Природные компоненты ландшафта и ландшафтообразующие факторы.
Лекция 2.
Тема: ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ЛАНДШАФТОВ.
1. Законы, правила и принципы экологии при формировании ландшафтов.
2. Природные компоненты ландшафта и ландшафтообразующие факторы.
Законы, правила и принципы экологии при формировании ландшафтов.
Закон сохранения вещества (массы) и Закон сохранения энергии:
Любые физические, химические или иные изменения не приводят к исчезновению вещества или получению его из ничего. Любая преобразовательная деятельность человека лишь позволяет перевести вещество из одного состояния в другое, но ничто не исчезает бесследно. С точки зрения природопользования необходимо усвоить, что любой процесс будет создавать отходы, которые также являются частью преобразовательного природного вещества.
Второй из этих законов устанавливает, что любые превращения энергии не позволяют получить её больше, чем было затрачено изначально, то есть любой материальный объект на Земле при любых физических, химических или иных изменениях может лишь превратить энергию из одного вида в другой, но не добиваться её возникновения или исчезновения.
Закон сохранения энергии формулируется также как первый закон (начало, принцип) термодинамики:
Закон сохранения энергии имеет всеобщей характер и распространяется на все процессы на Земле.
Второй закон (начало, принцип) термодинамики:
При любом энергетическом процессе, текущем самопроизвольно, происходит переход энергии из концентрированной формы в рассеянную, то есть всегда есть потери энергии (в виде недоступного для использования тепла), а стопроцентный переход из одного вида энергии в другой невозможен.
Характерно действие этого закона при переходе из одной формы в другую в живых системах: солнечная энергия химическая при фотосинтезе и далее в пище консументов превращение в движение мышц, работу мозга и другие проявления жизни – сопровождается на каждом этапе и в конечном итоге деградацией высококачественной энергии, лишь небольшая часть которой переходит с одного уровня на другой, основная часть превращается в низкокачественное тепло и рассеивается в окружающей среде.
В открытых системах энтропия, то есть мера неупорядоченности системы, в определённом смысле – свойство энергии переходить не в полезную работу, а в тепло и рассеиваться в пространстве, может, как увеличиваться, так и снижаться, до определённой минимальной величины, но всегда большей нуля.
Закон внутреннего динамического равновесия:
Н.Ф. Реймерс описал этот закон; устанавливающий, что энергия, вещество, информация и динамическое качество отдельных природных систем, включая экосистемы и биосферу в целом и их иерархии, взаимосвязаны и любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально структурные количественные и качественные перемены всех других показателей, сохраняя общую сумму качеств систем.
Вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных естественных систем и их иерархии очень тесно связанные между собою, так что любое изменение одного из показателей неминуемое приводит к функционально-структурным изменениям других, но при этом сохраняются общие качества системы – энергетические, информационные и динамические.
Следствия действия этого закона обнаруживаются в том, что после любых изменений элементов естественной среды (вещественного состава, энергии, информации, скорости естественных процессов и т.п.) обязательно развиваются цепные реакции, которые стараются нейтрализовать эти изменения. Следует отметить, что незначительное изменение одного показателя может послужить причиной сильных отклонений в других и в всей экосистеме.
Изменения в больших экосистемах могут иметь необратимый характер, а любые локальные преобразования природы вызовут в биосфере планеты (то есть в глобальном масштабе) и в ее наибольших подразделах реакции ответа, которые предопределяют относительную неизменность эколого-экономического потенциала. Искусственное возрастание эколого-экономического потенциала ограниченное термодинамической стойкостью естественных систем.
Закон внутреннего динамического равновесия:
– один из главнейших в природопользовании. Он помогает понять, что в случае незначительных вмешательств в естественную среду ее экосистемы способны саморегулироваться и восстанавливаться, но если эти вмешательства превышают определенные границы (которые человеку следует хорошо знать) и уже не могут «угаснуть» в цепи иерархии экосистем (охватывают целые речные системы, ландшафты), они приводят к значительным нарушениям энергобиобаланса на значительных территориях и во всей биосфере.
Закон константности (сформулированный В. Вернадским):
Количество живого вещества биосферы (за определенное геологическое время) есть величина постоянная. Этот закон тесно связан с законом внутреннего динамического равновесия. По закону константности любое изменение количества живого вещества в одном из регионов биосферы неминуемое приводит к такой же по объему изменения вещества в другом регионе, только с обратным знаком.
Следствием этого закона есть правило обязательного заполнения экологических ниш. Закон корреляции (сформулированный Ж. Кювье): в организме как целостной системе все его части отвечают одна другой как за строением, так и за функциями. Изменение одной части неминуемо вызовет изменения в других.
Закон максимизации энергии (сформулированный Г. и Ю. Одумами и дополненный М. Рэймерсом):
В конкуренции с другими системами сохраняется та из них, которая наибольшее оказывает содействие поступлению энергии и информации и использует максимальную их количество наиэффективнее. Для этого такая система, большей частью, образовывает накопители (хранилища) высококачественной энергии, часть которой тратит на обеспечение поступления новой энергии, обеспечивает нормальный кругооборот веществ и создает механизмы регулирования, поддержки, стойкости системы, ее способности приспосабливаться к изменениям, налаживает обмен с другими системами. Максимизация – это повышение шансов на выживание.
Закон максимума биогенной энергии (закон В.И. Вернадского-Э.С. Бауэра):
Любая биологическая и «бионесовершенная» система с биотой, которая находится в состоянии «стойкого неравновесия» (динамично подвижного равновесия с окружающей средой), увеличивает, развиваясь, свое влияние на среду.
В процессе эволюции видов, твердит Вернадский, выживают те, которые увеличивают биогенную геохимическую энергию. По мнению Бауера, живые системы никогда не находятся в состоянии равновесия и выполняют за счет своей свободной энергии полезную работу против равновесия, которого требуют законы физики и химии за существующих внешних условий.
Вместе с другими фундаментальными положениями закон максимума биогенной энергии служит основой разработки стратегии природопользования.
Закон минимума (сформулированный Ю. Либихом):
Стойкость организма определяется самым слабым звеном в цепи ее экологических потребностей. Если количество и качество экологических факторов близкие к необходимому организму минимума, он выживает, если меньшие за этот минимум, организм гибнет, экосистема разрушается.
Закон ограниченности естественных ресурсов:
Все естественные ресурсы в условиях Земли исчерпаемые. Планета есть естественно ограниченным телом, и на ней не могут существовать бесконечные составные части.
Закон однонаправленности потока энергии:
Энергия, которую получает экосистема и которая усваивается продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго, третьего и других порядков, а потом редуцентам, что сопровождается потерей определенного количества энергии на каждом трофическом уровне в результате процессов, которые сопровождают дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам) попадает очень мало начальной энергии (не большее 0,25%), термин «кругооборот энергии» есть довольно условным
Закон оптимальности:
Никакая система не может суживаться или расширяться к бесконечности.
Никакой целостный организм не может превысить определенные критические размеры, которые обеспечивают поддержку его энергетики. Эти размеры зависят от условий питания и факторов существования.
В природопользовании закон оптимальности помогает найти оптимальные с точки зрения производительности размеры для участков полей, выращиваемых животных, растений. Игнорирование закона – создание огромных площадей монокультур, выравнивание ландшафта массовыми застройками и т.п. – привело к неприродной однообразности на больших территориях и вызвало нарушение в функционировании экосистем, экологические кризы.
Закон пирамиды энергий (сформулированный Р. Линдеманом):
С одного трофического уровня экологической пирамиды на другого переходит в среднем не более 10% энергии.
По этому закону можно выполнять расчеты земельных площадей, лесных угодий с целью обеспечения население продовольствием и другими ресурсами.
Закон равнозначности условий жизни:
Все естественные условия среды, необходимые для жизни, играют равнозначные роли. Из него вытекает другой закон совокупного действия экологических факторов. Этот закон часто игнорируется, хотя имеет большое значение.
Закон развития окружающей среды:
Любая естественная система развивается лишь за счет использованияматериально-энергетических и информационных возможностей окружающей среды.
Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно – это вывод из законов термодинамики.
Очень важными являются следствия закона.
1. Абсолютно безотходное производство невозможное.
2. Любая более высокоорганизованная биотическая система в своем развитии есть потенциальной угрозой для менее организованных систем. Поэтому в биосфере Земли невозможно повторное зарождение жизни – оно будет уничтожено уже существующими организмами
3. Биосфера Земли, как система, развивается за счет внутренних и космических ресурсов.
Закон совокупного действия естественных факторов (закон Митчерлиха–Тинемана–Бауле):
Объем урожая зависит не от отдельного, пусть даже лимитирующего фактора, а от всей совокупности экологических факторов одновременно. Частицу каждого фактора в совокупном действии ныне можно подсчитать. Закон имеет силу при определенных условиях – если влияние монотонное и максимально обнаруживается каждый фактор при неизменности других в той совокупности, которая рассматривается.
Закон грунтоистощения (уменьшение плодородия):
Постепенное снижение естественного плодородия почв происходит из-за продолжительного их использования и нарушения естественных процессов почвообразования, а также вследствие продолжительного выращивания монокультур (в результате накопления токсичных веществ, которые выделяются растениями, остатков пестицидов и минеральных удобрений).
Природные компоненты ландшафта и ландшафтообразующие факторы.
Природные компоненты – составные части, формирующие ландшафты. Свойства компонентов и отдельные из компонентов во многом являются производными их взаимодействия в ПТК.
К основным природным географическим компонентам относятся: массы твердой земной коры (литосферы); массы поверхностных и подземных вод (гидросфера), находящиеся в ландшафтах в трех фазовых состояниях (жидком, твердом и парообразном); воздушные массы нижних слоев атмосферы (тропосферы); растительность, животные, микроорганизмы, органо - минеральное тело – почва.
Все природные компоненты по их происхождению, свойствам и функциям в ландшафтах объединяются в три подсистемы:
1) геома – включает в себя литогенную основу (горные породы, рельеф), воздух нижней части атмосферы, воды;
2) биота – растительность и животный мир;
3) биокосная подсистема – почвы.
Большинство самих ландшафтов, как и почвы, относятся к биокосным геосистемам, так как в них живое и неживое вещество, взаимно проникая и взаимодействуя друг с другом, определяют взаимообусловленность некоторых свойств этих компонентов и ландшафтных комплексов в целом.
Свойства природных компонентов:
1. Вещественные – (механический, физический, химический состав).
2. Энергетические – (температура, потенциальная и кинетическая энергия гравитации, давление, биогенная энергия и т.д.).
3. Информационно-организационные (структура, пространственная и временная последовательность, взаимное расположение и связи).
Именно свойства природных компонентов определяют специфику взаимодействия компонентов в пределах ландшафтных геосистем. Одновременно они являются производными этих взаимодействий.
Тесная взаимосвязь географических компонентов прослеживается и в пространстве, и во времени. Если один компонент геосистемы изменяется, то и другие компоненты обязательно перестроятся и придут в соответствие друг с другом. Например, при изменении климата произойдут изменения в гидросфере, биоте, почвах, рельефе. Поскольку каждому компоненту в ответной реакции свойственна определенная инертность, то скорость их перестройки будет разной.
Внутри геосистемы компонентам присуще вертикальное, упорядоченное, ярусное расположение, в соответствии с принадлежностью к определенной геосфере. Любой компонент геосистемы – это сложное тело. В каждом из компонентов содержатся вещества остальных компонентов, что придает им сложность и новые свойства.
Компоненты ландшафта разделяются на три группы с учетом их функций в геосистеме (А.И. Голованов, 2005):
1) инертные – минеральная часть и рельеф (фиксированная основа геосистемы);
2) мобильные – воздушные и водные массы (выполняют транзитные и обменные функции);
3) активные – биота (фактор саморегуляции, восстановления, стабилизации геосистемы).
Ландшафтообразующие факторы- природные компоненты и их свойства, определяющие характер данного ландшафта.:
1. воздух, а точнее нижняя часть атмосферы – тропосфера, которая характеризуется химическим составом, количеством и составом солнечной радиации и климатом.Температурный (тепловой) режим местности в глобальном масштабе определяется географической широтой местности.
2. Вода выступает как ландшафтообразующий фактор не только в виде осадков, но и как поверхностные водоемы и подземные воды.
3.Земной коры и ее свойства – рельефа
4. Почва, растительность животный мир
Рассматривая ландшафтообразующие факторы необходимо заметить, что они могут быть разделены на несколько уровней, в зависимости от масштабности и глубины влияния на ландшафт. Так, например, различается макроклимат, мезоклимат и микроклимат. Климат крупных географических областей в целом достаточно однороден и может рассматриваться как макроклимат. Однако в пределах отдельной местности, отличающейся по рельефу, те или иные климатические показатели могут несколько отличаться и тогда выделяется местный климат. Отдельные климатические параметры на разных элементах рельефа (например, температура воздуха на склонах северной и южной экспозиций) тоже могут заметно отличаться и в этом случае говорят о мезоклимате. Но даже в пределах одного склона температура в верхней части лесного полога и на уровне травянистой растительности под кроной ели тоже будет неодинакова. Такие различия относят в микроклиматическим. Аналогично обстоит дело с рельефом. Горные страны и равнины являются элементами мегарельефа. Возвышенности на равнинах или склоны разной экспозиции в горах представляют мезорельеф. Небольшие бугорки и ложбины относят к микрорельефу. На фоне однотипного почвообразовательного процесса могут различаться варианты более низкого уровня, а разница в механическом составе может рассматриваться как микроуровень. Взаимосвязи природных компонентов существуют как на одном, так и на разных уровнях.
Среди ландшафтообразующих факторов одного уровня существует некая иерархия, определяемая степенью влияния одних факторов на другие. И в этом смысле факторы делятся на ведущие и ведомые. Ведущие оказывают сильное влияние на другие, но сами мало от них зависят. Ведомые сильно зависят от ведущих, но мало влияют на них сами.
К ведущим факторам относят абиотические: климат ( как свойство газов тропосферы) и рельеф ( как свойство горных пород литосферы). В своем взаимодействии они определяют водный режим ландшафта и, далее, растительность и животный мир территории. На заключительной ступени иерархии находится почва как продукт совместного влияния растительности и животных. В такой схеме биотические факторы: почва, растения и животные - являются ведомыми.
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 146; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!