Ландшафтные поля и нуклеарные геосистемы (понятие, свойства, структура, организация, примеры)
Ландшафтные геополя– это сферы вещественно-энергетического влияния одних геосистем на другие.
Любые тела, в том числе геосистемы, обладают большим или меньшим по площади и интенсивности влияния на смежные геосистемы полем (локальные, глобальные, региональные).
Ландшафтные геополя локальной размерности есть,нпример, у геосистемы оврага, оно проявляется в дренированности прилегающих геосистем, в лесостепи геополе фиксируется в накоплении снега с наветренной стороны, лучшем увлажнении и охлаждении приземного воздуха прилегающих территорий, рассеивании семян.
Геополя могут быть геофизической, геохимической, гидрогеологической, биогенной природы.
Геофизическое поле-горы (барьерная тень или орографическое обострение осадков). Березовый колок или даже отдельный куст в лесостепи или степи тоже создают в ветровой и солярной тени свои геофизические поля.
Геохимическое полеимеют пухлый солончак или осушенные солончаковые участки днищ соленных водоемов в аридных условиях (например, Аральского моря, озера Баскунчак), промышленные предприятия с дымовыми выбросами и золоотвалы.
Биогенные поля природных лесных «микрорезерватов» среди пахотных земель могут проявляться в увеличении количества насекомых-опылителей, птиц, более интенсивном рассеивании семян.
При проектировании хозяйственных объектов следует учитывать, что различные геополя накладываются друг на друга и влияют на смежные геосистемы. Например, геополя водохранилищ и каналов интерферируют с полями гидрологических пространств подтопления на расстояниях от сотен метров до десятков километров (Каракумский канал – геополе до 50 км). Города и промышленные предприятия создают вокруг себя геохимические и геофизические поля. Геохимические поля крупных городов хорошо прослеживаются в радиусе 15-20 км вокруг городов.
Когда вокруг мощных природных или антропогенных тел или геосистем формируются системы полей высокого напряжения, которые существленно влияют на смежные ландшафты, выделяются так называемые нуклеарные геосистемы .
Нуклеарными геосистемами называются такие природные и природно-антропогенные образования, которые состоят из и окружающих его сфер (полей) вещественного, энергетического и информационного влияния.
В географии учение о геосистемах, состоящих из ядра и его полей, было разработано в трудах А.Ю.Ретеюма (1988).
Геосистемы такого рода предложено называть хорионами.
Ядро, как правило, обладает повышенным вещественно-энергетическим и информационным потенциалом, что позволяет ему создавать оболочки (поля) латерального влияния. Функции ядра могут выполнять тектонические структуры, формы рельефа, водоемы, толщи наземных и подземных льдов, растительные сообщества, колонии животных и другие природные объекты. Каждая природная геосистема, будь то фация, урочище, ландшафт и другие физико-географические системы, также играют роль ядра хориона, образуя по периферии ряд оболочек – ландшафтно-географических полей.
В зависимости от особенностей ядра А.Ю.Ретеюм различает 1.хорионы с ядрами-скоплениями и 2. ядрами-потоками. Обе разновидности хорионов подчиняются закону симметрии. Ландшафтным хорионам с компактным ядром (ядерным хорионам) свойственна симметрия конуса (или симметрия «ромашки»). Хорионы с ядром-потоком (стержневые хорионы) обладают билатеральной симметрией (симметрией «листка»). Ядерные хорионы -Геосистемы вулканов, изолированных горных вершин, островов, останцовых холмов и сопок, озерных котловин, карстовых воронок, степных лиманов, луговых западин, заболоченных низин образуют типичные .
Хорионы стержневого характера - Речные долины и бассейны, горные цепи, балки и овраги, эоловые гряды.
В роли ядер ландшафтных хорионов выступают многие антропогенные геосистемы: водохранилища, каналы, трассы газо- и нефтепроводов, железные дороги, автомагистрали, защитные лесополосы, населенные пункты, оазисы в пустыне и др.
Нуклеарные геосистемы могут обладать 1.центробежными, т.е. рассеивающими, вещественно-энергетическими полями и 2. центростремительными – стягивающими к ядру потоки вещества и энергии.
Центробежные поля формируют вулканы, горные вершины и хребты, ледниковые купола и многие другие геосистемы, обладающие определенным потенциалом гравитационной энергии.
Стягивающие полясвойственны разного рода депрессиям: замкнутым межгорным котловинам, бессточным озерным водоемам, карстовым воронкам, суффозионно-просадочным западинам и т.п.
Многие природные хорионы обладают одновременно и рассеивающими, и стягивающими полями. Озерный водоем, например, помимо того, что стягивает жидкий, твердый и ионный сток со своего бассейна, оказывает на смежную территорию климатическое, гидрогеологическое и некоторые другие виды латерального воздействия. Все населенные пункты и, прежде всего, города сопровождаются ландшафтно-географическими полями обоих типов.
По мере удаления от ядра ландшафтного хориона его воздействие на окружающие оболочки ослабляется, напряженность ландшафтно-географических полей уменьшается и, наконец, их влияние полностью иссякает. Эта закономерность называется правилом убывания или так называемой платой за расстояние.
Организация:
Ландшафтная сфера представляет собой совокупность больших и малых иерархически соподчиненных хорионов, наложенных один на другой и смыкающихся друг с другом. Латеральное сцепление хорионов образует единое ячеистое ландшафтное пространство, подобное вязи ажурного платка.
Если ядро нуклеарных геосистем обладает особо мощным антропогенным воздействием на прилегающие ландшафты (например, Новополоцк, мощные ГРЭС, аварийная Чернобыльская АЭС), то такие нуклеарные геотехнические системы называются импактными. Характерный пример – Чернобыльская АЭС с зоной радиоактивного загрязнения. Систематические наблюдения за состоянием природной среды в таких зонах сильного (ударного – импактного) воздействия называют импактным мониторингом.
Ландшафтные экотоны.
Термин экотон ввел в экологию Ф.Клеменс в 1928 г.
Ландшафт-экотон – переходная полоса, ленточная граница, имеющая определенную ширину, меньшую, чем разграничиваемые ландшафты, и своеобразное строение, обусловливающее необходимость его выделения; это геосистема переходного типа, играющая буферную (барьерно-трансляционную) роль в горизонтальных ландшафтных сопряжениях.
Ландшафты – экотоны могут быть локальной, региональной и планетарной размерности. Имея некоторую линейную протяженность, ландшафты-экотоны, как правило, занимают узкую полосу по отношению к смежным геосистемам, на контакте которых они сформировались.
Экотоны локальной размерности представлены опушками леса, небольшими участками прибрежных районов морей или крупных водоемов, отдельными междуречными участками предгорий.
Экотоны региональной размерности представлены контактными зонами горных систем и равнин. Такими экотонами выступают предгорья Алтая, Кавказа, Альп, Пиренеев и других горных районов Земли. Как правило, такие экотоны объединяют нижние склоновые поверхности хребтов и примыкающих к ним подгорных равнин. В таких условиях происходит взаимопроникновение не только растительных сообществ, но и животных. Параллельно происходит обмен воздушными массами и влагой.
Наиболее общими признаками регионального характера ландшафта-экотона системы горы-равнины будут следующие: а) барьерная зональность ландшафтов горного подножия; б) быстро нарастающая по направлению к барьерному подножию ландшафтная мозаика и разнообразие, обусловленные блоковой неотектоникой, рельефом, почвенной пестротой и микроклиматической дифференциацией.
Экотоны глобальной размерности протягиваются по всем побережьям материков вдоль переходной зоны между лесными и степными природными зонами. Опоясывая все материки и океанические побережья, они создают неповторимый контраст сочетания ландшафтных особенностей, отличающихся биологической активностью, особым микроклиматом и биоразнообразием.
От клинальных геотопов ландшафтный экотон отличается тем, что в нем формируются такие черты, не характерные для геосистем, которые разделяются этим экотоном. В клинальных геосистемах таких черт нет, в их границах особенности одной геосистемы постепенно переходят в особенности другой. Экотон значительно меньше, чем геосистемы между которыми он расположен, а клинальные геосистемы могут занимать значительные площади, нередко больше, чем геосистемы «ядерного типа».
Возникновение ландшафтных экотонов обусловлено общей закономерностью эволюции пространственных систем – т.е. постепенным стиранием (сглаживанием) резких границ в природе в следствии все большего развития межгеосистемных взаимоотношений. В результате линейная граница со временем трансформируется в переходную полосу (четко выраженные бровки молодой эрозионной формы со временем разрушаются и становятся все более пологими поверхностями; линейная граница между лесом и лугом постепенно сглаживается взаимопроникновением лесных и луговых видов в смежные биотопы и созданием опушки). Дальнейшее развитие ландшафтного экотона приводит к формированию в нем определенных специфических черт, не характерных ни одной из контактирующих геосистем. Со временем ландшафтный экотон преобразуется в клинальную или типичную (обыкновенную) геосистему с собственными границами, возможно также экотоннового характера.
Большинство из границ геосистем – это экотоны различной ширины. Так, по ширине и длине контактирующих геосистем эстонские ландшафтные экологи Ю.Мандер и Ю.Ягомяги выделяют микроэкотоны (они образуются на контакте парцелл и геотопов до 40 м в диаметре).; мезоэкотоны (контакт луг-лес, болото-лес и т.д.); макроэкотон (возникают на границах больших лесных и болотных массивов, крупных озер). Г.Вальтер (1978) выделяет также зоно-экотоны (например, зона лесостепи, субальпийский пояс).
Лучше всего экотонновый эффект проявляется на контакте лесных геосистем с травяными (луговыми, степными). Основные особенности ландшафтных экотонов рассмотрим на этом примере, опираясь на исследования Д.И.Люри (1991).
Экотон между лесом и травянистыми геосистемами выполняет барьерную и контактную функции. Барьерная функция может реализовываться тремя способами: 1) экотон как барьер-трансформатор влияет на пересекающий его горизонтальный поток так, что характеристики потока существенно изменяются при достижении смежной геосистемы. Например, атмосферные потоки тепла и водяного пара в направлении из леса к лугу в границах экотона нагреваются и иссушаются, а в обратном – охлаждаются и увлажняются. 2) экотон как барьер-преграда не позволяет определенным потокам достичь смежной геосистемы, при этом материал, который переносится потоком аккумулируется в границах экотона и в дальнейшем включается в межэлементные связи его вертикальной структуры. 3) экотон как отталкивающий барьер поворачивает (отталкивает) горизонтальные потоки, которые поступают к нему от ядер смежных геосистем. Например, зоогенные миграции типично лесных или типично луговых видов.
Контактная функция ландшафтного экотона может быть реализована в виде: 1) простого контакта, когда горизонтальные потоки без препятствий и изменений пересекают экотон; 2) активного контакта, когда в экотоне формируются новые потоки не характерные для ядер типичности контактирующих геосистем (например, атмосферные потоки на опушках, бризовые летние ветры и т.д.); 3) вторичного контакта, который проявляется в том, что материал, накапливаемый в экотоне начинает мигрировать за его пределы в соседние геосистемы.
Формирование и развитие экотона представляет собой закономерно развертывающийся во времени процесс взаимообусловленного изменения его строения и мембранной функции.
Именно ландшафтные экотоны оказываются благоприятными для резкого увеличения видового и ценотического разнообразия биоты – «краевой (опушечный) эффект». Экотонные ландшафты и освоены обычно лучше, так как благоприятны для поселения, активного труда и отдыха человека. Поэтому при проектировании зоны контакта природных геосистем, особенно контрастных, оцениваются как наиболее ценные для строительства рекреационных объектов (домов отдыха, туристических баз), организации охотничьих угодий. В то же время при проектировании хозяйственной деятельности в этих геосистемах следует учитывать повышенную вероятность и силу развития опасных природных явлений, связанных с большими градиентами и интенсивностью идущих, а порой и обостряющихся здесь процессов (в предгорных районах – землетрясения, наводнения, сели и т.д.).
Типичные ландшафтные экотоны:лесная опушка,прирусловая пойменная урема, долинный зандр, предгорья, морское побережье, переходные природные зоны(лесотундра,лесостепь, полупустыня).