Сезонное изменение ландшафта

     Принципиально иной характер структуры и функционирования фаций наблюдается осенью (14 октября 1973 г., рис. 8). Хотя температура воздуха (14,6°) практически не отличается от температуры предыдущего состояния ПТК, количество суммарной радиации, сократившись почти вдвое, составляет 380 кал., из которых на прямую радиацию приходится 329 кал. Радиационный баланс – 222 кал. Тепловые балансы 31 мая и 14 октября различаются не только количественно, но и качественно. Если 31 мая преобладали затраты тепла на испарение, то 14 октября — затраты на турбулентный теплообмен, которые почти в 6 раз превысили затраты на испарение. Затраты тепла на фотосинтез 14 октября по сравнению с такими же затратами 31 мая сократились в 4 раза

    Во влагообороте преобладает физическое испарение, которое в 5 раз превышает транспирацию.

     Очень существенны отличия в вертикальной структуре ПТК. Как мощность, так и сложность вертикального профиля ее с каждым днем постепенно уменьшаются. В надземной части преобладает мортмасса ветоши и подстилки, которая с каждым днем увеличивается.

     Состояния структуры и функционирования фаций зависят не только от сезона, но и от погоды. Это хорошо видно на рис. 9, на котором изображена графическая модель фации в дождливый день (6 августа 1971 г.). В дождливую погоду основная роль принадлежит влагообороту. 6 августа 1971 г. после продолжительной засухи выпало 26,3 мм осадков (263 т/га). В результате запасы почвенной влаги быстро пополнились. Если 5 августа в почве содержалось 710 т/га, то через двое суток — уже 820 т/га. Рассматриваемое состояние ПТК характеризовалось некоторой активизацией стока и связанным с ним перемещением твердых частиц.

Рис. 6. Модель структуры и функционирования фаций ПСЛ в ясный солнечный день в конце весны (31 мая 1971 г.)

1—фитомасса и ветошь надземной части (P_i), 2 — фитомасса подземной части (P_s), 3 — зоомасса надземной части, 4—зоомасса почвенной мезофауны (Z), 5 — вещество, вовлекаемое в биогеоцикл, 6—гумус, 7 — почвенная влага, 8 — минеральная часть почвы, 9 — трансформация солнечной энергии, 10 — отдельные элементы биогеоцикла, 11—сток, 12 — подстилка (М_l), 13 — твердый сток, 14 — осадки, испарение и увеличение влаги в почве при инфильтрации, 15 — прямая радиация, 16 — рассеянная радиация, 17 — суммарная радиация, 18 — радиационный баланс,   19—турбулентный теплообмен, 20 — теплообмен с почвой, 21 — затраты   тепла на транспирацию, 22 —затраты тепла на физическое испарение. 23 — затраты тепла на фотосинтез, 24 — отраженная радиация, 25 — осадки, 26 — физическое испарение, 27 — транспирация, 28 — суммарное испарение,  29 — почвенная влага  (ПВ), 30 — ПВ в предыдущий день, 31—ПВ в последующий день, 32 — изменение ПВ, 33—поверхностный сток, 34 — внутрипочвенный сток, 35 — подземный сток, 36 — перехват   осадков растительностью, 37—прирост фитомассы, 38 — минеральная часть почвы, 39 — увеличение фитомассы за счет прироста. 
 
 
 
 
 

Рис. 7. Модель структуры и функционирования фаций ПСЛ в один из осенних дней (14 октября 1973 г.) (См. условные обозначения к рис. 7.) 
 
 

Рис. 8 Модель структуры и функционирования фаций ПСЛ в дождливый летний день(6 августа 1971г.) (См. условные обозначения к рис. 7.) 
 

         Как видно из приведенных примеров, фации в каждый из рассмотренных дней (31 мая 1971 г., 14 октября 1973 г. и 6 августа 1971 г.) функционировали по-разному и отличались вертикальной структурой и характером распределения отдельных компонентов по высоте, что обусловлено сезонными и погодными факторами. Последующий анализ подобного материала показал тесную взаимосвязь параметров структуры и функционирования фаций, что позволяет фиксировать определенные комплексные состояния ПТК.

     Эти состояния структуры и функционирования фаций, обусловленные сезонной ритмикой, погодой и динамической тенденцией развития, было предложено в 1971 г. называть «стексами» (Беручашвили, 1972). Необходимость учета динамической тенденции развития ПТК связана с тем, что в горных странах при катастрофических процессах (селях, оползнях, обвалах) часто наблюдаются кратковременные смены ПТК, вызывающие специфические явления, например процесс заселения растительностью продуктов отложения селевого потока или недавней осыпи.

     Специфичные состояния ПТК связаны и с циркуляционными процессами в атмосфере. Например, зимой при вторжении теплых воздушных масс может на несколько дней установиться теплая сухая погода, и наблюдающая в этот период состояния будут резко отличаться от предшествующих, когда погоду определяли холодные и влажные воздушные массы. Условно их можно назвать циркуляционными состояниями (Ц- состояниями) (см. рис. 3).

      В течение нескольких недель или одного-двух месяцев обычно бывают хорошо выражены фазы годового цикла (Ф-состояния), детально исследованные ландшафтоведами Института географии Сибирского отделения АН СССР (Крауклис, 1979, и др.). Эти фазы можно рассматривать как подсезоны, поэтому их называют ранневесенними, позднеосенними и т. п.

Общеизвестны состояния ПТК, связанные с сезонной ритмикой. В различных географических зонах количестве сезонов может быть различным. В умеренных широтах хорошо выражены 4 сезона, а в тропических — 2 сезона (сухой и влажный).

Состояния ПТК можно рассматривать по годам и выделять сухие и холодные, теплые и влажные и другие годичные состояния. Однако замечено, что большинство параметров структуры и функционирования ПТК по годам различаются значительно меньше, чем по сезонам, фазам и стексам (см. рис. 5).

     На Марткопском физико-географическом стационаре состояния продолжительностью более года специально не исследовались. Некоторые сведения о них есть в работах сибирских   географов. Например, А. А. Крауклис (1974, 1979) исследовал так называемые биогенные переменные состояния таежных фаций. Эти состояния были вызваны сукцессией, начавшейся 100—150 лет назад. Вполне вероятно, что существуют и состояния, связанные с климатическими циклами (одиннадцатилетними и др.). Однако они еще не исследовались, так как комплексные   ландшафтные стационары существуют лишь 10—20 лет.   При изучении   всех видов состояний всегда следует помнить о том, что необратимые изменения геолого-геоморфологической основы влекут за собой уже не смену состояний, а смену ПТК. Например, если на склоне образовался овраг или произошел обвал, заваливший какую-либо долину, то это надо рассматривать не как смену состояний, а как смену самого ПТК.

     Несмотря на то что с суточным и годичным циклами не совпадает характерное время некоторых процессов функционирования, например геоморфологических, именно их следует брать в качестве наиболее важных рубежей, ибо они наилучшим образом выражены в природе и всегда имеют одну и ту же продолжительность.

     В связи с этим все состояния ПТК по продолжительности можно объединить в следующие группы: кратковременные (менее одних суток), средневременные (от одних суток до одного года включительно), длительновременные (больше одного года).

Как отмечалось, кроме этих трех групп состояний можно выделить состояния по процессам и явлениям, протекающим в ПТК, например дождливые и др. Поскольку при анализе таких состояний основное внимание уделяется какому-то одному параметру, например при дождливом состоянии—осадкам (функция на входе), стоку и инфильтрации (функция на выходе), время отодвигается на второй план, создается впечатление, что для этих состоянии не обязательны четкие временные границы. Однако этот подход сразу же вызывает ряд трудно разрешимых вопросов. Например, к одному ли состоянию относить дождливый период днем и ночью? Ведь при однотипности одной функции на входе (осадки) вторая (суммарная радиация) в ночное время отсутствует вообще.

Как мы знаем, каждое состояние ПТК наблюдается в какой-либо, но всегда определенный по длительности промежуток времени поэтому при анализе лучше оперировать понятием не «дождливое состояние», а «период с выпадением осадков». Этот, период может наблюдаться как при погодных, так и при внутрисуточных состояниях и стексах (а иногда и циркуляционных состояниях), и соответственно можно выделить дождливые внутрисуточные состояния, дождливые стексы и т. д. и более подробно охарактеризовать их.

Естественно, что внутри суточных, сезонных и других состояний и фаз годового цикла могут наблюдаться более кратковременные состояния, резко отличающиеся по своему характеру. В этом случае длительновременное состояние надо охарактеризовать по превалирующему значению одного из кратковременных состояний или по их комплексу. 

Глава 3.Развитие и динамика ПТК 
 

     При знакомстве  с научной литературой по развитию и динамике ПТК обнаруживается отсутствие единства взглядов по основополагающим понятиям, таким, как “динамика” и “развитие”. Большинство географов, не вдаваясь в теоретические изыскания, употребляют термин   “динамика” просто как синоним любого изменения( или быстрого изменения), причем часто имеется в виду не сам процесс изменения ПТК, а лишь его последствия.

В теоретических работах наших ведущих географов динамика ПТК справедливо соотносится с его развитием. В основе динамики лежат процессы развития, которые реализуются через смены состояний ( Исаченко, 1974; Солнцев, 1961; Сочава, 1978). Эти представления являются краеугольным камнем раздела динамики ландшафтов.

        Разночтения начинаются при определении объема понятий "динамика" и "развитие". Имеется, по крайней мере, три точки зрения. Динамика - движение переменных состояний в пределах одного инварианта. Вызывающие их процессы во многих случаях обратимы. Развитие связано с изменением структуры ПТК (геосистемы). Эта формулировка принадлежит В.Б. Соча-ве (1967, 1978) и поддержана А.Г. Исаченко (1974), A.A. Кра-уклисом (1979), A.A. Макуниной (1982) и др. Однако в 1980 г. А.Г. Исаченко ограничил динамику областью изменений, имеющих только обратимый характер (обычно циклический) при неизменной структуре. В.И. Орлов (1975) ставит знак равенства между динамикой и ходом развития, не вдаваясь в обоснование этого положения. Близкие взгляды высказаны Ф.Н. Мильковым (1985), который под динамикой ландшафта понимает функциональные, пространственные и структурные изменения, происходящие в ПТК.

     В настоящей работе развитие рассматривается с позиций диалектического материализма, с одной стороны, как некий итог, т. е. необратимое, направленное и закономерное изменение объектов, обусловленное взаимодействием внутренних и внешних факторов. С другой - как сложный и противоречивый процесс, в котором количественные изменения переходят в качественные, есть перерывы постепенности, гибнет старое и нарождается новое, есть моменты возврата к старому. Динамика есть совокупность всех процессов развития ПТК, как вызывающих изменения необратимые, направленные и закономерные, так и случайных, имеющих как ритмический, так и неритмический, как обратимый, так и необратимый характер.

     Таким образом, понятие "динамика" несколько шире развития, ею вызываются любые изменения в комплексе, а не только направленные, закономерные и необратимые, она не сводится к развитию, но представляет процесс развития.

"Развитие, - писал вслед за Ф. Энгельсом В.И.Ленин, есть "борьба" противоположностей". Это означает, что причина развития лежит в несходстве вступающих, во взаимодействие природных тел. Причины развития ПТК. по существу являются и причинами смены состояний ПТК.

    Причинам развития географической оболочки, отдельных компонентов и различных природных комплексов уделялось больше внимание в трудах В.В. Докучаева (1898), Л,С. Берга (1931 Р.И. Аболина (1914), В.Б. Полынова (1925), АЛ. Гожева (1929 М.А. Первухина (1932), A.A. Григорьева (1937), В.Н. Сукачева (1942) и других русских и советских географов.  Одним и важнейших подходов, не потерявших своего значения и поныне является разделение причин развития на внешние и внутренние.

     Если рассматривать этот вопрос с точки зрения природное территориального комплекса, то к внешним причинам развития (а значит и смены состояний) следует относить основные источники поступления в ПТК вещества и энергии. Главными среди них являются космические (энергия Солнца), общеземные (атмосферная циркуляция, эндогенные проявления) и местные (соседние ПТК, откуда вещество и энергия поступают преимущественно cо стоком).

     В свою очередь наличие в ПТК компонентов с разными свойствами приводит к возникновению потоков вещества и энергии (процессов), которые в конечном итоге изменяют свойства, как отдельных компонентов, так и всего ПТК. Сила воздействия компонентов друг на друга, как было показано H.A. Солнцевым (1960) неодинакова. Таковы внутренние причины развития ПТК, которые не очень 'удачно называют саморазвитием.

Каждое природное тело возникает, развивается и исчезает, т е. переходит в другую форму существования. Эти формы существования материи могут быть принципиально иными. Так, живые организмы, отмирая, трансформируются в неживую природу. ПТК сменяются другими ПТК, с иными качествами, иной структурой, хотя они и наследуют многие черты прежних.

     Представление В.Б. Сочавы (1967, 1978) о том, что к динамике относятся только те изменения, которые происходят в рамках одной неизменяемой (инвариантной) структуры, создает впечатление, что только смена одних ландшафтов (ПТК) другими есть развитие, а на протяжении своего существования каждый ландшафт (ПТК) находится в застывшем, неизменном состоянии, тогда как он изменяется буквально каждое мгновение. Причем далеко не все эти изменения обратимы или носят количественный характер, они могут касаться и частичного изменения устойчивого качества (например, сукцессионные смены растительности, переход почв в иной подвид и т.д.).