Вертикальна організація ландшафтів. Вона виражається в ярусному розташуванні компонентів відповідно до щільністю слагающего їх речовини. Контактна взаємопроникнення та взаємодія атмосфери, гідросфери та літосфери забезпечило формування похідного компонента - грунтів. Взаємозв'язок між компонентами географічної оболонки (літосферою, атмосферою, гідросферою, грунтом і біотою) у межах конкретних ландшафтів вивчають вже давно. Відмінності ж вертикальної організації в межах виділених морфологічних структур ландшафту грунтовно ще не розкриті. Поки ясно, що ландшафт - складна інтегральна система елементарних вертикальних структур, і аналіз межкомпонентних зв'язків, в кінцевому рахунку, не можна зводити до простих елементарним складовим, до редукції цілого в геосистеме. Тому проблема вивченості сукупності процесів, що ведуть до утворення вертикальних взаємозв'язків між компонентами ландшафту, відстає від вивченості горизонтальної складової. У механізмах вертикальної організації ландшафтів велике значення мають кругообіг речовин і енергії, вертикальні потоки тепла і вологи, рух грунтових розчинів, міграція органіки і т. д.
2.2. Тимчасова організація ландшафтів
Існування просторових елементів ландшафту поширюється і на час. Зміни в ландшафті відбуваються з деякою стійкою повторюваністю, ритмічністю і циклічністю. У людини складається враження сталості об'єкта, хоча частина його станів змінюється щодня і щогодини (внутрісуточние зміни). Тому виникла проблема єдності різночасових процесів. Ландшафт як складне утворення формується за рахунок зв'язків і процесів. Сукупність стійко повторюваних процесів переміщення, обміну і трансформації речовини та енергії, зв'язків і станів називають функціонуванням.
При розчленовуванні всіх часових змін, що відбуваються в ландшафті і з ландшафтом, виділяють три тимчасові групи: краткоперіодічние (функціонування), среднеперіодічние (динаміка), длінноперіодічние (еволюція). Різномасштабні процеси і явища: функціонування, динаміка, еволюція, об'єднуються загальним поняттям «зміна».
Функціонування ландшафту. Це інтегральний природний процес, який складається з безлічі елементарних процесів механічної, фізичної, хімічної, біологічної природи.
У краткоперіодічной розмірності, тривалістю від доби до року включно, відзначають переходи одного стану в інше: денного в нічний, осіннього в зимовий і т.д. Під тимчасову організацію механізму функціонування ландшафту включені п'ять складових: влагооборот, трансформація сонячної енергії, перенесення твердих мас, рух повітряних мас, біо-і геохімічний цикл. У функціонуванні, поряд з простим протоколюванням станів окремих елементів, потрібні узагальнюючі взаємозв'язку процесів, що характеризують функціонування в ув'язці з космічними ритмами. При такій класифікації тимчасової організації будуть виражені космічні і планетарні цикли, ритми, біотична активність і людська діяльність.
Динаміка ландшафту. Це друга група понять в тимчасовій розмірності організації ландшафтів. З одного боку, динаміка перекривається функціонуванням, так як високочастотні коливання до року включно ставляться до функціонування. Більш тривалі тимчасові коливання - багаторічні, вікові вже ближче до еволюції, хоча і не тотожні їй. Масштаб динамічної зміни знаходиться в інтервалі від десятків до 500 ... 600 років. У період динамічних змін закладаються зв'язку майбутніх корінних трансформацій ландшафту. Динаміка ландшафту діалектично пов'язана з його стійкістю. Так, багаторічні оборотні динамічні зміни станів ландшафту вказують на його здатність повертатися в початковий стан, тобто на стійкість. У процесі динамічної зміни станів ландшафт може залишатися «самим собою» до тих пір, поки його стійкість не буде порушена зовнішніми чи внутрішніми причинами. До зовнішніх причин відносяться: період кліматичних змін, біологічних циклів, тектонічних рухів, зміни рівня моря, вплив людини.
У цілому динаміка ландшафту як среднеперіодічная тимчасова розмірність вивчена менше, ніж функціонування.
Еволюція ландшафтів. Третім класом розмірності часових змін ландшафту вважають еволюцію. У своєму розвитку ландшафт проходить дві головні стадії: формування та еволюційного розвитку. Перша протікає в період утворення геологічного фундаменту при тектонічних процесах, регресії моря або танення материкового крижаного покриву. На новий геологічний фундамент впливають сонячна радіація, атмосферні опади, поверхневі води, розвивається рослинний і тваринний світ. Це період молодості ландшафту і нескладний структури: нерозвинені біоценози і грунту, слабо розчленований рельєф, не виражена гідрографічна мережа. Поступово компоненти ландшафту приходять у відповідність один з одним і з загальними зонально-азональних умовами розвитку. З цього моменту він набуває рис стійкої структури і переходить у другу стадію - повільної еволюції.
Індикатором віку сучасних ландшафтів служить грунт. Грунтовий профіль - це свого роду пам'ять ландшафту, що свідчить про фактори грунтоутворення протягом часу, протягом якого формувалася дана грунт. Для утворення грунту потрібно від кількох сотень до кількох тисяч років (для утворення чорноземів було потрібно близько 3 тис. років). Цей час можна приблизно вважати віком існування сучасних ландшафтів. У цілому важливий не вік
2.3. Просторово-часова організація
Ландшафт - це просторово-часова система з єдністю, узгодженістю, пов'язаністю усіх змін у просторі і в часі.
Антропогенні впливи на ландшафти загострили проблему їх просторово-часової організації. При освоєнні ландшафтів на першому етапі пов'язували особливості природного комплексу з просторовою організацією господарських заходів, на другому - вирішували, проектували організацію самих ландшафтів у залежності від виду використання їх земель і проведення необхідних заходів. Розглянемо просторово-часову організацію геотехнічної системи в ландшафті на прикладі кількох різномасштабних просторово-часових циклів: по-перше, сівозміни, де змінюються в часі і просторі приватні функції, по-друге, цикли функціонування ландшафту, відповідні його природних умов, в третіх - виробничий цикл (обробка грунту, внесення добрив, посів, підживлення, догляд, збирання врожаю) і цикл функціонування технічної системи. Тут людина провела організацію природної складової та організацію співтворчості людини і природи. Ця ідея конструктивніше одностороннього впливу людини на природу, іноді з чужої їй людською діяльністю.
2.4. Розвиток ландшафтів
Всім ландшафтам властивий безперервний процес спрямованих змін. Вони непомітні на-віч. Людина фіксує тільки циклічні зміни різних станів ландшафту. Наприкінці ж будь-якого циклу або зміни структури ландшафту після нехарактерного впливу ландшафт повертається в початковий стан з деяким необоротним зрушенням і залишком. Наприклад, в кінці річного циклу з поверхневим стоком змивається грунт, виноситься якась кількість мінеральних і органічних речовин, деформуються русла, в глиб територій розвивається овражная мережу, збільшуються запаси мулу в озерах і торфу в болотах, алювіальних відкладень на заплавах, заростають озера і т. д. Ці процеси мають певну спрямованість і ритмічність, посилюючи або послаблюючи сезонно або в багаторічному циклі. Завершальне стан ландшафту відрізняється від вихідного тривалістю циклу, яка може бути непорівнянна з довговічністю ландшафту. Чим довший цикл, тим сильніше відмінність. За один геологічний цикл (вік, епоха, період) на одній і тій же території ландшафти можуть багаторазово змінитися. До причин розвитку і трансформації ландшафтів географи відносять: зовнішні космічні впливу, тектонічні рухи, зміни сонячної активності, переміщення полюсів Землі, зміни клімату або рельєфу.
Ландшафт може поступово саморозвиватися і без втручання зовнішніх чинників. Цю здатність зазначав ще В. В. Докучаєв. Так, озеро при сталості зовнішніх умов поступово міліє, витрата води на випаровування поступово перевищує її прихід, і в підсумку озеро неминуче зникає, тобто перетворюється в комплекс іншого типу - болото.
Рушійна сила процесу саморозвитку ландшафту - внутрішні протиріччя взаємодіючих компонентів, які прагнуть прийти у відповідність між собою, тобто до рівноваги. Проте, воно буде лише тимчасовим, оскільки самі ж компоненти його неминуче порушать. Біота як найактивніший компонент, прагнучи адаптуватися до абіотичним середовищі, вносить у цю середу зміни, постійно перебудовуючись, пристосовуючись до нею ж змінених умов, і в результаті поступово перебудовується вся система. Внутрішні суперечності існують не тільки між біотою і абіотичних компонентами, але і між іншими компонентами та процесами (наприклад, між стоком і випаровуванням). Процес саморозвитку ландшафту протікає відносно повільно. На нього накладаються і зовнішні впливи, здатні обернути назад саморозвиток ландшафту або в разі катастрофічних порушень - припинити. Наприклад, в результаті катастрофічних рухів материкових льодів або морських трансгресій зникли багато ландшафти.
Діалектичний механізм розвитку ландшафту забезпечує поступове кількісне нагромадження елементів нової структури і витіснення елементів старої структури. Цей процес і призводить до якісного стрибка - зміни ландшафту. Сучасні стійкі тенденції та закономірності розвитку ландшафту створюють передумови для розробки прогнозу його подальшої поведінки.
Список використаної літератури
1. Айдаров І. П., Голованов О. І., Нікольський Ю. М. «Оптимізація меліоративних режимів зрошуваних і осушуваних сільськогосподарських земель». - М.: Агропромиздат
2. Зайдельман Ф. Р. «Еколого-меліоративний грунтознавство гумідної ландшафтів». - М.: Агропромиздат,
3. Колтунов Н. М. «Еколого-ландшафтна організація території». - М.: ІК «Родник»,