Эволюция природных геосистем. Метахронность их структуры. «Память» ландшафта

В ландшафтной оболочке действуют два важнейших параметра – ландшафтное пространство и ландшафтное время. Каждый ПТК есть историческое образование. Ландшафты являются открытыми геосистемами и, следовательно, меняются под воздействием факторов внешней среды. Важнейшие факторы, обеспечивающие эволюцию ландшафта:

1. Климатический фактор.

2. Геолого-геоморфологический фактор.

18–20 тыс. лет назад на территории Среднерусской возвышенности был максимум похолодания. 5–7 тыс. лет назад наблюдался климатический оптимум голоцена, широколиственные леса были распространены вплоть до Белого моря. Таким образом, ландшафты средней полосы существенно менялись с течением времени.

Основные эпохи голоцена:

1. 10–7,7 тыс. лет назад – ранний голоцен, бореальная эпоха – холодные, сухие условия.

2. 7,7–4 тыс. лет назад – атлантическая эпоха – климатический оптимум.

3. 4–2,5 тыс. лет назад – суббореальная эпоха – небольшое похолодание, иссушение климата, бореальные леса заменились тайгой.

4. 2,5–0 тыс. лет назад – субатлантическая эпоха.

Помимо факторов внешней среды, не менее важным для эволюции природных геосистем является фактор саморазвития, или фактор спонтанного развития. Любая сложная система, в том числе и геосистема, какой бы открытой по отношению к внешней среде она ни была, обладает способностью к саморазвитию, обладает спонтанностью. Примеры: развитие ландшафтной оболочки, зарастание пресного водоема. Направленность саморазвития геосистем, историческая неповторимость их природы – чрезвычайно важное свойство геосистем. В ходе спонтанного развития природная геосистема проходит ряд последовательных стадий. Самые важные из них:

1. Зарождение геосистемы. Обычно происходит возникновение новой литогенной основы.

2. Становление геосистемы. Появляются почвы и растительный покров, в первую очередь – пионерные группировки однолетних эксплерентных растений (сорняки, «шакалы растительного мира»). Они готовят экотоп для более требовательных многолетних растений.

3. Зрелость геосистемы. Появляются многолетние растения. Они образуют устойчивые фитоценозы. Система находится в состоянии максимального равновесия или климакса (термин введен Клеменсом). Примеры климаксовых систем: смешанные леса на суглинках с дерновыми почвами, богато разнотравные степи на черноземах.

4. Отмирание геосистемы. При этом на ее месте зарождается новая геосистема. Например, на месте озера появляется низинное болото, на месте низинного болота – верховое, на месте верхового болота – лес.

Последовательная закономерная смена стадий в процессе зарождения и формирования природной геосистемы называется сукцессией ландшафта.

Эволюция природных ландшафтов – их направленное, необратимое развитие, сопровождающееся качественными изменениями как вертикальной, так и горизонтальной структуры.

Генезис ландшафта – совокупность биотических и абиотических процессов, обусловленных внешними факторами и спонтанным развитием, приведшим к формированию современной пространственно-временной структуры.

В ходе исторической эволюции не все природные компоненты одинаково быстро реагируют на изменение внешней среды, часть из них (воздушные массы, биота) чутки и мобильны, а другие (почвы, литогенная основа) более инертны, консервативны. Поэтому в современных геосистемах могут сохраняться остаточные, или реликтовые, черты прошлых эпох. Пример: пятнистость почвенного покрова в смешанных лесах – реликт перигляциальной эпохи, когда была распространена вечная мерзлота. Реликты могут сохраняться не только в литогенной основе и почвах, но и в биоте.

Как для вертикальной, так и для горизонтальной структуры природных геосистем, характерна метахронность. Метахронность структуры природного ландшафта – последовательная разновременность исторического формирования, разновозрастность его природных компонентов и составляющих морфологических единиц. Пример метахронности горизонтальной структуры: наличие в лесостепях Средне-Русской возвышенности субдоминантных овражных урочищ, появившихся 200–300 лет назад из-за распашки.

Возраст ландшафта – время (в геологическом летоисчислении), когда ландшафт в полной мере сформировал свою компонентную структуру, сохраняющуюся в динамически устойчивом состоянии по сей день. Например, возраст холмистых смешаннолесных ландшафтов Восточно-Европейской равнины датируется поздним голоценом, когда окончательно сформировались растительные и животные сообщества. Такой же возраст имеет и ландшафтная оболочка в целом.

Чем древнее ландшафт, тем больше в нем сосредоточено остаточных, реликтовых образований, которые отличаются пониженной устойчивостью, т. к. находятся в дисгармонии с современной средой (прежде всего, с атмосферой). Чаще всего это касается биоты и отчасти почвенного покрова, наиболее энергично изменяемых хозяйственной деятельностью человека.

Отрезок исторического времени, необходимый для перестройки под воздействием изменяющихся факторов внешней среды природных компонентов ландшафта, называется характерным временем эволюции природных компонентов ландшафта.

Таким образом, ландшафты есть исторические образования, обладающие структурной памятью о своем прошлом, своей эволюции.

Функционирование, динамика, устойчивость геосистем. Элементарные процессы энерго- массообмена в ландшафтах. Ландшафтный морфолитогенез. Биогеохимический круговорот и биопродуктивность ланд­шафтов.

Переменные состояния геосистем и их характерные времена. Дина­мика природных ритмов. Ландшафтные тренды. Сукцессионная динамика. Динамика природных катастроф. Антропогенная динамика и пороговые нагрузки.

Проблемы устойчивости ландшафтов. Механизмы ландшафтной саморегуляции.