Функционирование и динамика ландшафта Белорусский государственный университет Минск, Беларусь Идея о том, что ландшафты находятся в постоянном развитии существует с середины 20в. Движущей силой развития тогда считали: рельеф (Крашенинников), климат и рельеф (Полынов), климат (Григорьев), растительность (Гожев). Во 2-й половине 20в выяснено наличие внешних и внутренних факторов развития, обратимых и необратимых изменениях, признано саморазвитие л-та (Берг, Солнцев, Григорьев).В конце 20в признано, что л-т находится в постоянном развитии, основой которого составляют взаимосвязи между компонентами и морфологическими частями, в процессе чего осуществляется обмен веществом, энергией и информацией. Функционирование л-та • Наличие взаимосвязей между компонентами • способствует вертикальному перемещению вещества и энергии. Беручашвили предложил при изучении фаций усложнить структуру компонентов и выделять внутри них геомассы (аэромассы, фитомассы, зоомассы, педомассы, гидромассы) и геогоризонты (аэрогоризонт, аэрофитогоризонт, мортаэрогоризонт, педогоризонт, литогоризонт). Совокупность всех процессов перемещения, обмена и трансформации вещества и энергии в л-те называют функционированием. Этот сложный интегральный процесс протекает благодаря ряду элементарных процессов: физико-механических, химических и биологических Функционирование л-та • Функционирование л-та осуществляется в форме круговоротов (геохимического, энергетического, биологического, водного) с годичным циклом. Перемещение вещества сопровождается поглощением, трансформацией и высвобождением энергии. • Наиболее изучен водный круговорот Круговорот воды в лесном л-те Круговорот воды в лесном л-те • В лесную экосистему поступает 700мм осадков, из них 450мм расходуются на испарение, 250мм на поверхностный и подземный сток. Соотношение между внутренним и внешним влагооборотом есть коэффициент стока (0,35 для РБ), который показывает, какая часть воды уходит за пределы л-та. • Внутриландшафтный круговорот: 10% (70мм) воды испаряется кронами деревьев, 380мм всасывается корнями деревьев, участвует в фотоситезе и испаряется в атмосферу. В растении остается около 0,75% воды. Биогенный круговорот • Первичные продуценты – наземные растения, которые поглощают двуокись углерода из воздуха и с помощью воды и тепла осуществляют фотосинтез, в процессе которого выделяется кислород. Создаваемая первичная продукция консервируется в растении и частично потребляется растительноядными животными (закон 10% Р.Уиттекера). На самом деле в лесах животные потребляют 4-7% продукции, в пустыне и тундре -2-3%, в степях и саваннах 10-15%. 90% энергии растительности уходит на выполнение жизненных функций (рост, размножение). Круговорот завершается отмиранием биомассы и возвращением в атмосферу CO2 и в почву NO. Биогенный круговорот • Биологический метаболизм хар-тся запасами • фитомассы и величиной годичной первичной продукции. Макс. Запасы фитомассы типичны для лесной растительности, особенно влажных субтропических и экваториальных лесов (450-500т/га). Максимальная продуктивность свойственна лесостепным л-там (умеренный пояс 1013т/га/год), влажным субтропическим лесам(24) и влажным экваториальным лесам (30-40т/га/год) Биогенный круговорот • Важная функция биоты – газообмен с • атмосферой. Связывание СО2 в процессе фотосинтеза сопровождается выделением О2, значительная часть которого поступает в атмосферу В умеренном поясе максимальное кол-во О2 поступает в атмосферу из еловых таежных лесов и тундровых экосистем Энергетический круговорот • Источник поступления энергии – солнечная • • радиация. На тер.РБ радиационный баланс составляет 1500-1800МДж/м2/год.Подавляющая часть энергии затрачивается на испарение и нагрев воздуха. На фотосинтез растения затрачивают от 1,5 (дождевые тропические леса) до 0,2% (в тундре, степях и саваннах) солнечной радиации В живой биомассе суши сосредоточено 5% годовой суммарной солнечной радиации, но в темнохвойных таежных и широколиственных лесах до 40%, в экваториальных лесах – 24% В торфе, гумусе тучных черноземов накоплено 1000 МДж/м2 энергии. Абиотическая миграция вещества • Эта миграция характеризует внешние связи л- • та, осуществляется по законам гравитации и не имеет характера круговорота. Осуществляется в виде: 1. выноса твердых продуктов разрушения, 2. водорастворимых веществ, 3. переноса вещества ветром Вид 1.Степень интенсивности движения и аккумуляции вещества зависит от структуры элементарных л-ов (ЭЛ), рельефа, грунтов, уровня распаханности и залесенности Абиотическая миграция вещества • В возвышенных л-тах РБ преобладают процессы интенсивного разрушения и смыва веществ(4,8-8,8мм/год), частичной аккумуляции (15-40%) и выноса их в соседние л-ты, чему способствует значительная глубина расчленения рельефа (10-15м), водоупорные грунты (коэффициент фильтрации 0,05м/сут.), высокая (50-60%) распаханность , господство элювиальных л-ов (80%). Абиотическая миграция вещества • В средневысотных л-тах типичны процессы слабого смыва(0,8мм/год), транзита (57%) и частичной аккумуляции (17%). Этому способствует господство элювиальных ЭЛ (60%), слабое расчленение рельефа ((2-3м), высокий Кф песчаных грунтов (до 1м/сут.), высокая лесистость(30-50%). Абиотическая миграция вещества • Тип 2. Перемещение твердого вещества • водными потоками - модуль твердого стока (Мт) в зоне смешанных лесов 10-20т/км2/год, лесостепи – 150 т/км2/год. С тер. Суши ежегодно выносится 22-28млрд т/год твердого вещества Мировой ионный сток составляет дополнительно 2,5-5,5 млрд т/км2/год, т.е.средний показатель модуля ионного стока (Ми)=20,7т/км2/год Абиотическая миграция вещества • Тип 3. Воздушная миграция изучена слабо. Максимальное внимание уделяется миграции загрязняющих веществ, особенно в трансграничных областях, и в связи с потеплением климата Абиотическая миграция вещества • В низменных л-тах: слабый транзит (70%), вынос (21%пл.), аккумуляция (12%) и инфильтрация, что обусловлено господством супераквальных л-ов (63,3%), слабым расчленением рельефа (1-2м), высоким Кф (>1м/сут.), высоким уровнем залесенности (>50%) Динамика ландшафта • Обратимые изменения л-та, сопровождающие • суточные, сезонные и годовые климатические изменения и не ведущие к смене одного л-та другим, характеризуют его динамику Сочава считал, что динамика есть изменение состояний л-та в пределах одного инварианта. Инвариант - совокупность свойств л-та, сохраняющимися неизменными в процессе динамики (вертикальная или горизонтальная структура л-та или их элементы – рельеф и др Динамика ландшафта • Состояние л-та – это элемент временной • структуры л-та. По мнению Исаченко, состояние ПТК – это упорядоченное соотношение параметров его структуры и функций в определенный промежуток времени. Состояние есть показатель функционирования и динамики ПТК Параметрами функционирования являются тенденция (тренд), амплитуда и ритм смен Динамика ландшафта Динамика ландшафта • Состояния разделяются по их продолжительности: кратковременные (суточные или стексы), средневременные (до 1 года), длительновременные (более 1 года) • Устойчивость – (показатель динамики л-та) способность сохранять структуру и характер функционирования при изменяющихся условиях внешней среды, включая антропогенные воздействия. Механизм поддержания устойчивости – саморегуляция, которая осуществляется благодаря системе прямых и обратных связей. Важнейшим фактором устойчивости л-та являются обратные отрицательные связи, наличие которых обеспечивается биотой Эволюция ландшафта • Необратимые смены л-та, сопровождающиеся изменением инварианта, составляют сущность развития или эволюции ПТК. Движущая сила этих процессов – космические или тектонические факторы. • По Мамай (2002) развитие л-та осуществляется в 3 фазы: 1. зарождения и становления, 2.устойчивого существования и развития, 3.смены • Формирование нового л-та происходит на месте прежнего, вступившего в фазу смены. Она хар-тся процессами разрушения геомы и постепенно переходит в фазу зарождения, которая хар-тся формированием новой геомы и биоты Эволюция ландшафта • Фаза устойчивого существования длится десятки тысяч лет, в течение которых формируется структура, вертикальные и горизонтальные связи ПТК • В результате в л-те присутствуют разновозрастные элементы – реликтовые (Геолог. отложения, формы рельефа, погребенные почвы), консервативные (современные свойства л-та), прогрессивные (элементы, указывающие на тенденцию развития ПТК – эрозионные формы рельефа, степные виды растений в пойме Припяти и Горыни) История формирования ландшафтов в антропогене • Зона широколиственно-хвойных лесов (т.е.тип л-та) • • сформировалась на тер.РБ в плиоцене (N период). В рельефе господствовали денудационные равнины с абс.отметками <100м (равнинный класс л-та) Наревский ледник преобразовал эту поверхность: здесь стали преобладать зандровые равнины с невысокими моренными образованиями и абсолютн. отметками около 100м В результате Березинского оледенения поверхность приобрела трехъярусное строение: абс. Отм. 50-70м занимали озерно-ледниковые и озерно-аллювиальн. низины, 100м-зандровые равнины, >100м – морен. возв-ти – т.е. заложена основа групп родов л-тов История формирования ландшафтов • Днепровский и сожский стадиальные ледники сформировали литогенную основу родов л-тов южной и центральной частей РБ, а поозерский ледник – многих л-тов севера страны. • Начиная с муравинского межледниковья стала формироваться речная сеть и оживились эрозионные процессы, что привело к формированию литогенной основы видов л-тов . Этот процесс продолжался в перигляциальной зоне поозерского ледника и повсеместно - в голоцене. • В голоцене сформировалась геома лессовых, аллювиальных террасированных (1 надпоймен.терр.), озерно-болотных, пойменных л-ов. История формирования ландшафтов • В голоцене на тер. РБ восстановилась зона • • широколиственно-хвойных лесов и растительность приобрела современный облик. Возраст л-та – проблемный вопрос в науке, на него есть разные точки зрения: 1. возраст л-та совпадает с временем формирования литогенной основы л-та, 2. возраст л-та совпадает с временем заселения его растительностью Современная точка зрения: возраст л-та можно оценить с учетом филогенетического и онтогенетического подходов.Ф. подход позволяет оценить возраст геологической основы, О.- нацелен на учет времени формирования геомы и биоты. Возраст ландшафтов • С учетом филогенетического подхода л-ты РБ разновозрастны и имеют днепровский, сожский, поозерский или голоценовый возраст • С учетом онтогенетического подхода все ландшафты страны имеют голоценовый возраст Озерно-болотный ландшафт. Столинский район Спасибо за внимание!
