Сезонное изменение ландшафта

     Вряд ли можно согласиться с тем, что на протяжении жизни ПТК структура его совсем не меняется. Если бы это было так, то любая смена ландшафта или его морфологических частей, а следовательно и изменение их структуры, происходила бы почти мгновенно. Нам известны случаи быстрой гибели ПТК, например, под действием извержения вулкана, селя, урагана и других катастрофических явлений. Но для того чтобы на месте исчезнувшего ПТК образовался новый, с вполне сложившейся структурой, нужен значительный отрезок времени, на протяжении которого идет сложный процесс формирования новой структуры. Обособляются составные части (морфологические единимы), внутри них идет отбор биотических компонентов, соответствующих данной геоме и внешним воздействиям, в зависимости от свойств составных частей и слагающих их компонентов устанавливаются определенные процессы как внутри морфологических единиц, так и между ними. Такой этап имеется и у тех ПТК, появление которых связано не с катастрофическими явлениями, а вызывается, например, постепенным изменением климата.

     Структура ПТК на этапе зарождения и становления (так же как и на этапе смены одного ПТК другим) просто не может быть полностью идентичной структуре того же ПТК, находящегося в фазе устойчивого существования и медленного развития, хотя принципиальные ее черты несомненно сохраняются. Значит, следует отличать изменение структуры (смены состояния) ПТК от ее смены. Смена структуры происходит вместе с исчезновением одного и появлением на его месте другого ПТК. В период существования ("жизни") ПТК следует говорить лишь об изменении структуры. Все эти изменения, естественно, не должны нарушать целостность ПТК.

Какие же нарушения в морфологической структуре ПТК считать сменой, а какие - изменениями (или сменой состояний).

     Сменой морфологической структуры, соответствующей смене одного ПТК другим, следует считать необратимую замену всех составных частей ПТК и свойственных ему процессов принципиально новыми. Такая смена может произойти под влиянием изменения литогенной основы. Например, на месте ландшафта морской равнины вследствие покровного оледенения сформировался ландшафт моренной равнины; денудационная равнина из-за особо сильного извержения превратилась в вулканическую равнину и т. д. В таком случае на месте ПТК одних видов возникли ПТК генетически других видов. При этом возникает и принципиально новый рисунок взаиморасположения морфологических единиц. Смены подобного рода часто охватывают не весь ПТК, а лишь его часть. Конечно, на месте моренной или вулканической равнины со временем может вновь образоваться ландшафт соответственно морской или денудационной равнины, но это будут уже новые ландшафты, хотя и того же типа. 

     Принципиальная замена составных частей и процессов может    происходить в ПТК и в рамках старой литогенной основы, например под воздействием изменения климата. В этом случае моренная равнина или денудационные низкогорья не заменяются другими генетическими категориями. Но вследствие изменения количества поступающего тепла и влаги здесь возникают иные процессы, меняется растительность, почвы и, возможно, зональная принадлежность ландшафта. При этом рисунок взаиморасположения морфологических единиц не меняется.

     Изменения морфологической структуры, не ведущие к смене одного ПТК другим, разнообразны. Видимо, они могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Среди необратимых изменений следует назвать появление отдельных ПТК небольшого таксономического ранга внутри более крупного. Например, урочища оврага в ландшафте моренно-водноледниковых равнин, фации не большого свежего конуса выноса в нижней части склона урочища балки и т. д. Появление или исчезновение отдельных новых ПТК происходит не так уж редко. Оно усложняет существующий набор морфологических единиц, рисунок их взаиморасположения изменяет ход процессов у соседних с ними комплексов, но не является принципиальной сменой морфологической структуры.    

    Конечно, процесс появления новых ПТК, если он протекает ^ интенсивно, в конечном счете, может привести и к смене структуры ПТК. Например, массовый рост оврагов вызывает иссушение всей территории, а следовательно, качественное изменение составных частей (морфологических единиц) ландшафта и взаимосвязей (процессов) между ними. Где же в случае появления новых мелких ПТК надо искать границу между изменениями и сменой структуры ПТК? Окончательный ответ на этот вопрос требует специальных исследований. Теоретически нижний уровень этой границы, видимо, не может находиться ниже точки перехода данного вида ПТК из разряда редких в субдоминантные.

     К числу обратимых изменений морфологической структуры следует отнести изменение многих процессов, протекающих как между составными частями ПТК и внутри них, так и между данным ПТК и его соседями. Суть этих процессов, их качество зависят от того, какие свойства присущи изучаемому ПТК и среде которой комплекс развивается. Если под воздействием космических, эндогенных, экзогенных, антропогенных и других причин и меняется обстановка, в которой существуют ПТК, то изменяют процессы, протекающие как внутри него, так и между данным окружающими ПТК. В случае сохранения в течение длительного времени внешней (по отношению к конкретному ПТК) обстановке действие процессов, идущих в ПТК, приводит к коренному изменению его качества, т. е. к смене структуры. Это явление часто называют саморазвитием. При полном качественном изменении составных частей ПТК и набора процессов налицо смена морфологической структуры. Изменение процессов (их качественного набора, интенсивности), в течение года надо рассматривать как изменение структуры, а следовательно, и состояний ПТК.

     Составные части ПТК качественно изменяются не так уж часто, смена процессов в ПТК - обыкновенна. Чаще всего изменение процессов происходит из-за неравномерного поступления на земную поверхность солнечной энергии (суточные, сезонные, голевые ритмы) (Солнцев, 1961; Сочава, 1967; Крауклис, 1969; Беручашвили, 1972; и др.) или вызывается характером циркуляции атмосферы. Смена дня и ночи, погоды, сезона и т. д. вызывает изменение качества процессов или их интенсивности, а значит и структуры ПТК. 

Рис. 9. Соотношение смен и состояний ПТК.

Границы смен: 1 - полных, 2 - неполных; многолетних состояний: 3 -фаз, 4 - подфаз; внутригодовых состояний: 5 - годовые, 6 - сезонные, 7-внутрисезонные, 8 - погодные, 9 -суточные,10 - внутрисуточные. Индексы смен:11 - IX, X ... - полных,12 - ХА, ХБ ... - неполных; многолетних состояний: 13 - ХБ1', ХБ2' ... - фаз, 14 - ХБ2'а, ХБ2'б ... - подфаз; внутригодовых состояний: 15 - 1', 2' ... - годовых, 16 - 3', В', Л', О' - сезонных, 17 – 3₁, 3₂… ^- внутрисезонных, 18 - m, n, s ... - погодных, 19 - 1, 2, 3 ... - суточных,20 - у, д, в, н - внутрисуточных 
 

   Таким образом, развиваясь, ПТК претерпевает, качественные изменения разной значимости, которые охватывают различные стороны морфологической структуры. В зависимости от глубины преобразования следует различать состояния и смены ПТК (рис.9). Первые связаны как с обратимыми, так и с необратимыми изменениями составных частей и лишь с обратимыми изменениями процессов. Это обеспечивает сохранение общей направленности развития комплекса (например, связанные с накоплением аллювия в условиях заболачивания). Вторые - с необратимой модификацией, как составных частей, так и процессов. 

Глава 4. Состояния ПТК 

     Понятие "состояние ПТК". Под состоянием в русском язык понимается положение, в котором находится тот или иной объект в данный момент. В последнее время этот термин часто встречается в географической литературе, однако только у четырех авторов есть его толкование. Так, Н.Л. Беручашвили (1976) под состоянием ПТК понимает "соотношение параметров структуры и функционирования природно-территориальных комплексов в какой-либо промежуток времени, которое конкретные входные воздействия (солнечная радиация, осадки и т. д.) трансформируют в определенные выходные функции.

    В любом ПТК движение одной части материи осуществляется относительно замедленно, а другой — ускоренно. Первая часть образует природные тела (компоненты, морфологические части ПТК), вторая - участвует в главных для данного момента процессах, которые в конечном итоге изменяют свойства этих тел. Значит, в каждое мгновение ПТК характеризуется определенными свойствами составных частей, возникших под действием прежних процессов, и определенным набором процессов, который зависит как от качества составных частей, так и от среды, в который данный ПТК существует.

Таким образом, состояние ПТК - это более или менее длительные отрезки его существования, характеризующиеся определенными свойствами структуры комплекса. Каждое состояние вносит в ПТК какое-то, порой устанавливаемое лишь очень точными методами, изменение, приводящее в конце концов к смене одного ПТК другим.

    Содержание понятия "состояние ПТК" тесно связано с пониманием термина "структура ПТК", Если структура рассматривается как единство составных частей и процессов (Мамай, 1982, 1984), то при рассмотрении состояний должны быть охарактеризованы обе стороны структуры. Если же под структурой понимают лишь взаимосвязи (процессы) между составными частями (Сочава, 1978; Крауклис, 1979), то для описания состояния ПТК вполне достаточно сведений об этих процессах. Однако сходные процессы часто проявляются в ПТК с очень разными свойствами, и последствия их, поэтому неодинаковы. Так, из-за несходства покровных отложений выпадение одинакового количества осадков в одних ПТК приводит к оптимальному для растений увлажнению, в других - вызывает переувлажнение, замедляющее их рост и развитие.  

Глава 5. Ландшафт как саморегулируемая система 

     Компоненты ландшафта, взаимодействуя, стремятся к состоянию, при котором расход вещества и энергии был бы равен их приходу. Ландшафт в целом является саморегулируемой системой, которая в условиях постоянного поступления вещества и энергии стремится достигнуть стабильного состояния. Такая возможность существует, поскольку ландшафт состоит из субсистем, обладающих обратной связью. Субсистемы в свою очередь функционируют как авторегулируемые системы, и это их качество придает ландшафту большую восприимчивость к внутренним и внешним импульсам.

Обратная связь есть свойство системы воздействовать на приходящий извне импульс: поступая и проходя через систему, импульс претерпевает определенные изменения, что приводит к цикличности действия.

Обратная связь может быть прямой либо цепочечной (контурной).

Наиболее частым случаем является так называемая отрицательная обратная связь, когда внешний импульс вызывает замкнутый контур изменения.Этот тип обратной связи ведет к динамическому равновесию ландшафта.

Положительная обратная связь возникает в том случае, когда контур обратной связи усиливает эффект импульса, поступающего извне, и вызывает цепную реакцию лавинного типа в том же направлении, в каком действовал первичный импульс. Очевидно, что системы с положительной обратной связью не могут действовать постоянно, и ограничены элементами, которые не в состоянии изменяться беспредельно в одном направлении.

    Отрицательная обратная связь преобладает в ландшафте. Она присуща всем ключевым субсистемам ландшафта и способствует тому, что нарушение энергетики системы вызывает изменение ее переменных, а это приводит в итоге к возникновению нового сбалансированного состояния системы. Эта тенденция к саморегулированию и достижению равновесия, рассматриваемая как следствие притока энергии и постоянства деятельности системы, получила название динамического гомеостаза. Гомеостаз ландшафта есть способность ландшафта нейтрализовать изменения, происходящие в каких-либо его частях, при помощи механизма негативной обратной связи. Иными словами, это есть тенденция ландшафта как геосистемы сохранять неизменность выполняемой ею функции, несмотря на перемены во внешнем окружении. Динамический гомеостаз есть категория, изменяющаяся во времени.

     Простое саморегулирование,  основанное  на  отрицательной обратной связи, осложняется наличием вторичных реакций системы и существованием пороговых нагрузок.    Вторичные  реакции   генерируются   внешними воздействиями. Они оказывают влияние на функции и равновесие ландшафта в течение определенного времени, необходимого для того, чтобы ландшафт успел приспособиться к изменению первоначального потока энергии.  Например,  сокращение  количества осадков способствует обмелению рек, однако длительное нарушение режима осадков приводит к смене растительного покрова, его разрежению и тем самым к усилению поверхностного стока при ливневых дождях, что в свою очередь ведет к переуглублению русла водотока. Пороговые нагрузки становятся причиной неожиданных резких перестроек в состоянии ландшафта. Ландшафт, который претерпевает изменения в результате перехода ландшафтной геосистемы через пороговые нагрузки, является метастабильным ландшафтом.