Дипломная работа: Эволюция и динамика геосистем
контактируют серийные геосистемы разных рядов развития.
Существуют и другие виды примыкания геомеров друг к другу, например контакты перечисленных категорий геосистем с квазикоренными, в частности с различными кратковременно - и длительнопроизводными модификациями. Из сказанного следует, что анализ рубежей геосистем возможен только с учетом динамического состояния контактирующих друг с другом биогеоценозов.
Саморегуляция геосистем.
Наряду с повсеместно очевидными тенденциями к изменению структуры геосистем, при ближайшем анализе выявляется присущее им стабилизирующее начало, которое вместе с другими причинами определяется процессами соморегуляции. Таким образом, понятие о нем должно входить составной частью в содержании понятия о динамики геосистем вообще и в частности той ее категории, которую И. И. (1968) назвал стабилизирующей динамикой. Понимание стабилизирующей динамики соответствует совершенному представлению о гомеостазе. Этот термин, как известно, введен в обиход физиологами для обозначения относительного динамического постоянства внутренней среды и устойчивости основных физиологических функций организма. Но в последнее время термин “гомеостаз” начинает получать и более широкое толкование, а именно в кибернетики по отношению к любому саморегулирующемуся явлению. В этом смысле термин “гомеостаз” может применятся и к геосистемам. (Сочава, 1978)
Стабилизирующая динамика природной среды – чрезвычайно существенная особенность физико-географического процесса. Она способствует тому, что вдовые и родовые признаки фаций и геомов удерживаются во времени, несмотря на многочисленные воздействия извне на структуру геосистемы.
Гомеостаз – одно из главнейших условий, определяющих восстанавливаемость природных ресурсов и свойств окружающей среды ( самоочищение воздушного бассейна, водных масс, почв и прочее). Изучение механизма стабилизирующей динамики имеет большое практическое значение, если мы хотим рационально управлять воспроизводством природных богатств. Стабилизирующая динамика геосистем не менее значима, чем преобразовательная, однако до сих пор она мало изучена.
Под саморегулирующей геосистемы понимается приведение ее в устойчивое состояние в процессе функционирования – круговорота субстанции и излучение тепла, жизнедеятельности биоты и другое. Саморигуляция обеспечивает относительное равновесие всей системы. Саморигуляция и определяемое ею стабилизирующие начало обеспечивает относительное равновесие всей системы. Саморегуляция и определяемое ею стабилизирующее начало – это важнейший фактор организации геосистем . Сморегуляция удерживает на некоторый период времени переменные структуры геосистем в серийном ряду развития. Долговечность серийных фаций (а также их растительных, почвенных и других компонентов) во многом зависит от присущего им стабилизирующего начала. Саморегуляция в зависимости от сопровождающих ее условий определяет в одних случаях дискретность, в других – непрерывность изменения структуры на определенном пространстве (но это не значит, что тип природных рубежей зависит только от саморигуляции).
Саморегуляция обуславливает относительное равновесие геосистемы при спонтанном ее развитии. Она заметно проявляется и при рациональной мере воздействия, например антропогенного, на геосистему извне (сенокошение, выпас, нормированная рубка деревьев, рациональное водопользование и другое). При значительных нарушениях структуры геосистемы роль саморегуляции снижается, но в полной мере она не может быть устранена. Всегда остается радиационный фактор и региональные особенности климата, под влиянием которых коренная структура природной среды имеет шансы в той или иной степени восстановится, что требует разного и нередко большого промежутка времени.
Геосистемы с нарушенной структурой делятся, по крайней мере, на две категории:
геосистемы, относительно сохранившие свои спонтанные потенции и способные произвести первоначальную структуру за счет факторов саморгуляции;
Геосистемы коренным образом изменившие свою структуру, восстановление которой возможно лишь через длительный срок и только при воздействии планетарно – региональных движущих сил.
Таким образом, саморегуляция – это составная часть сложного процесса восстановления нарушенной структуры геосистемы. Причем действенность ее тем больше, чем меньше нарушена структура (Сочава, 1978)
Саморегуляция – свойство, проявляющееся в разных геосистемах по-разному в зависимости от их структурных особенностей. В основном, саморегуляция наиболее действенна в оптимальных условиях тепла и влаги. Например, в южных районах тайги она выражена сильнее чем в северо-таежных.
В спонтанных условиях саморегуляции направлена главным образом на обеспечении равновесия геосистемы, которое нарушается различными отклонениями воздействующих факторов среды от средней их нормы по ходу временных циклов (периоды засухи; резкие случающиеся раз в десятилетия похолодания; колебания уровня грунтовых вод).
Саморегуляция ни в коем случае не приостанавливает эволюцию природной среды. В спонтанных условиях она только сглаживает ее ход. В некоторых случаях направление эволюции непосредственно определяется саморегуляцией, например, когда механизм саморегуляции изменяется под влиянием внутренних и внешних (к эволюционирующей геосистеме) факторов .
Режим связей.
Саморегуляция геосистемы в значительной мере зависит от направленности взаимоотношений между составляющими ее компонентами. Очень важен при этом режим связей как геосистемы в целом , так и подчиненных ей систем. .Многое в этом отношении определяет наличие обратных связей. Геосистема как класс управляющих систем выявляется и описывается при макроподходе. При макроподходе она расчленяет на элементарные управляющие системы, число которых может быть довольно большим. Отдельные элементарные системы характеризуются наличием или отсутствием обратных связей, что обнаруживается при изучении их функционирования.
Обратные связи делятся на положительные и отрицательные (Ланге, 1961). Положительные обратные связи чаще усиливают цепные реакции, сопровождающие преобразовательную динамику; отрицательные обратные связи больше способствуют восстановлению равновесия, то есть определяют саморегуляцию, это относится к саморегуляции геосистем в региональном масштабе, а процесс саморегуляции рассчитан на длительный промежуток времени. Но обратные связи в качестве стабилизирующего фактора действуют и в геосистемах топологической размерности, при этом их эффект может проявится за меньший промежуток времени.
Стабильность системы обеспечивается не только отрицательной обратной связью. Положительная обратная связь при определенных условиях может обеспечить необходимый для стабилизации компенсационный эффект. Кроме того, при некоторых обстоятельствах любая обратная связь сама по себе не обеспечивает стабильность системы (Сачава, 1978). Последняя обеспечивается обратными связями отрицательного и положительного значения , но при определенных условиях.
Саморегуляция возможна, если связи, присущие системе, не абсолютно устойчивы. Последнее имеет место в природе для всех главнейших связей, определяющих коренной геомер и любую геохору.
Нередко исследователи необоснованно придают слишком большое значение высоким показателям связи (коэффициентам корреляции) между отдельными природными явлениями. Сами по себе эти высокие коэффициенты корреляции не служат гарантией постоянной значительной взаимообусловленности соответствующих явлениях и существования между ними жесткой связи. Высокий коэффициент корреляции в изменчивой обстановке геосистемы может выявляться при определенных непродолжительно действующих условиях и не оставаться постоянным не только в многолетнем, но и в годичном цикле.
Системы, в которых отдельные части плотно пригнаны к друг другу, где немыслимо существование этих частей при уклоняющихся соотношениях, должны быть крайне неустойчивыми, эфемерными, и, таким образом, по существу не реальны. Геомер, функции которого жестко лимитированы определенными показателями тепла или влаги, в особо засушливый период или годы крайнего похолодания распадается как структурный тип. Саморегуляция геомера возможна, если связи между его компонентами допускают определенную амплитуду показателей корреляции. Это обязательное условие устойчивой организации и необходимая предпосылка для саморегуляции.
Понятие об эпифации
Эпифация – это совокупность переменных состояний элементарных геомеров, каждое из которых подчинено одному материнскому ядру – одной из эквифинальных фаций; ее можно рассматривать как совокупность динамически связанных геомеров, соотношение между которыми целесообразно изучать количественными методами.
Эквифинальные структуры, их переменные состояния и модификации, вызванные внешними агентами, в пределах эпифации представляют динамическую целостность. В совокупности они образуют множество, для упорядочения представления о котором возможна только классификация всех переменных состояний (включая и их трансформацию под влиянием человека) в связи с материнским ядром – эквифинальной фации. То есть, коренная фация, сопряженные с ней ряды серийных фаций, а также различные ее модификации – все вместе должно рассматриваться как некое динамическое целое. Изучение этого целого имеет очень большое значение для правильной постановки проблем ландшафтоведения. Описание геомеров с переменной структурой без указания на принадлежность их к той или иной эпифации в основном не обеспечивает нужной информации, в особенности когда дело касается серийных и модифицированных антропогенными воздействиями геосистем. В общей классификации геомеров для каждой коренной фации должны быть указаны ряды ее переменных состояний.
Так же надо поступать при обозначениях в классификации геомеров более высокого ранга. Если группа (или класс) фаций заключает не только обобщение коренных фаций, но и всех свойственных им производных состояний, то группа (или класс) эпифаций должна представлять собою обобщение всех входящих в соответствующую группу (или класс) эпифаций коренных структур и переменных состояний. По такому же принципу обобщаются коренные и производные геосистемы в эпигеомы, а также в другие эпигеомеры более высокого ранга.
Материнским ядром эпифации является коренная фацианальная структура. Обособленное положение занимают квазикоренные фации, они возникают, когда структурные пропорции коренной фации нарушены вследствие гипертрофического воздействия какого – либо из факторов. Квазикоренные фации нередко выражены на большой площади и устойчивы во времени. Заметим, что их связь с коренными структурами представляет не только теоретический интерес, она указывает на пути оптимизации квазикоренного состояния, если в том есть необходимость. Во многих случаях квазикоренные фации находятся в сложном взаимоотношении с материнским ядром коренной фации. По характеру растительности и почв квазиеоренная фация представляет аналог экоклимакса. Опыт показывает, что в настоящие время преждевременно строить графы , в которых квазикоренные фации включаются как производные от коренной фации (Сачава, 1974)
Во круг условнокоренных фаций формируются самостоятельные эпифации со своими материнскими ядрами. Как уже говорилось, переменные состояния эпифации представлены серийными фациями и различными антропогенными модификациями. Те и другие образуют ряды (серийные и ряды трансформации) и представляют основное подвижное множество, слагающее эпиацию.
Переменные структуры имеют разную долговечность: к ним относятся кратковременнопроизводные и длительнопроизводные фации, а также различные спонтанные биогеоценозы серийного типа. Более удобная квалификация по долговечности необходима, но ее следует основывать на количественных показателях, выявление которых – одна из задач, стационарного исследования биогеоценозов и фации.
Разным эпифациям свойственна различная интенсивность динамических процессов. Они характеризуются разнообразием производных структур и разной скоростью их трансформации.
При обработке и систематизации полевых материалов может быть использована, наряду с другими приемами, теория графов, обеспечивающая наглядность и геометрический подход к пониманию динамического состояния геосистем. Построение графа осуществляется следующим образом: коренную фацию изображают в центре ряда сукцессии, как материнское ядро эпифации. Вершины графов обозначают переменные состояния фации (рис. ). Такой граф эпифации представляет в настоящее время наилучший способ информации о ее динамическом состоянии (Сачава, 1978).
Граф, отображающий структурно – динамические связи в пределах эпифации, должен строиться на основе хорошо обработанного и обобщенного материала полевых наблюдений.
Эпигеомы, их группы и классы.