Что такое ритмика ландшафтов

Что такое ритмика ландшафтов

Ритмом называют повторение, чередование каких-либо событий,

состояний через относительно равные промежутки времени-

Ритмичность природных явлений, обусловленную солнечной ак-

тивностью, испытывал на себе человек с самого момента своего появле-

ния, о чем свидетельствуют древние мифы и философия. Это подтвер- ждают слова основателя теории солнечно-земных связей А.Л. Чижев- ского: «окружающая природа в человеческом уме издревле являлась ис- точником того убеждения, что правильная периодичность или повто- ряемость явлений в пространстве или во времени – есть основное свой- ство мира…» (Чижевский, 1924, с. 61). Также он отмечал гармониче- ский характер периодических явлений: «Хаотическая структура тех или иных явлений в его динамических формах с переменной точки зрения претерпевает изменение и превращается в гармоническое движение, об- разуя ряды правильных синусоидных колебаний, подчиненных в своем движении во времени неодолимым силовым колебаниям космической или солнечной энергии» (Чижевский, 1976, с. 35).

В географии известны понятия характерного времени и характер-

ного пространства, которые непосредственно связаны с представления- ми о природных ритмах. Характерное время – период, в течение которо- го геосистема проходит через все свойственные ей динамические со- стояния, совершая определенный цикл, от раза к разу повторяя самое себя. Но абсолютного повторения чего-либо в природе не наблюдается, т.к. все направленно изменяется, имеет свой пространственно- временной тренд (Николаев, 2005). Существуют суточные, годовые, 11- летние, 30-летние, вековые, многовековые и другие природные ритмы.

Пространственная ритмика природных геосистем выражается в упорядоченной повторяемости форм рельефа (рис. 20), эрозионной сети (рис. 21), элементов структуры почвенного и растительного покрова, территориальной организации ландшафтов (рис. 22).

Рис. 20. Повторяемость термокарстовых форм рельефа в урочище Ештыколь (Горный Алтай)

Рис. 21. Дендритовый рисунок эрозионной сети бассейна Верхней Оби (по В.А. Николаеву, 2005)

Изучению морфологической структуры ландшафтов посвящено немало работ и, прежде всего, труды Московской университетской школы ландшафтоведения под руководством Н.А. Солнцева. В каждом ландшафте слагающие его морфологические единицы определенным образом пространственно организованы. Они закономерно сменяют

друг друга, ритмично повторяясь. В результате территориальное (пла- новое) устройство ландшафта приобретает тот или иной ритмичный ри- сунок (узор). Это свойство морфологии ландшафта называют ланд- шафтной текстурой. Различных вариантов ландшафтных текстур срав- нительно немного. Природа любит повторять дендритовые, перистые, пятнистые, параллельно полосчатые, веерные, радиально-лучевые узо- ры. Все они подчиняются законам симметрии и ритма. Это дает основа- ние широко использовать математический анализ при изучении ландшафтных текстур (Николаев, 2005).

Рис. 22. Валиковые полигоны в долине р. Хатанга – результат криогенных процессов в тундровой зоне (по А.И. Попову, 1973)

Наиболее существенный вклад в области математической морфо- логии ландшафта сделан А.С. Викторовым (2006). Им разработаны ка- нонические модели ландшафтных рисунков территорий разного генети- ческого типа и сделан вывод, что эти модели описывают закономерно- сти строения наиболее простых ландшафтных рисунков, а с их помо- щью могут быть сконструированы математические модели морфологи- ческих структур сложно устроенных территорий. Математический ана- лиз механизма формирования ландшафтного рисунка позволяет полу- чить главнейшие зависимости, описывающие количественные законо- мерности строения и развития геометрических особенностей ландшафт- ного рисунка (Викторов, 2006). В связи с этим существует возможность математической идентификации инвариантов ритмики ландшафтного пространства.

В связи с этим, если ландшафт понимается как закономерное тер-

риториальное чередование ряда свойственных ему морфологических

единиц (фаций, подурочищ, урочищ и др.), то характерным для него бу- дет такое пространство, которое охватывает полный ритм его горизон- тальной структуры (Николаев, 2005).

Источник статьи: http://bookbk.net/book/126-landshaftovedenie-np-soboleva/17-32-ritmichnost-landshaftov.html

Определение динамики ландшафта.

В процессе функционирования в ландшафтах происходят разнообразные структурные изменения. Различают прежде всего два основных типа изменений: а) обратимые и б) необратимые. К первым относятся сезонные смены, а также изменения катаст­рофического характера, не приводящие к изменению структуры ландшафта, его инварианту (совокупности устойчивых отличи­тельных черт геосистемы). При необратимых изменениях воз­врата к прежнему состоянию не происходит: изменения идут в одну сторону, в определенном направлении. Все обратимые из­менения образуют динамику ландшафта, иначе определяемую как смену состояний геосистемв рамках одного инварианта.

Под состоянием геосистемы подразумевается упорядочен­ное соотношение параметров ее структуры и функций в опреде­ленный промежуток времени (Беручашвили). Смена одного состояния другим сопровождается изменением структу­ры и функционирования геосистемы.

С динамикой ландшафта связаны многие другие свойства геосистем. С одной стороны, динамика по существу перекрыва­ется с функционированием: динамические колебания до года от­носятся к функционированию, а колебания с более длительным временным диапазоном можно рассматривать как многолетние и вековые флуктуации функционирования. С другой стороны, ди­намика имеет близкое отношение к эволюции и развитию, хотя и не тождественна им, т.к. в ходе динамических изменений закла­дываются тенденции будущих коренных трансформаций ланд­шафта. Наконец, динамика тесно связана с устойчивостью: именно обратимые динамические смены указывают на способ­ность ландшафта возвращаться к исходному состоянию.

Природные геосистемы постоянно меняются. Любая геосис­тема в своей структуре и функционировании изменяется адап­тивно, т.е. подстраивается к новым условиям. Пример: приуро­ченность цветения большинства растений в средней полосе к периоду после таяния снега. Часто при адаптации к разным ус­ловиям одна и та же геосистема может быть представлена раз­личными вариантами своей вертикальной и горизонтальной структуры, т.е. система меняет свои состояния.

Различают несколько видов ландшафтной динамики (Нико­лаев):

1. Динамика природных ритмов. Ритмика (от греч. rtythmos — размеренность, стройность) природной геосистемы — по­вторяемость в определенной последовательности различных ее состояний, отличающихся спецификой структуры и функциони­рования. Эти состояния периодически повторяются, т.е. ритмика геосистемы — обратимые изменения. Существует иерархия ди­намических состояний природных геосистем: многовековые, ве­ковые, 30-летние, 11-летние, квазидвухлетние, годичные, сезон­ные, подсезонные, синоптические (погодные), суточные (стексы, Беручашвили). Ландшафтные ритмы с различными харак­терными временами накладываются друг на друга. Ритмичность природных процессов, связанную с солнечной активностью, подробно изучал А.Л. Чижевский.

2. Динамика ландшафтных трендов. Когда природная гео­система, помимо обратимых колебательных изменений, характе­ризуется определенной направленностью развития (например, прогрессирующее заболачивание таежного ландшафта, опусты­нивание степи или тундры и т.п.), направленной динамикой, то можно сказать, что системе свойственен динамический тренд. Ландшафтный тренд(от англ. trand- общее направление, тен­денция) — современные направленные изменения природной геосистемы (например, заболачивание, осолончакование, опус­тынивание), прослеживаемые на фоне колебательной ритмики.
Тренд есть реакция системы на изменения внешней среды (кли­матические, неотектонические, гидрологические) или следствие спонтанного развития геосистемы (например, постепенное превращение озера в верховое болото, или постепенное превраще­ние пойменной геосистемы в надпойменно-террасовую).

3. Динамика природных катастроф. К природным катастро­фам относятся лавины, сели, обвалы, ураганы, извержения вулка­нов, наводнения, лесные пожары и т.п. Динамика природных ка­тастроф происходит в сравнительно сжатые отрезки времени и влечет за собой разрушение или полное уничтожение биоты и почвенного покрова, некоторые изменения литогенной основы.

4. Динамика восстановительной сукцессии. После природ­ной катастрофы ландшафт в течение нескольких десятков и даже сотен лет восстанавливает свою вертикальную и горизонталь­ную структуру. Этот процесс называется восстановительной сукцессией (пример отрицательной обратной связи), а период, в течение которого он длится — периодом релаксации. Ландшафт­ная сукцессиия— стадийные изменения природной геосистемы, возникающие вследствие природных или антропогенных нару­шений и направленные на ее восстановление, приведение ее в относительно устойчивое (климаксовое) состояние. Характер­ное время природной геосистемы — время, необходимое для прохождения геосистемой серии состояний с возвратом к услов­но исходному состоянию, т.е. время полного колебания.

5. Антропогенная динамика геосистем. Такая динамика обу­словлена хозяйственной нагрузкой на геосистему- ускоренной эрозией и дефляцией почв, вторичным засолением почв на оро­шаемых участках в аридных условиях, дигрессией пастбищ, вы­рубкой лесов, заболачиванием подтопленных побережий водо­хранилищ, опустыниванием, загрязнением (евтрофикацией) сре­ды и т.д. Антропогенная динамика геосистем в большинстве слу­чаев осуществляется природными процессами (эрозией, дефляци­ей, заболачиванием), но стимулированными человеком. Как правило, антропогенная динамика ведет к разрушению геосистем. Часто деятельность человека играет роль «спускового крючка», стартера, вслед за которым по закону положительной обратной связи развертывается цепная реакция разрушения ландшафта.

Динамики природных ритмов и восстановительных сукцес­сий являются видами стабилизирующей динамики ландшафта, остальные виды динамики ведут к необратимому качественному изменению или даже разрушению ландшафта.

2. Природные ритмы ландшафтов и их иерархия.

В литературе достаточно широко принято говорить о рит­мичности природных явлений. Под ритмом в данном случае по­нимается ход периодической и циклической динамики. Динами­ка ландшафта обусловлена преимущественно (хотя и не исключительно) внешними факторами, прежде всего планетарно-астрономическими. Из обширной шкалы иерархии ритмов мы рассмотрим наиболее изученные.

Суточная ритмика. Смена дня и ночи влечет за собой изме­нения в температуре, влажности, движении воздуха. В наших широтах внутрисуточная смена погоды наглядно прослеживает­ся летом в антициклональных условиях: солнечное и тихое утро — кучевые облака в полдень — грозы с порывами ветра во второй половине дня. При циклональной погоде общий фронтальный перенос тепла и влаги ослабляет и сильно нарушает суточную ритмику погоды.

Смена освещения и погоды также определяет суточную ди­намику биоты. У растений происходят изменения в организме (фотосинтез, транспирация и др.), животные мигрируют в зави­симости от времени суток, отдыхают или ведут активный образ жизни. В высоких широтах суточная ритмика ослабевает и пол­ностью теряет свое значение вблизи полюсов.

Сезонная ритмика. Она связана со сменой сезонов года. Степень ее выраженности неодинакова в разных широтах. Наи­более полно она проявляется в умеренном поясе, где хорошо выражены все четыре сезона года. Здесь определяющим факто­ром ритмики служит термический режим. В зоне тропических саванн ведущим фактором уже служит режим увлажнения. В зо­не влажных тропических лесов температура воздуха и количество осадков мало меняются в течение года и выделение сезонов здесь теряет смысл.

Годовая ритмика легко обнаруживается в годовом ходе климатических элементов, гидрологических явлений (ледостав, ледоход, половодье, межень), почвообразовательных и геомор­фологических процессов (карстообразование в полярных странах идет только в теплое время года), в миграциях рыб и переле­тах птиц, зимней спячке, смене растительности.

Внутривековые ритмы. Эти ритмы связаны с проявлениями солнечной активности. Из внутривековых ритмов наиболее чет­кими оказались циклы продолжительностью в 11 и 20-50 лет. Они подмечены во многих явлениях, например, во вспышках эпидемических заболеваний, толщине годичных колец у деревь­ев, массовых размножениях саранчи и др.

Многими учеными установлено, что почти везде на земном шаре климат испытывает циклические колебания. Средняя дли­тельность одного цикла 30 — 35 лет; за это время серия влажных и прохладных лет сменяется серией теплых и сухих. Были най­дены ритмы в колебаниях многих озер, уровней морей, температуры океанов и их ледовитости.

Сверхвековой ритм. Особенно хорошо выражен сверхвеко­вой ритм продолжительностью 1800-1900 лет. В каждом таком цикле, по Шнитникову, обособляются три фазы: фаза прохладно влажного климата, развивается быстро и энергично, она корот­кая — 300 — 500 лет, фаза сухого и теплого климата, продолжи­тельность — 600 — 800 лет, развивается медленно и вяло, пере­ходная фаза — 700 — 800 лет. Причинами сверхвековых циклов часто называют изменения приливообразующих сил, когда через каждые 1800 лет Солнце, Луна и Земля находятся в одной плос­кости, причем расстояние между Солнцем и Землей наименьшее, силы тяготения достигают максимума, происходит нарушение равновесия водных масс.

Геологические циклы. Если считать, что в истории земли все циклично: накопление осадочных толщ, деятельность вулканов, землетрясения и т.п., то историю Земли в фанерозое можно раз­делить на три этапа: каледонский (кембрий, ордовик, силур) длительностью 200 млн. лет. герцинский (девон, карбон, пермь)- 150-190 млн. лег и альпийский (весь мезозой и кайно­зой) — около 240 млн. лет. При всем различии этих этапов в них есть и общие черты, которые и позволили говорить о циклично­сти: начало каждого этапа ознаменовалось общим опусканием земной коры, а конец — общим поднятием. В эпоху опускания господствует морской режим и однообразный климат, в эпоху поднятий — широкое распространение суши, горообразование, дифференциация климатов. От геологических циклов неотдели­мы и мегаритмы в развитии органического мира. Можно гово­рить о так называемых «волнах жизни». Например, в развитии животных выделяют следующие волны: трилобитов — ордовик, панцирных рыб — (силур — девон), амфибий и рептилий (карбон-триас), мезозойских рептилий (юра-мел), млекопитающих, птиц (кайнозой).

В отношении растений выделяется эра слоевцовых водорос­лей (до середины девона), эра папоротникообразных (до середи­ны перми), эра голосеменных (до середины мела), эра покрыто­семенных (с середины мела и поныне).

Различные ритмы проявляются в ландшафте одновременно, накладываются друг на друга, что затрудняет выявление их зна­чения.

Помимо функционального аспекта динамики выделяют про­странственный аспект. Хорологическая динамика — это динами­ка ареала, пространственное изменение ландшафтных комплек­сов. Классический пример хорологической динамики — смещение природных зон. Пространственные изменения претер­певает береговая линия морей, кромка ледника, незакрепленный овраг и т.д.

3. Генетические виды динамики ландшафтов.

Существует несколько видов генетической динамики ланд­шафтов (Мильков).

Спонтанная динамика — динамика саморазвития, протекаю­щая в силу внутренних причин, без влияния внешних факторов.

К спонтанной динамике относятся многолетние сукцессии, возникающие на гарях в еловой тайге. Сначала гарь захватыва­ется быстрорастущими березой и осиной, через некоторое время появляется ель, а затем ель вытесняет березу.

Климатогенная динамика — обусловлена колебаниями кли­мата различной продолжительности. Пример — ритмы Шнитникова.

Тектогенная динамика — вызвана тектоническими движе­ниями. Под влиянием тектоники происходит непрерывный про­цесс трансформации ландшафтов.

Экзогенная динамика — обусловлена гравитационно — склоно­выми процессами, водной и ветровой эрозией.

Зообиогенная динамика — связана с деятельностью живот­ных. Причем у этой динамики различают циклическую динамику и динамику функционирования.

Циклическая динамика обусловлена колебаниями численно­сти популяций с чередованием подъемов и спадов через опреде­ленные интервалы.

Биогенная динамика функционирования свойственна ланд­шафтам с относительно устойчивой численностью популяций. Птицы, насекомые и млекопитающие принимают активное уча­стие в обмене веществом и энергией.

Антропогенная динамика — вызвана деятельностью челове­ка. Создание культурных ландшафтов (посевов, садов, лесокуль­тур, прудов) сопровождается активизацией многих динамиче­ских процессов, ведущих к образованию, чаще всего акультурных ландшафтов — оврагов, оползней, вторичных солончаков. Антропогенным ландшафтам свойственна та же структура ди­намики развития, что и естественным. Так, у карьерно-отвальных комплексов фаза ускоренного развития совпадает со време­нем антропогенной аккумуляции — насыпки отвалов из вскрыш­ных пород. Замедленная фаза начинается с ускоренного этапа: на протяжении 15 — 20 лет происходит усадка и стабилизация отвалов, биоценозы претерпевают ряд коротких сукцессионных смен. Ослабевают геоморфологические процессы, формируются устойчивые биоценозы, сходные с зональными.

Источник статьи: http://lektsia.com/1x5a98.html