Крок до ВНЗ. Географія. Довідник

Функціонування, динаміка і розвиток ландшафтів

Функціонування ландшафтів — це сукупність усіх процесів переміщення, обміну й трансформації речовини та енергії всередині ПТК (вертикальні потоки) або між різними ПТК (горизонтальна міграція).

Головні складові функціонування ландшафтів: 1) вологообмін, 2) мінеральний обмін, 3) газообмін, 4) енергообмін, 5) біогенний колообіг.

Процес вологообміну (колообіг вологи) охоплює випадання атмосферних опадів, поверхневий стік, інфільтрацію (просочування), підземний стік, підняття ґрунтових вод по капілярах і випаровування, конденсацію вологи в атмосфері і нове випадання опадів. Завдяки колообігу вологи здійснюється мінеральний обмін між окремими компонентами ландшафту.

Мінеральний обмін у ландшафті, на відміну від вологообміну, має вигляд спрямованих в один бік міграційних процесів. Мінеральні речовини мігрують у ландшафті у вигляді: 1) водорозчинних речовин (йонів); 2) механічних домішок у воді (завислі наноси); 3) механічних домішок у повітрі (пил); 4) твердих продуктів руйнування гірських порід, що переміщуються по схилу під дією сили тяжіння, та ін.

Газообмін — це переміщення розчинів і трансформація газоподібних речовин, а також циркуляція атмосферних мас, яка супроводжується обміном речовиною й енергією.

Енергообмін — це колообіг і трансформація сонячної енергії. Вона здатна перетворюватись на інші види енергії — теплову, хімічну, механічну. Завдяки сонячній енергії відбуваються вологообмін і біогенний колообіг. Від забезпечення сонячною енергією залежить інтенсивність функціонування ландшафтів.

Біогенний колообіг — охоплює утворення й руйнування органічної речовини, їх випадання на поверхню ґрунту та включення в новий колообіг. Процес утворення органічної речовини — це фотосинтез.

Кожний із перелічених головних процесів функціонування ландшафтів складається з численних елементарних процесів, які мають різний характер. Це, наприклад, хімічні процеси — механічна, водна, повітряна, біогенна та технічна міграція хімічних елементів.

Динамікою ландшафтів називають кількісні зміни, які відбуваються під дією природних і антропогенних чинників і не приводять до якісної перебудови його структури.

Динамічні зміни пов’язані з механізмом дії прямих та зворотних зв’язків. Останні ще поділяються на позитивні та негативні.

Для прямого зв’язку характерний спрямований вплив певного тіла (А) на інше (Б). Наприклад, вплив (А —» Б) сонячної енергії на ландшафти Землі (зворотним впливом Землі на Сонце можна знехтувати).

Зворотні зв’язки виражаються у взаємодії тіл (А «—» Б), коли не тільки А впливає на Б, але й Б на А. Зворотні зв’язки також дуже характерні для ландшафту. До них належать взаємодії ґрунт — рослинність, рослини — тварини тощо.

Позитивний зворотний зв’язок — це коли результат процесу посилює цей процес, і ПТК (ландшафт) віддаляється від початкового стану (розвивається). Наприклад, заростання озер: рослини відмирають, формується сапропель, озеро мілішає і біля берега створює можливість просуватися рослинності (очерету) до центру, озеро перетворюється на болото. Отже, органіка і сапропель посилюють результат процесу, і ПТК перетворюється на іншу систему. Позитивний зворотний зв’язок особливо характерний для антропогенних ландшафтів. Розорювання схилів призводить до утворення ярів. Подальше розорювання ще більше посилює ерозію. Якщо процес не зупинити, то він призведе до руйнування ландшафту.

Негативний зворотний зв’язок — коли результат процесу послаблює його дію і сприяє стабілізації системи, відновленню її вихідного стану (проявляється відносна стійкість ПТК). Наприклад, в епоху вулканізму в атмосферу виділяється велика кількість СO₂, який сприяє поліпшенню фотосинтезу і збільшенню біомаси ландшафту. Збільшення рослинного покриву призводить, у свою чергу, до вилучення значної частини зайвого СO₂ з атмосфери і в результаті — до зменшення біомаси та відновлення вихідного стану ландшафтної системи.

Таким чином, завдяки негативному зворотному зв’язку в ландшафті спостерігається саморегулювання, і будь-яке відхилення від стандартного стану викликає такі процеси, які повертають систему в початковий стан. Самоочищення озер, річок — явище саморегуляції, але при сильному забрудненні процес може стати необоротним.

Ландшафти в процесі своєї динаміки зазнають ритмічних, або циклічних, природних змін. Ритмічність — це повторюваність у часі різних природних процесів і явищ в однаковій послідовності.

Циклічні зміни (цикли) проявляються через певні проміжки часу. Розрізняють циклічні процеси, які повторюються через нерівні проміжки часу (підняття й опускання суходолу, потепління і похолодання клімату, коливання рівня озер тощо), і процеси та явища, які повторюються приблизно через рівні проміжки часу (зміна дня і ночі, пір року тощо). Виділяють добові, річні і багаторічні цикли.

Добові цикли. Важливо знати добову зміну кількості променевої енергії, яка впливає, насамперед, на температуру і вологість повітря, а через ці елементи клімату — і на інші компоненти ландшафту (переміщення й руйнування гірських порід, дихання водоймищ, співвідношення у воді вуглекислого газу й кисню, біологічні процеси та ін.).

Річні (сезонні) цикли. Існування сезонної ритміки в динаміці ПТК пов’язане з нахилом земної осі й положенням Землі відносно Сонця, що зумовлює різну кількість сонячної енергії за сезонами року. Особливо динамічні ландшафти влітку, коли їх енергетичні ресурси бувають найбільшими. Процеси функціонування ПТК у цей час протікають інтенсивно. Навесні інтенсивність процесів зростає, восени — зменшується. Узимку ці процеси затухають. У різних природних зонах існує різна сезонна ритміка в ландшафтах. Закономірності сезонної ритміки ландшафту вивчає наука фенологія.

Багаторічні цикли пов’язані з циклами активності Сонця. Вони відбуваються з інтервалами в 5-6, 11, 22, 30, 60, 90, 180, 900 і більше років.

Амплітуда коливань у ритмічних змінах ландшафтів різна. Кількість теплоти й світла, яку дістає ландшафт у певний сезон, місяць і день, не є абсолютно сталими величинами. Вони коливаються залежно від зміни сонячної активності, що діє на інші фізико-географічні процеси.

Розрізняють три типи амплітуди: нормальну, небезпечну й катастрофічну. Нормальна амплітуда коливання не приводить до сильних змін. Наприклад, раннє чи пізнє зсідання снігу та ін. Небезпечна амплітуда викликає порушення нормального режиму розвитку ландшафтів, особливо біогенних компонентів (повернення холоду під час цвітіння плодових дерев). Катастрофічні амплітуди викликають сильні зміни властивостей ПТК. Прикладом може бути утворення на гірських схилах зсувних цирків тощо.

За умов наявності нормальних амплітуд ритмів динамічні прояви найчастіше стабілізують ПТК, сприяють відновленню їхнього корінного стану, спостерігаються зворотні зміни. Катастрофічні амплітуди ритмів природних процесів призводять до необоротних змін ПТК, до їхньої трансформації, тобто перетворення.

Якщо порушена літогенна основа, то ландшафт не відтворюється (наприклад, після виверження вулканів, землетрусів, обвалів у горах тощо). Ці процеси сильно змінюють стан ПТК, виходять за межі динаміки, зміни є необоротними, тобто повернення до минулого стану не буде.

Антропогенний чинник є одним із найбільш потужних джерел розвитку ландшафтів, що треба враховувати на сучасному етапі. Із розвитком суспільства інтенсивність його впливу на природу зростає. На Землі практично не залишилося ландшафтів, які б не зазнали впливу антропогенного чинника.

Глибина зміни ландшафту людиною залежить переважно від форми виробничої діяльності. Будівництво міст і промислових споруд призводить до зміни водночас кількох компонентів. У великих містах виникають техногенні ландшафти, які успадковують від природних лише геологічну основу, основні риси рельєфу і зональні риси клімату. Перетворюється рельєф (засипаються яри, зрізуються нерівності рельєфу тощо), створюється свій мікроклімат (вплив асфальту), беруться в труби дрібні річки та ін. У ґрунтах (на газонах) виникає культурний горизонт (урбоземи). Місто має свій склад рослинності й особливий тваринний світ.

Деякі географи говорять, що в містах ландшафти зникають. Це не так, у містах ще функціонують за законами природи різні види ландшафтів.

Значні зміни в ландшафтах виникають, коли людина перетворює водний режим території. Осушення і зрошення є прикладом найбільшого впливу людини на природні комплекси в процесі сільськогосподарського виробництва. Швидших і глибших змін зазнають біогенні компоненти. Геологічний фундамент, тип рельєфу й клімат завжди залишаються практично незмінними.

Стійкі необоротні зміни під впливом антропогенного чинника виникають під час вирубування лісу, розорювання схилів, унаслідок чого розвиваються ерозійні процеси, змінюється структура ландшафту, утворюються антропогенні ландшафти.

Класифікації ландшафтів за ступенем окультуреності різні. А. Г. Ісаченко виділяє:

1. Незмінені. До них належать ландшафти Антарктиди, Гренландії, льодовикові ландшафти гірських країн.

2. Слабозмінені — діяльність людини торкнулась окремих компонентів (головним чином біоти), але природні зв’язки не порушені. До них належать тундрові, тайгові, пустельні та інші ландшафти.

3. Порушені (сильно змінені) — ландшафти, які зазнали довготривалого стихійного впливу людини. У них порушені літогенна основа, природні зв’язки, структура ПТК. Зустрічаються в усіх зонах, особливо в степовій, яка сильно розорана. Функціонування порушених ландшафтів супроводжується негативними процесами: ерозією, заболочуванням, засоленням, забрудненням, виникненням кар’єрів, териконів та ін.

4. Перетворені (культурні) — це ландшафти, в яких природні зв’язки змінені людиною на науковій основі для раціонального природокористування.

Таким чином, антропогенні зміни ландшафтів — це зворотні в більшості випадків зміни, які є варіантом їх первинної структури при зміні «слабких» біогенних компонентів природи. Лише докорінна зміна «сильних» компонентів природи призводить до змін необоротного характеру.

Стійкість ландшафтів до антропогенних впливів — це здатність ПТК зберігати значення своїх параметрів у певних «порогових» межах при впливі зовнішніх природних і антропогенних чинників (навантаження). Показником стійкості ПТК виступають особливості його компонентів. Наприклад, при оцінці стійкості ПТК до ерозійних процесів важливі умови рельєфу — крутизна, експозиція схилів, глибина ерозійного розчленування; та геологічні умови — стійкість гірських порід до розмиву.

Саморозвиток ландшафту. Щоб розуміти динаміку ландшафтів, необхідно з’ясувати причини, які зумовлюють їх розвиток. Вони можуть бути зовнішніми і внутрішніми. До зовнішніх належать зміна сонячної активності й тектонічні рухи земної кори, які вносять корективи в динаміку всіх ландшафтів Землі.

Існують також причини, які криються в самому ландшафті, всередині його. Такі причини сприяють саморозвитку природного комплексу. Прикладом саморозвитку природного комплексу є заростання озера. Навіть при постійних зовнішніх умовах озеро в процесі розвитку перетворюється в болото.

Ландшафт у своєму розвитку намагається наблизитись до повної відповідності між усіма компонентами, до гармонійності. Але він ніколи цієї гармонії не досягає. Досягається лише відносна гармонійність. «Гармонійні» періоди в житті ландшафту відповідають еволюційному розвиткові і завжди більш тривалі, ніж «дисгармонійні». Саморозвиток ландшафту пов’язаний з обміном (міграцією) речовин і енергії.

Роль природних компонентів у формуванні й саморозвитку ландшафтних комплексів, як відомо, неоднакова (згадайте ряд Солнцева). Літогенні компоненти є провідними за силою впливу один на одного і за їх роллю у формуванні комплексів. Вони «змушують» живу природу (біогенні компоненти) змінюватись глибше, ніж змінюються самі під впливом живих організмів. Біогенні компоненти реагують на незначніші зміни у ландшафті і тому є індикаторами ландшафту. Будучи найбільш мінливими, вони найслабші при формуванні комплексів. А літогенна група ландшафту найсильніша, бо вона найбільш інертна, через що її вплив на природний комплекс робить його найбільш стійким. Як відомо, довготривалий вплив у одному й тому самому напрямку викликає глибокі зміни в усіх компонентах. Такі зміни в живих організмах закріплюються спадковістю.

Таким чином, функціонування, динаміка і розвиток — це взаємозв’язані процеси, які характеризують ландшафтні комплекси, їхню індивідуальність, степінь перетворюваності, що має прикладне значення.

Ландшафтний прогноз — важливий етап у динаміці і розвитку ландшафтів. Він необхідний для того, щоб найбільш раціонально використовувати їхні природні ресурси, перетворювати ландшафти в культурні. Географи повинні передбачати ті наслідки, до яких призведе втручання людини в хід природних процесів. Це складна проблема, при розв’язанні якої треба враховувати багато різних зв’язків у природі і вплив суспільства на природу.

Слід пам’ятати при цьому, що змінена людиною природа розвивається значно швидше, ніж непорушена. Тому основним методом ландшафтного прогнозу має бути метод «ланцюгових реакцій», які виникають у природному середовищі та між природою і суспільством. Цей метод дозволяє визначити ланцюг сучасних і майбутніх процесів і, переходячи від однієї його ланки до іншої, розкрити весь комплекс природних процесів і явищ.

Ландшафтний прогноз має бути конструктивним, тобто передбачати процеси і керувати ними.

Добір матеріалів:

В. М. Гуцуляк. Ландшафтна екологія: геохімічний аспект: навчальний посібник. — Чернівці: Рута, 2002.

В. М. Гуцуляк. Ландшафтознавство: теорія і практика: навчальний посібник. — Чернівці: Рута, 2005.

Рекомендована література:

1. І. М. Волошин. Ландшафтно-екологічні основи моніторингу. — Львів: Простір, 1998.

2. Геохімія ландшафтів / Під ред.. П. С. Погребняка. — К., 1969.

3. М. Д. Гродзинський. Основи ландшафтної екології. — К.: Либідь, 1994.

4. В. М. Гуцуляк. Основи ландшафтознавства: Навч. посібник. — К.: НМК ВО, 1992.

5. А. Г. Исаченко. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование: Учебное пособие. — М.: Высшая школа, 1991.

6. В. В. Ковальский. Геохимическая экология. — М.: Недра, 1977.

7. А. В. Мельник, Г. П. Міллер. Ландшафтний моніторинг. — К., 1993.

8. В. М. Петлін. Прикладне ландшафтознавство: Науково-практичний посібник. — К.: ІСДО, 1993.

9. П. С. Погребняк. Ландшафтознавство і екологія. — К„ 1975.