Эволюция ландшафтов

Размещено на http://www.allbest.ru

РЕФЕРАТ

Методы исследования: описательный, исторический, картографический.

Цель курсовой работы: изучить эволюцию ландшафтов.

Объект исследования: эволюция ландшафтов.

Задачами курсовой работы являются:

Раскрытие понятий об эволюции ландшафтов, основных её фазах, качественных и количественных изменениях в ландшафте, основных направлениях эволюции современных ландшафтов.

Вывод: Эволюция (развитие) ландшафта - высшее звено в цепи понятий, характеризующих различные типы изменений ландшафтов:

функционирование

динамика

развитие.

Эволюция ландшафтов сопровождается необратимыми поступательными изменениями, которые приводят к смене структуры ландшафта, замене одного инварианта другим, она обусловлена как изменениями внешних факторов (активизация тектонических движений, морские трансгрессии), так и внутренними причинами (саморазвитие ландшафта).

Объектом изучения курсовой работы является эволюция ландшафтов. Главными задачами данной курсовой работы является раскрытие понятий об эволюции ландшафтов, основных её фазах, качественных и количественных изменениях в ландшафте, а так же изучение основных направлений эволюции современных ландшафтов.

Данная тема курсовой работы была выбрана, потому что эволюция является важным элементом в изучении науки о ландшафте. Эволюция (развитие) ландшафта - высшее звено в цепи понятий, характеризующих различные типы изменений ландшафтов:

функционирование

динамика

развитие.

Эволюция ландшафтов сопровождается необратимыми поступательными изменениями, которые приводят к смене структуры ландшафта, замене одного инварианта другим, она обусловлена как изменениями внешних факторов (активизация тектонических движений, морские трансгрессии), так и внутренними причинами (саморазвитие ландшафта).

ПОНЯТИЕ О ЭВОЛЮЦИИ ЛАНДШАФТОВ

Необратимые смены ландшафта, сопровождающиеся изменением инварианта, составляют сущность развития или эволюции ПТК. Движущей силой этих процессов являются космические и тектонические факторы, вызывающие долговременные однонаправленные изменения, которые приводят к накоплению элементов новой структуры и вытеснению элементов прежней структуры. Этот постепенный процесс рано или поздно завершается сменой ландшафта, в структуре которого представлены разновозрастные элементы, отражающие отдельные этапы формирования ПТК.

По мнению И.И. Мамай (1992, с.36), в развитии ландшафта выделяются три фазы:

зарождения и становления

устойчивого существования и медленного развития

смены

Фаза смены. Новый ландшафт возникает не на пустом месте, он формируется на месте прежнего ландшафта, который вступил в фазу смены. Обычно эта фаза характеризуется изменением процессов выноса и аккумуляции твердого материала, тепло- и влагообеспеченности, миграции химических элементов, что свидетельствует о формировании новой геомы. Фаза смены постепенно переходит в фазу зарождения нового ландшафта.

Фаза зарождения и становления. Отличительная особенность зарождения нового ландшафта является наличие новой геомы, появление новой биоты, формирование почвенного покрова.

Фаза устойчивого существования и медленного развития. В течение этой фазы, которая длится десятки и сотни лет, формируется структура ландшафта, горизонтальные и вертикальные связи, основные свойства комплекса.

Таким образом, общая тенденция направленности развития ландшафта состоит в постепенном количественном накоплении элементов новой структуры. Конечным результатом этого процессам является качественный скачок - смена одного ландшафта другим.

Еще в первой половине ХХ века Б.Б. Полынов и Л.С. Берг указывали, что в ландшафте присутствуют разновозрастные элементы. Б.Б. Полынов предложил различать реликтовые, консервативные и прогрессивные элементы, наличие которых подчеркивает сложный и длительный путь развития ландшафта. Реликтовые элементы сохранились от прошлых эпох, они позволяют восстановить историю формирования ландшафта. В зоне ледниковой аккумуляции реликтовыми элементами выступают формы рельефа (моренные холмы, камы, озы, друмлины), геологические отложения (моренные, озерно-ледниковые, водно-ледниковые и др.), образованные деятельностью ледников и их талых вод, элементы гидрографической сети (долины прорыва), погребенные почвы, отдельные виды растительности (понтийская азалия). Консервативные элементы характеризуют современные условия и структуру ландшафта: его климат, поверхностные воды, почвенно-растительный покров, морфологическое строение. Прогрессивные черты - появившиеся в недалеком прошлом элементы, указывающие тенденцию развития того или иного ландшафта. Примеры прогрессивных элементов: эрозионные формы рельефа, минерализация и сработка торфа на осушенных торфянниках, проникновение степных видов растений в луговые сообщества пойм Припяти и Днепра.

Накопление разновозрастных элементов и наиболее глубокие трансформации ландшафтов запечатлены в истории их формирования.

История формирования природных ландшафтов в антропогене. По многочисленным данным (В.П. Гричук, Н.А. Махнач, Л.Н. Вознячук, А.В. Матвеев) в конце плиоцена в средней части Русской равнины произошло изменение климата от теплого субтропического к умеренному холодному. Вследствие этого господствовавшая растительность листопадных широколиственных лесов (тургайская флора) обогатилась представителями хвойных пород, что привело к формированию хвойно-широколиственных лесов, давших начало зональному типу ландшафтов Беларуси. В предледниковое (брестское) время эти леса приобрели близкий к современному облик, который и сохранился, постепенно обедняясь термофильными элементами растительности, от одного межледниковья к другому.

Плейстоцен характеризуется ритмичным чередованием холодного и теплого климата, что сопровождалось сменой ледниковых и межледниковых эпох. Это обстоятельство имело первостепенное значение для формирования ландшафтов Беларуси, отличительной чертой которых выступает разновозрастность литогенной основы и биоты. Образование геомы происходило преимущественно в эпохи оледенений, биоты - межледниковий и в голоцене. Литогенная основа, как более устойчивая, испытывала в результате оледенений лишь частичную перестройку. Биоценозы же при наступлении ледников полностью разрушались и затем вновь восстанавливались в межледниковые эпохи. Эти события существенно повлияли на пространственную дифференциацию природных ландшафтов.

Основой формирования геомы ландшафтов в антропогене явилась дочетвертичная поверхность, представлявшая денадуционную равнину с высотами менее 100 м, сложенную осадочными породами девона, мела, палеогена и неогена. В предледниковое время эта монотонная равнина заселялась сосновыми и березовыми лесами. При потеплении в них появлялись некоторые широколиственные (дуб, бук, липа) и элементы плиоценовой флоры, при похолодании теплолюбивые виды исчезали, леса изреживались и чередовались с суходольными лугами. Если учесть, что речная сеть была слабо развитой (существовали только водотоки наиболее крупных рек), а эрозионная деятельность незначительной, можно заключить, что на территории Беларуси господствовали однообразные ландшафты лесного типа, не имеющие внутренней дифференциации.

Первое материковое оледенение (наревское) преобразовало литогенную основу и изменило характер поверхности. В рельефе стали преобладать обширные пологоволнистые зандровые равнины, среди которых появились невысокие моренные образования, сформировавшие цоколи большинства современных возвышенностей. В результате следующего (березинского) оледенения поверхность приобрела четкое трехъярусное строение: самые низкие абсолютные отметки (50 - 70 м) занимали озерно-ледниковые и озерно-аллювиальные низины, на высотах около 100 м господствовали зандровые равнины, к участкам с отметками 100 - 130 м тяготели моренные возвышенности. Таким образом, в результате двухкратного оледенения ранее однообразная геома лесных ландшафтов оказалась расчлененной на три высотно-ландшафтных ступени. Это означает, что внутри типа ландшафтов появились необходимые предпосылки для формирования низменных, средневысотных и возвышенных групп родов ландшафтов.

Важную роль в усложнении пространственной организации ландшафтов сыграли днепровское и сожское оледенения, положившие начало формированию литогенной основы некоторых родов ландшафтов южной и центральной Беларуси (холмисто-моренно-эрозионных, вторично-моренных, моренно-зандровых, камово-моренно-эрозионных). Формирование геомы родов ландшафтов северной Беларуси (холмисто-моренно-озерных, камово-моренно-озерных) связано, главным образом, с деятельностью поозерского ледника. В это же время произошло формирование второй и третьей террас на крупных реках бассейна Черного моря (геома аллювиальных террасированных ландшафтов). Из пылеватого материала, принесенного из ледниковой области, сформировалась геома лессовых ландшафтов.

Конец сожского оледенения характеризуется энергичным врезанием рек, что привело к формированию густой речной сети. Этот процесс продолжался в муравинском межледниковье и в период поозерского оледенения в его перигляциальной зоне. Благодаря активной эрозионной деятельности произошло расчленение геомы родов ландшафтов, что положило начало формированию их видов.

В голоцене в связи с активизацией речной деятельности были спущены приледниковые озера и на дневную поверхность выступила геома озерно-ледниковых ландшафтов. Происходит формирование геомы пойменных ландшафтов, развитие которых продолжается и в настоящее время. Вследствие повсеместного поднятия уровня грунтовых вод широкого развития достигли процессы заболачивания и торфообразования, что послужило толчком для формирования болотных ландшафтов. Восстановилась лесная растительность, которая вновь приобрела облик широколиственно-хвойных лесов. Начиная с атлантического времени, эти леса распространились на повышенных элементах большинства современных ландшафтов. Теплый и влажный климат способствовал активизации почвообразовательных процессов, которые развивались по подзолистому типу. Пониженные пространства оказались занятыми ольшаниками и болотами, где накапливались мощные толщи (иногда до 10 м) торфа. В позднем голоцене биота ландшафтов приобрела современный облик, что дает основание считать их имеющими голоценовый возраст.

Возраст ландшафта относится к проблемным вопросам ландшафтоведения, несмотря на то, что существует несколько точек зрения по этому поводу. Первоначально существовало мнение, что возраст ландшафта совпадает с моментом формирования геологического фундамента или рельефа, т. е. литогенной основы ландшафта. Позже стали считать, что отсчет возраста ландшафта следует начинать со времени заселения территории растительностью и формирования биоценозов. Наконец, в настоящее время утвердилась идея о том, что возраст ландшафта определяется тем временем, в течение которого существует его современная структура, или, используя терминологию В.Б. Сочавы, остается неизменным его инвариант.

Приведенное многообразие мнений сводится к следующим основным позициям. Возраст ландшафта можно оценивать в двух аспектах - филогенетическом и онтогенетическом.

Филогенетический подход позволяет раскрыть историю геологической эволюции ландшафта и определить возраст литогенной основы.

Онтогенетический подход нацелен на выявление длительности существования сложившейся пространственной структуры ландшафта. Чаще всего онтогенетический возраст отождествляется с возрастом доминантных урочищ (внутри ландшафта) или доминантных видов (внутри рода ландшафтов). Таким образом, с позиции онтогенетического подхода возраст ландшафта - это продолжительность его существования в эволюционном ряду в качестве определенного структурно-динамического типа. Чем выше ранг природного комплекса, тем больше его возраст, при этом возраст одного и того же ранга может существенно изменяться.

ВОЗВРАСТ ЛАНДШАФТА

Этот вопрос относится к сложным и дискуссионным вопросам. Есть мнение, что возраст ландшафта следует считать со времени формирования новой территории - после выхода ее на поверхность в результате регрессии моря или отступания ледникового покрова. Однако если платформа существует с архея, то совершенно не значит, что ландшафты здесь архейского возраста. Даже на территории, освобожденной ото льдов только 10-15 тыс. лет назад, ландшафты не раз сменялись вследствие трансформаций климата, которые вели за собой смещение ландшафтных зон.

Таким образом, возраст ландшафта нельзя отождествлять с возрастом его геологического фундамента или с возрастом суши, на которой он развивался. Совпадение возможно лишь в том случае, когда ландшафт формируется на молодых участках морского дна. На таких территориях еще не успели смениться ландшафты, и мы наблюдаем первичные процессы их формирования.

Теоретически возраст ландшафта определяется тем моментом, с которого появилась его современная структура. Практически установить этот момент очень сложно. Основная проблема заключается в том, что новая структура сменяет старую постепенно, а не внезапно.

Качественный скачок также имеет определенную продолжительность. На протяжении долгого времени «старый» и «новый» ландшафт сосуществуют, они как бы перекрываются. Даже после резких перемен между ними сохраняется преемственность - элементы прежнего ландшафта переходят по наследству новому ландшафту; полностью переходит - геологический фундамент и морфологические черты рельефа, долго сохраняются также реликтовые почвы и биоценозы.

Признавая структуру основным критерием при определении возраста ландшафта, мы оказываемся опять перед вопросом: что же принять за точку отсчета - время появления элементов новой структуры или время, когда сложилась современная структура. В любом варианте ответ будет слишком формальным, в нем не найдет отражение стадиальность развития ландшафта.

Всякий ландшафт переживает две стадии в своем развитии:

стадия формирования;

стадия устойчивого развития (эволюционного)

Первая стадия протекает быстро - в начале ландшафт характеризуется быстрой изменчивостью и носит черты молодости и несложившейся структуры: несформировавшиеся биоценозы, слабо развитые почвы, малорасчлененный рельеф, неразработанная гидрографическая сеть. Постепенно компоненты ландшафта приходят в равновесие друг с другом, территория морфологически дифференцируется, ландшафт образует черты устойчивой структуры - достигает зрелости.

Здесь ландшафт переходит во вторую продолжительную стадию развития, основной процесс - процесс саморазвития.

Таким образом, понятие «возраст ландшафта» распадается на две части: возраст первичных элементов современного ландшафта в недрах прежней структуры и возраст современного ландшафта в буквальном смысле слова - как сложившегося устойчивого образования.

Одним из важных определяющих факторов возраста ландшафтов является почва. Зрелый почвенный профиль служит как бы «памятью ландшафта» и свидетельствует об относительной устойчивости всех факторов, под влиянием которых эта почва сформировалась. Хотя существуют и другие взгляды на определение возраста современных ландшафтов - есть предложение определить его по другим компонентам.

Таким образом, вопрос о возрасте ландшафта нельзя считать вполне решенным. Впрочем, практически, не так важно точно установить «день рождения» ландшафта, как важно выяснить устойчивые современные тенденции и закономерности развития и таким образом создать предпосылки для разработки прогноза его дальнейшего поведения.

САМОРАЗВИТИЕ ЛАНДШАФТА

Способность саморазвития доказывается тем, что ландшафт поступательно изменяется и без вмешательства внешних факторов, при их постоянстве. Это было ясно еще В.В. Докучаеву, который утверждал, что такой природный комплекс, как озера «носит в себе зародыши своей будущей смерти», даже при постоянстве стока и др. внешних условий оно постепенно мелеет, расход воды на испарение начинает превышать приход, и в конце концов озеро неизбежно исчезает, т. е. превращается в комплекс другого типа (болото, солончак).

Сущность внутренних противоречий как движущей силы развития геосистемы состоит в том, что ее компоненты в ходе взаимодействия стремятся прийти в соответствие между собой, т. е. система стремится к равновесию, но это равновесие может быть только временным, относительным, так как сами компоненты его нарушают. Один из самых активных компонентов - биота. Стремясь наиболее полно приспособиться к среде, биота в тоже время вносит изменения в результате своей жизнедеятельности. Таким образом, биоте опять приходится перестраиваться, приспосабливаясь к ею же измененным условиям, в результате постепенно перестраивается вся система.

Саморазвитие ландшафта протекает относительно медленно и редко выражено «в чистом виде», ибо на него накладываются изменения, вызываемые внешними воздействиями. Внешние процессы нарушают закономерный ход развития (саморазвития) ландшафта, могут повернуть его вспять и вовсе пресечь.

«Механизм» развития ландшафта состоит в постепенном количественном накоплении элементов новой структуры и вытеснении элементов старой структуры. Этот процесс приводит к качественному скачку - смене ландшафтов. Б.Б. Полынов и Л.С. Берг обратили внимание на то, что в ландшафте могут быть представлены разновозрастные элементы. Б.Б. Полынов различал в ландшафте элементы «реликтовые» (сохранились от прошлых эпох и указывают на историю ландшафта); консервативные - те, которые наиболее полно соответствуют современным условиям и определяют современную структуру ландшафта; прогрессивные - наиболее молодые, которые указывают на тенденцию дальнейшего развития ландшафта, служат основанием для прогноза. Прогрессивные элементы - появление лесных участков в степи, талого грунта в области многолетней мерзлоты и т. д.

Процесс развития ландшафта наиболее отчетливо проявляется в формировании его новых морфологических частей, возникающих из едва заметных фациальных микрокомплексов (промоины, талый грунт, участков заболачивания в понижениях).

Однако чтобы трансформировалась вся морфологическая структура требуется длительное время. Таким образом, картина развития складывается из перемен, обусловленных переплетением внутренних и внешних стимулов. В ходе развития на прогрессивное движение накладываются ритмические колебания и регрессивные сдвиги.

Понимая всю условность деления развития ландшафтных комплексов на прогрессивное и регрессивное, все же их разграничение представляется желательным и должно основываться на учете трех не просто взаимосвязанных, а корректирующих друг друга критериев: нарастание или уменьшение биологической продуктивности, усложнение или упрощение структуры, рост или снижение стабильности (устойчивости).

Прогрессивное развитие ландшафтного комплекса характеризуется нарастанием его биологической продуктивности с одновременным усложнением структуры и ростом стабильности. Таков ход развития типов ландшафта в направлении: пустыня - полупустыня - степь - лесостепь (саванна тропиков). Лесостепь - заключительная стадия прогрессивного ряда развития. С нею совпадает ось оптимизации ландшафтов, отличающаяся максимальной для умеренного пояса биологической продуктивностью, высокой сложностью структуры (дифференциация ландшафта на две резко контрастные группы биогеоценозов - лесную и степную) и климатической устойчивостью (Миль- ков Ф.Н., 1980). Переход лесостепного типа ландшафта к лесному следует рассматривать как регрессивное развитие, а в смене лесного ландшафта лесостепным видеть пример прогрессивного развития. Регрессивным является развитие ландшафтов в направлениях : лес - болото; лесостепь - степь - полупустыня - пустыня.

В региональном аспекте прогрессивным следует считать развитие комплексов в сторону оптимума-ландшафта. Один и тот же процесс в разных региональных условиях может определять различную направленность в развитии ландшафтных комплексов. Например, активные неотектонические поднятия на плоских низменностях, заболоченных на севере и засоленных на юге, обусловливают прогрессивное развитие комплексов, но эти же поднятия на расчлененных возвышенностях приводят к регрессивному развитию, заканчивающемуся образованием овражно-балочного бедленда. Или: понижение уровня Каспийского моря - одновременно фактор прогрессивного развития прилегающих районов Прикаспийской низменности (дифференциация рельефа, рассоление почв, формирование полынно-злаковых группировок) и регрессивного развития усыхающих прибрежных аквальных ландшафтов.

ФУНКЦИОНАЛЬНО-ДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ В НАУКЕ О ЛАНДШАФТЕ

Функционирование ландшафтов

Идея о том, что природные комплексы находятся в постоянном развитии и изменении впервые была выдвинута в русской географии В.В. Докучаевым в конце XIX в. В первой половине XX в эта идея разрабатывалась различными учеными, усилия которых были направлены на поиск движущей силы развития. И.М. Крашенинников и А.И. Пономарев таковой считали рельеф, Б.Б. Полынов - климат и рельеф, А.А. Григорьев - климат, И.К. Пачоский, В.Р. Вильямс, А.Д. Гожев - растительность. Эти теоретические положения были конкретизированы и уточнены только во второй половине XX в, когда появились первыекомплексные физико-географические и ландшафтные стационары. Полученные на них материалы позволили признать наличие внешних и внутренних факторов развития ландшафта (В.Н. Сукачев, С.В. Калесник, Н.А. Солнцев), подтвердить идею саморазвития, а также мысль об обратимых и необратимых изменениях ландшафта (Л.С. Берг, И.М. Забелин). Особо важный вклад в становление идеи развития внесли работы А.А. Григорьева (1970) о едином физико-географическом процессе и Н.А. Солнцева (1961) о ритмичности и периодичности экзогенных процессов. К концу XX века стало очевидным, что ландшафт представляет собой упорядоченную пространственно-временную систему, находящуюся в постоянном развитии. Первооснову развития составляют взаимосвязи между компонентами ландшафта и его морфологическими частями в результате чего осуществляется обмен веществом, энергией и информацией.

Среди внутренних процессов главную роль играет вертикальное перемещение вещества и энергии, осуществляемое благодаря системе вертикальных связей между природными компонентами. Последние, однако, иногда имеют сложное строение, состоят из ряда элементов, каждый из которых способствует трансформации вещественно-энергетического потока внутри ландшафта. Поэтому вполне уместными выглядят предложения по расчленению вертикального строения ландшафта на геогоризонты и геомассы. По Н.Л. Беручашвили (1986) геомассы выступают функциональными частями ПТК. Таковы аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы (массы мёртвого органического вещества) литомассы, педомассы, гидромассы, которые отличаются от компонентов большей вещественной однородностью. Однородные слои в пределах вертикального профиля ПКТ, характеризующиеся специфическими наборами и соотношениями геомасс, называются геогоризонтами. Это аэрогоризонт, аэрофитогоризонт, мортаэрогоризонт, снежный горизонт, педогоризонт, литогоризонт. Следует подчеркнуть, что геомассы и геогоризонты целесообразно выделять при изучении процессов в пределах фации. В более крупных морфологических частях ландшафта универсальное значение для структурно-функционального анализа сохраняют природные компоненты.

Благодаря природным процессам каждый ландшафт как бы пронизан вещественно-энергетическими потоками разного происхождения и разной мощности. Среди них различают потоки внешние (входные и выходные) и внутренние, причем последние при своей интенсивности и значимости намного превосходят внешние.

Совокупность процессов перемещения, обмена и трансформации вещества и энергии в ландшафте называют его функционированием. Функционирование представляет собой сложный интегральный процесс, обусловленный множеством элементарных процессов - физико-механических, химических и биологических, и протекающий благодаря вертикальным связям в ландшафте. Раздельное изучение природных процессов, т.е. рассмотрение их на уровне физических, химических и биологических закономерностей способствовало формированию таких новых научных направлений как геофизика ландшафта, геохимия ландшафта, биогеоценология. Однако в природной среде все элементарные процессы взаимосвязаны, переплетаются, переходят друг в друга, поэтому их расчленение весьма условно. Например, физическая сущность стока заключается в движении воды под действием силы тяжести. С географической точки зрения - это сложный интегрированный, геоморфологический, гидрологический, геохимический процесс, который служит звеном ещё более сложного процесса - влагооборота. Благодаря последнему осуществляются взаимосвязи между компонентами и комплексами, что свидетельствует о чрезвычайной его важности. Круговорот воды - одно из важных функциональных звеньев ландшафта. Другим звеном является минеральный обмен или геохимический круговорот. Эти круговороты осуществляют перемещение вещества, которое сопровождается поглощением, трансформацией и высвобождением энергии. Энергетический круговорот выступает ещё одним функциональным звеном ландшафта.

В каждом из этих звеньев различают биотическую и абиотическую составляющие. Биотический обмен веществ (биологический круговорот) - особое функциональное звено, наиболее важное в механизме функционирования ландшафта, как бы перекрывающее три звена, выделенных выше. В сущности, перекрытия имеются между всеми звеньями. Например, транспирация - составной элемент влагооборота, биологического метаболизма и энергетики ландшафта. Поэтому расчленение единого процесса функционирования на звенья служит лишь методическим приёмом для целей исследования.

Функционирование ландшафта осуществляется в форме круговоротов с годичным циклом. Наиболее изученным среди них является влагооборот. Основой водного круговорота являются атмосферные осадки. Они распределяются следующим образом: перехватываются поверхностью растительного покрова и испаряются, фильтруются в почву и поступают во внутренний влагооборот, пополняют поверхностный и подземный сток. В большинстве ландшафтов почвенная влага всасывается корнями растений и вовлекается в продукционный процесс. Количественные показатели структуры влагооборота изменяются от одного ландшафта к другому, зависят от поступающего тепла и влаги и подчиняются зональным и азональным закономерностям.

В зоне смешанных лесов, где сумма среднегодовых осадков составляет 700 мм, на испарение приходится 450 мм, на поверхностный и подземный сток - 250 мм. Величина стока является показателем выноса влаги за пределы ландшафта, величина испарения характеризует внутриландшафтный влагооборот. Соотношение между внутренним и внешним влагооборотом выражается коэффициентом стока, который для территории Беларуси равен 0,35.

Во внутриландшафтном влагообороте важнейшую роль играет биота. Кроны деревьев перехватывают в среднем 10 % годового количества осадков, которые практически полностью испаряются с поверхности листьев (рис.30).

Влага, поступившая в почву, всасывается корнями растений, участвует в процессе фотосинтеза и затем транспирируется в атмосферу. В составе живого растения остается менее 0,75 % воды (в сухой массе ее удельный вес составляет 0,15 %). В ландшафтах влажных % влаги, испаряющейся с суши земного шара.

Чрезвычайно важная роль в процессе функционирования ландшафта принадлежит биогенному обороту веществ, результатом которого является образование органического вещества. Первичными продуцентами выступают земные растения, извлекающие двуокись углерода из атмосферы, зольные элементы и азот - из почвенных водных растворов. Создаваемая в процессе фотосинтеза чистая первичная продукция консервируется в живом растении и частично потребляется растительноядными животными (фитофагами). Важно подчеркнуть, что животные используют около 10 %, а зачастую и меньше произведенной фитомассы (правило десяти процентов, сформулированное Р. Уиттекером). Например, в лесах животные потребляют 4 - 7 % первичной продукции, в пустыне и тундре - 2 - 3 %, в степях и саваннах - 10 - 15 %. Биогенный круговорот завершается после отмирания биомассы ее разрушением животными-сапрофагами, бактериями, грибами и минерализацией микроорганизмами. Конечные продукты минерализации возвращаются в атмосферу (СО2) и в почву (зольные элементы и азот).

Биологический метаболизм характеризуется многочисленными показателями, среди которых наиболее важными являются запасы фитомассы и величина годичной первичной продукции. Продуктивность биоты зависит как от географических факторов, так и от биологических особенностей различных видов растений. Очевидно, что наибольшими запасами фитомассы характеризуется лесная растительность, которая накапливает органическое вещество в течение многих десятилетий и даже столетий. Вместе с тем запасы биомассы тем больше, чем выше теплообеспеченность и чем ближе к оптимуму соотношение тепла и влаги. В результате показатель биопродуктивности возрастает от высоких широт к низким, достигая максимума в лесостепных ландшафтах (умеренный климатический пояс), влажных субтропических лесах (субтропический пояс), влажных экваториальных лесах (экваториальный пояс).

Еще один важный биохимический показатель - количество элементов питания, потребляемых для создания биологической продукции (емкость биологического круговорота веществ). Основной объем химических элементов, участвующих в биологическом метаболизме, составляют элементы-биогены - N, K, Ca, Si, а также P, Mg, S, Fe, Al. Их структура и объем потребления определяются зональными факторами. Так, растительные группировки тундровых и таежных ландшафтов характеризуются потреблением N, Ca, K, широколиственных лесов - Ca, N, K, степных - Si, N, K, пустынных - Ca, Ca, K, N, Mg, экваториальных лесных ландшафтов - Si, Fe, Al. В целом самая низкая емкость биологического круговорота свойственна тундровым ландшафтам, самая высокая присуща луговым степям. Из других растительных группировок высоким уровнем потребления минеральных веществ выделяются влажные экваториальные леса.

Биота ландшафта осуществляет еще одну важную функцию - газообмен с атмосферой. Количество ассимилируемого растениями углерода во много раз превышает величину извлекаемых из почвы зольных элементов и азота. Связывание СО2 в процессе фотосинтеза сопровождается выделением свободного кислорода, часть которого потребляется в процессе дыхания и разложения органических остатков, а остальная часть поступает в атмосферу.

В пределах территории СНГ максимальное количество кислорода поступает в атмосферу из темнохвойных (в частности, еловых) таежных лесов и тундровых ландшафтов.

Особенности внутриландшафтного биологического круговорота и продуцирования биомассы изучены недостаточно. Известно однако, что в тайге и широколиственных лесах наиболее продуктивными являются хорошо дренированные и теплые местоположения, а самыми бедными - болотные комплексы, дающие всего 2 - 4 т/га первичной продукции в год.

Абиотическая миграция вещества характеризует латеральные связи ландшафта и не носит характера круговорота, так как движение твердого материала происходит по законам гравитации. Тем не менее абиотическая миграция осуществляется: 1) в виде выноса твердых продуктов разрушения или 2) в виде водорастворимых веществ, влекомых водными потоками и участвующих в биохимических реакциях.

Перенос материала осуществляется в виде перемещения твердых продуктов эрозии и денудации вниз по склонам, механических примесей в воде и воздухе. Интенсивность денудации сильно варьирует по ландшафтам в зависимости от степени расчленения рельефа и глубины местных базисов эрозии, степени сохранности естественной растительности, структуры элементарных ландшафтов (ЭЛ) внутри ПТК различного ранга.

Анализ карты элементарных ландшафтов Беларуси, составленной в Институте Геологических наук НАН РБ, позволил произвести подсчет площадей ЭЛ по видам и родам ландшафтов (табл.5). Результаты подсчетов свидетельствуют, что в возвышенных ландшафтах преобладают элювиальные ЭЛ (78,5%) удельный вес которых наиболее высок в лессовых (95,8 %), наиболее низок (41,7 %) в камово-моренно-озерных ПТК. Меньше всего здесь субаквальных ЭЛ (около 4 %). Доля супераквальных ЭЛ составляет 11,8 %, возрастая в камово-моренно-озерных ландшафтах до 18,1 % и снижаясь в лессовых до 4,2 %.

В средневысотных ПТК также преобладают элювиальные ландшафты, однако их удельный вес снижается до 60 %. Максимального распространения (74,1 %) они достигают в морено-озерных, минимального (46,4 %) - в морено-зандровых ПТК. Доля супераквальных ЭЛ увеличивается до 23,7 %, достигая максимума (35%) во вторичных водно-ледниковых, минимума (17,3 %) - во вторичноморенных ПТК. Удельный вес субаквальных ландшафтов по-прежнему невысок - 0,9 %. В низменных ПТК преобладание переходит к супераквальным ЭЛ (63,3 %), достигающим максимального распространения (86,4 %) в пойменных, минимального (31,4 %) - в озерно-ледниковых ландшафтах. Элювиальные ЭЛ составляют здесь всего 25,8 %, субаквальные - 0,8 %.

Степень интенсивности перемещения и аккумуляции веществ изменяется в ландшафтах в зависимости от структуры ЭЛ, рельефа, грунтов, уровня распаханности и залесенности. Обнаружилось, что в возвышенных ландшафтах преобладают процессы интенсивного и среднеинтенсивного смыва веществ, которые наиболее типичны для холмисто- моренно-эрозионных, отдельных видов холмисто-моренно-озерных и лессовых ПТК. Количественное выражение этого процесса составляет от 2,4 до 4,8 (Гродненская возвышенность), 7 (Минская возвышенность) и даже 8,8 мм/год (Оршанская возвышенность). Этому способствует значительная глубина (10 - 15 м) расчленения рельефа, водоупорные грунты, коэффициент фильтрации (Кф) которых составляет всего 0,05 м/сут., высокая степень распаханности. Вместе с тем здесь существуют предпосылки для аккумуляции материала в пределах комбинированных, а также супераквальных и субаквальных (15 - 40 %) ЭЛ. Это приводит к тому, что процессы интенсивного смыва сочетаются с местной аккумуляцией веществ в указанных местоположениях.

В группе средневысотных ландшафтов характерны процессы смыва в сочетании с транзитом и частичной аккумуляцией. Этому способствует господство элювиальных местоположений, слабое расчленение рельефа (глубина расчленения 2 - 3 м), высокий Кф песчаных грунтов (до 1 м/сут.), значительная залесенность (30 - 50 %) территории. Интенсивность смыва составляет менее 0,8 мм/год. Вынос осуществляется на 57 % территории, аккумуляция - на 17 %, транзит - во всех ПТК.

Наконец, в низменных ландшафтах наиболее типичны процессы слабого транзита веществ при незначительно выраженных процессах выноса (на 21 % площади), аккумуляции (12 %) и инфильтрации. Это обусловлено господством супераквальных ЭЛ, слабым расчленением рельефа (глубина расчленения 1 - 2 м), высоким Кф (до 1 м/сут.) песчаных грунтов и торфяников, значительной (около 50 %) залесенностью. В озерно-ледниковых ландшафтах, в частности в тех видах, которые сложены озерно-ледниковыми суглинками и глинами с Кф менее 0,05 м/сут. процессы слабого, а иногда даже интенсивного выноса происходят на 50 % территории. Для видов, сложенных песками, более характерна аккумуляция, в том числе эоловая. Наконец, для нерасчлененных комплексов речных долин свойственны особые процессы - аккумуляция и эрозия с последующим транзитом.

Перемещение твердого материала речными потоками определяется модулем твердого стока (Мт). Для зоны смешанных лесов Мт равен 5 - 10 т/км2· год, широколиственных лесов - 10 - 20 т/км2· год. Ландшафты луговых степей, сформировавшиеся на мощных лессах, характеризуются более высоким показателем Мт - до 150 т/км2·год. С твердым стоком с территории суши выносится 22 - 28млрд. т ·год вещества, т. е. за 10 - 15 млн лет вся суша может быть снивелирована до уровня Мирового океана.

Вынос водорастворимых веществ можно проиллюстрировать на примере наиболее изученного речного ионного стока. Объем растворенных веществ, выносимых мировым речным стоком, составляет 2,5 - 5,5 млрд. т ·год. По расчетам М.И. Львовича средний модуль ионного стока (Ми) равен 20,7 т/км2, при этом зональные различия этого показателя невелики. Так, в ландшафтах тундры, тайги и пустынь среднегодовой Ми составляет 10 - 15 т/км2, лесостепи - 20 - 30 т/км2, экваториальных лесов - 35 т/км2. С территории РБ каждый год выносится до 8 млн т вещества в растворенном и взвешенном виде.

Процессы, происходящие в ландшафтах, сопровождаются поглощением, преобразованием, накоплением и высвобождением энергии, что характеризует энергетику ПТК. Главным источником энергии является Солнце, лучистая энергия которого наиболее эффективна для функционирования ландшафта, т. к. она способна преобразовываться в тепловую, химическую и механическую. За счет солнечной энергии осуществляются обменные процессы в ландшафте, включая водный и биологический круговороты.

Поступление суммарной солнечной радиации к поверхности суши в среднем составляет 5600 МДж/м2 ·год, величина радиационного баланса - 2100 МДж/м2 ·год. Для территории Беларуси эти показатели оцениваются в интервале 3400 - 4000 МДж/м2·год и 1500 - 1800 МДж/м2 ·год соответственно. Подавляющая часть энергии радиационного баланса затрачивается на влагооборот, в частности, на испарение и нагревание воздуха, остальная расходуется на теплообмен с почво-грунтами, таяние снега и льда, физическое разрушение пород литосферы, фотосинтез. В процессе фотосинтеза растения используют в среднем 1,3 % радиационного баланса, главным образом той части солнечного излучения, которая называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР). Растительность поглощает до 90 % световой энергии ФАР, но только 0,8 - 1,0 % ее идет на фотосинтез. Наиболее высокий коэффициент использования ФАР наблюдается в зоне влажных экваториальных лесов, наиболее низкий - в пустынной и тундровой зонах.

В живой биомассе суши сосредоточено примерно 4·1016 МДж энергии, что соответствует 5 % годовой суммарной солнечной радиации или 14 % радиационного баланса. В отдельных растительных сообществах эти показатели более высоки. Например, в темнохвойных таежных и широколиственных лесах запас энергии эквивалентен 40 % годового радиационного баланса зоны, экваториальных лесах - 24 %. Некоторая часть солнечной энергии аккумулируется в мертвом органическом веществе (подстилке, гумусе, торфе). Так, в гумусе тучных черноземов содержится более 1000 МДж/м2 энергии.

Энергетика ландшафта может служить одним из показателей интенсивности его функционирования. Вероятно, этот показатель тем выше, чем интенсивнее происходят в ландшафте круговороты вещества и энергии и накопление биомассы. По этим параметрам наиболее высокой интенсивностью функционирования характеризуются ландшафты экваториальных лесов, наиболее низкой - ландшафты арктических пустынь и тундры.

Энергетика ландшафта может служить одним из показателей интенсивности его функционирования. Вероятно, этот показатель тем выше, чем интенсивнее происходят в ландшафте круговороты вещества и энергии и накопление биомассы. По этим параметрам наиболее высокой интенсивностью функционирования характеризуются ландшафты экваториальных лесов, наиболее низкой - ландшафты арктических пустынь и тундры.

Динамические процессы в ландшафтах

Процессы функционирования, протекающие в ландшафтах, подчиняются цикличности поступления солнечной радиации, что сопровождается определенными изменениями в их вертикальной структуре. Особенно заметно это сказывается на состоянии биоты в умеренном климатическом поясе, где годовой цикл функционирования четко разделяется на четыре временных фазы. Каждая из этих фаз характеризует изменчивость ландшафта во времени.

На территории Беларуси лето, по данным А.Х. Шкляра (1967) - самый продолжительный сезон года, который начинается с середины мая, длится до середины сентября и характеризуется среднесуточными температурами воздуха свыше 100 . Средняя температура самого теплого месяца - июля - на севере страны около 170 , на юго-востоке 18,50 . На июль приходится максимум среднемесячного выпадения осадков - 80 - 90 мм. Летом наблюдается наименьшая облачность и максимальное количество часов солнечного сияния (68 - 71 % годовой суммы). Скорость ветра невелика, особенно ночью, что создает благоприятные условия для радиационного выхолаживания поверхности почвы и приземного слоя воздуха. Это способствует образованию в пониженных местах туманов. Летний сезон характеризуется активизацией всех процессов, интенсивным приростом био- и зоомассы.

Осень наступает во второй декаде сентября когда среднесуточные температуры устанавливаются ниже 100 и продолжается до конца ноября, когда среднесуточные температуры понижаются до 00 . В это время происходит пожелтение и опадение листвы, постепенное снижение интенсивности продукционных процессов и их угасание. Значительно увеличивается облачность, возрастает количество дней с осадками, хотя их количество по сравнению с летним сезоном снижается. Затяжные дожди создают основной запас влаги в почве, который сохраняется до весны и служит важным источником питания растений.

Зима наступает в ноябре и длится до начала марта. Ее длительность определяется температурами воздуха ниже 00 . Продолжительность залегания устойчивого снежного покрова составляет 2,5 - 3 месяца, его средняя мощность -15 - 30 см. Средние температуры самого холодного месяца - января - изменяются от - 4,50 на юго-западе до - 80 на крайнем северо-востоке. Отличительные особенности зимнего сезона - сильная облачность и частая повторяемость пасмурных дней (130 - 170). Для животных это наиболее трудное время из-за нехватки кормов.

Весна наступает в марте, когда среднесуточные температуры воздуха переходят через 00 . Рост инсоляции способствует повышению температуры воздуха и таянию снега. Весна обычно неустойчивая, с частой сменой холодных и теплых дней. Началом весны принято считать сокодвижение у березы бородавчатой, при переходе температуры через 50С начинается вегетационный период, длительность которого составляет 185-205 дней. Возобновляется вегетация растений, активизируется жизнедеятельность животных и птиц.

Сезонные изменения функционирования ландшафтов в свою очередь, состоят из более мелких временных отрезков - суток. Суточные ритмы характеризуются колебаниями температуры, влажности воздуха, скорости ветра, выпадения осадков, процессов фотосинтеза, промерзания и оттаивания почвы. Таким образом, временная изменчивость ландшафтов имеет сложную природу и выражается в различных формах.

Л.С. Берг (1947) предложил различать обратимые и необратимые изменения ландшафта. К числу обратимых он относил сезонные изменения, а также те катастрофические события, после которых ландшафт восстанавливается примерно до того состояния, каким он был до катастрофы. При необратимых сменах изменения идут в одном направлении и возврата к прежнему состоянию ландшафта не происходит. Необратимые смены осуществляются при глобальных изменениях климата, в результате трансгрессий и регрессий моря, эволюции озерных водоемов и т.д. Обратимые изменения характеризуют динамику ландшафта, необратимые - его развитие или эволюцию.

В.Б. Сочава (1978) определил динамику как изменение состояний ландшафта в пределах одного инварианта. Инвариантом является совокупность свойств, которые сохраняются неизменными в процессе динамических преобразований. Инвариант выступает в качестве общего признака как для ландшафта, так и для его морфологических единиц. Такими инвариантными свойствами обладает вертикальная, горизонтальная и временная структура ландшафта. Именно структура остается практически неизменной в процессе динамики ландшафта, протекающей под воздействием внешних факторов. Следовательно, между понятиями «структура» и «динамика» существует очень тесная связь - они взаимообусловлены.

Изменения горизонтальной структуры, не ведущие к смене одного ПТК другим, разнообразны. К ним можно отнести появление дробных ПТК (фаций, урочищ) внутри более крупного комплекса. Примером может служить формирование овражного урочища или фации суффозионной западины в пределах лессового ландшафта, что усложняет существующий набор морфологических единиц и рисунок их пространственного распространения, но не является принципиальной сменой морфологической структуры указанного ПТК.

Изменения вертикальной структуры в рамках одного инварианта происходят постоянно. Так, следствием даже небольших отклонений климатических показателей от среднегодовых является усиление или снижение интенсивности природных процессов, характер сукцессий растительных сообществ, смена физического состояния почв. Однако при этом вертикальная структура ландшафта не претерпевает коренных изменений.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод, что динамика входит в понятие инварианта ландшафта, в ней выражается временная упорядоченность состояний ПТК как их структурных элементов. Поэтому приведенное выше определение динамики В.Б. Сочавы отражает самую суть динамических процессов.

Термин «состояние ландшафта» разными авторами определяется по-разному. Так, Л.Н. Беручашвили (1976) под состоянием понимает «соотношение параметров структуры и функционирования природно-территориальных комплексов в какой либо промежуток времени, которое конкретные входные воздействия (солнечная радиация, осадки) трансформирует в определенные выходные функции (сток, гравигенные потоки, прирост фитомассы и др.)» (с.32). По А.Г. Исаченко (1991) «под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определенный промежуток времени» (с.217). И.И. Мамай (1992) считает, что «состояние ПТК - это более или менее длительные отрезки его существования, характеризующиеся определенными свойствами структуры комплекса» (с. 31). В.Б. Сочава (1978) и А.А. Крауклис (1979) вводят понятия «динамические или переменные состояния фаций», которые соответствуют определенным этапам в жизни геосистемы и характеризуются инвариантностью (неизменностью) ее структуры и определенным набором природных процессов. Все приведенные определения характеризуют состояние как элемент временной структуры ландшафта. Из этого следует, что состояние есть показатель режима функционирования и динамики ПТК и зависит главным образом от космических факторов (поступления солнечной радиации, выпадения осадков), изменение которых приводит к смене состояний. Параметрами функционирования являются тенденция, амплитуда и ритм смен в определенный отрезок времени.

Существует подход к выделению состояний по их продолжительности. Так, Л.Н. Беручашвили (1986) выделяет кратковременные (продолжительностью до 1 суток), средневременные (до 1 года), длительновременные (более 1 года) состояния. Кратковременные состояния (стексы) характеризуют суточный цикл изменений, подчиненных внутрисуточной ритмике природных процессов. Смена стексов происходит под влиянием внешних факторов и осуществляется не одномоментно, а в течение нескольких (от 1 до 3, иногда более) часов. Это объясняется тем, что тепло и влага, поступившие на поверхность ПТК, должны пройти путь от атмосферной его части в литогенную основу, а через корневую систему - в растения. Следовательно, чтобы состоялась смена состояния ПТК должны произойти изменения в каждом из его компонентов. Таким образом, необходимо различать состояние компонентов и состояние ландшафта, т. к. последнее складывается из набора состояний компонентов. Средневременные состояния связаны с сезонной динамикой и формируют определенные фазы годового цикла, сменяющие друг друга в строго обязательной последовательности. Длительновременные (многолетние) состояния измеряются десятками и сотнями лет и их смена характеризует эволюцию ландшафта.

Динамика ландшафта тесно связана с его устойчивостью - способностью сохранять свою структуру и характер функционирования при изменяющихся условиях внешней среды. В ходе обратимых динамических смен состояний ландшафт не претерпевает коренных изменений до тех пор, пока не будет нарушена его устойчивость. Будучи динамическим свойством, устойчивость предполагает не абсолютную стабильность комплекса, а его подвижное равновесие. Противостояние аномальным внешним воздействиям осуществляется в ландшафте с помощью механизма саморегулирования, в проявлении которого главную роль играет биота. Саморегуляция представляет собой такое свойство ландшафта, с помощью которого природная система в процессе функционирования сохраняет устойчивое состояние. При этом саморегуляция не приостанавливает, а только сглаживает ход развития системы, обеспечивая ее относительное равновесие. Стабилизирующая роль биоты в процессе саморегулирования определяется ее пластичностью, способностью к самовосстановлению, мобильностью. Чем разнообразнее и сложнее сообщество растений и животных, тем более действенно его стабилизирующее начало.

В поддержании устойчивости принимают участие все природные компоненты, которые связаны между собой системой прямых и обратных связей. Важнейшим условием устойчивости ландшафта выступают обратные связи, в частности, обратные отрицательные связи, проявление которых обеспечивается биотой. При появлении внешних возмущений в биоте возникают процессы, компенсирующие эти возмущения. Вследствие этого природные ландшафты с ненарушенной биотой обладают значительно большей степенью устойчивости по сравнению с антропогенными, в которых отрицательными факторами выступают снижение биологического и ландшафтного разнообразия, накопление загрязняющих веществ, замена естественных формаций культурной растительностью. Эти и подобные им явления ускоряют ход динамических процессов и вызывают разрушение литогенной основы. Последняя, хотя и считается одним из наиболее устойчивых компонентов ландшафта, но не обладает способностью к самовосстановлению. Основным стабилизирующим фактором, способным приостановить экзодинамические процессы выступает растительный покров, а одним из важных показателей устойчивости ландшафта является биологическая продуктивность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ландшафт природный саморазвитие

Содержание курсовой работы соответствует содержанию дисциплины ландшафтоведения.

В данной работе была изучена эволюция ландшафтов, были раскрыты основные её фазы, качественные и количественных изменения, а так же основные направления эволюции современных ландшафтов.

Было выяснено, что эволюция ландшафтов - это высшее звено в цепи понятий, характеризующих различные типы изменений ландшафтов: функционирование, динамика и развитие.

Эволюция ландшафтов сопровождается необратимыми поступательными изменениями, которые приводят к смене структуры ландшафта, замене одного инварианта другим, она обусловлена как изменениями внешних факторов (активизация тектонических движений, морские трансгрессии), так и внутренними причинами (саморазвитие ландшафта).