Значение лесных мелиораций в природовосстановлении в условиях развития вечной мерзлоты

Понятие «вечная мерзлота». Роль лесокустарниковых полос в сохранении растительности в тундре: ослабление силы ветра; влияние их на снегонакопление и процессы промерзания-оттаивания почвы; защита освоенных земель от эрозии; возможность создания сеяных лугов для животноводства.

Лесокустарниковые полосы и лесные островки в тундре как участки с благоприятным микроклиматом для отела оленей и размножения других животных.

Создание возможности в полосе относительного безлесья тундры защитного лесоразведения.

Содержание ответов на вопросы

Ландшафт и его компоненты.

Ландшафт - исторически сложившаяся, территориально ус­тойчивая совокупность взаимосвязанных и взаимообусловлен­ных природных компонентов и их комплексов, функционирую­щих и развивающихся длительное время как единое целое, про­дуцируя новое вещество, энергию и информацию.

В пространстве ландшафты образуют сложную взаимосвязанную со­вокупность соподчиненных географических систем разных рангов. Ландшафт — это особая форма существования и организации материи на поверхности планеты Земля. Взаимо­связанность и взаимообусловленность свойств природных компо­нентов в ландшафтах определяются историческим (генетическим или парагенетическим) единством их происхождения и разномасштаб­ными круговоротами вещества и энергии в них.

Основные природные компоненты ландшафта: массы пород, слага­ющих земную кору (литосферу); воздушные массы нижних слоев атмосферы (тропосферы); вода (гидросфера), представленная в ландшафтах в трех фазовых состояниях (жидком, твердом, паро­образном); растительность, животные, почва. Все природные ком­поненты по их происхождению, свойствам и функциям в ланд­шафтах объединяются в три подсистемы:

геома — включает в себя литогенную основу (геологические породы и рельеф), тропосферу (воздух нижней части атмосфе­ры), гидросферу (воды);

биота — растительность и животный мир;

биокосная подсистема — почвы.

Свойства природных компонентов:

• вещественные (механический, физический, химический состав);

• энергетические (температура, потенциальная и кинетичес­кая энергия гравитации, давление, биогенная энергия и т.д.);

• информационно-организационные (структура, пространственная и временная последовательность, взаимное расположение и связи).

Природные компоненты обладают множеством самых разно­образных свойств. Наиболее активные и важные свойства компонен­тов называются природными факторами. Среди факторов выде­ляют ведущие или главные и второстепенные. Именно они являются одними из основ­ных причин, движущих сил, определяющих результаты и типы взаимодействия между природными компонентами, а также струк­турно-функциональные особенности ландшафтов (тип рельефа, климат, тип растительности и т.д.).

Основными внешними энергетическими факторами, созда­ющими первичную энергетическую основу функционирования ландшафтов, являются солнечная радиация, гравита­ционные силы Земли и Луны, внутриземное тепло.

Компонентные и другие связи в ландшафтах

Любая функционирующая и развивающаяся система содержит в качестве каркаса устойчивую совокупность элементов (компо­нентов) и связи между ними.

Ландшафтная геосистема — это исторически сложившаяся, территориально устойчивая совокуп­ность взаимосвязанных природных компонентов и элементов, характеризующаяся определенной организованностью и способ­ностью функционировать как единое целое, продуцируя новое вещество, энергию и информацию.

Понятие нового вещества вклю­чает в себя почвы, органическое вещество биоты, коры выветри­вания, измененные по химическому составу воды ландшафтов и др. Связи определяют взаимную или одностороннюю зависимость свойств разных природных компонентов друг от друга, целост­ность и специфику ландшафтных геосистем.

Связи между компонентами геосистем называются вертикаль­ными. Они входят в понятие «вертикальная структура ПТК» как ее обязательные составные части .

В ландшафтах можно выделить несколько типов межкомпонен­тных и других связей в зависимости от их носителей, направлен­ности, преобладания в тех или иных ландшафтных комплексах и подсистемах, их влияния на состояния и другие особенности гео­систем.

1. По их носителям связи подразделяются на следующие типы и виды: Вещественные, энергетические и информационно-орга­низационные (поступление веществ, химических элементов; пере­дача и накопление солнечной и гравитационной энергии, атмо­сферного давления; трофические цепи; структуризация одного ком­понента под влиянием другого; запечатлевание этапов историчес­кого развития в веществе и морфологической структуре геосистем).

2. По характеру или типам компонентов, которые они связыва­ют, или подсистем, в которых преобладают те или иные связи, можно выделить связи абиотические, или физико-химические, господствующие в геоме, и на первых этапах зарождения новых ПТК; биокосные связи — между биотическими и абиотическими компонентами ландшафтов (наиболее ярко и устойчиво они про­являются в почвах и ландшафтах в целом, менее жесткие и более подвижны они между отдельными компонентами других подси­стем ландшафтов (геомы и биоты); биотические связи — господ­ствующие в подсистеме биоты.

3. По направленности действия выделяют прямые и обратные связи. Прямые связи — это непосредственное первичное влияние одного компонента на другой, например влияние количества ат­мосферных осадков на сток рек. Обратные связи — реакция од­ного компонента на воздействие на него другого (например, повышение продуктивности растительности благоприят­но сказывается на численности травоядных животных, а увеличе­ние численности последних — на численности хищников и био­продуктивности и составе растительных ассоциаций).

4. В зависимости от ответных реакций среди обратных связей выделяются положительные и отрицательные связи.

Положительные обратные связи усиливают, стимулируют пер­вичное, прямое воздействие одного компонента на другой. Положи­тельная связь при зарастании и отмирании озер проявляется в ежегодном ускорении процесса их самозарастания по мере по­ступления новых порций остатков отмирающей растительности.

Отрицательные обратные связи ответной реакцией компо­нента, наоборот, сдерживают, нейтрализуют прямые воздействия. Например, усиление потоотделения у животных и транспирации у растений при жаркой погоде стабилизирует температурный ре­жим организма.

Положительные обратные связи ведут к трансформации и даже разрушению геосистем. Однако на некотором уровне трансформа­ции или перестройки геосистем положительные обратные связи обычно переходят в отрицательные. В результате геосистема вна­чале стабилизируется, а затем вновь начинает прогрессивно развиваться, т.е. отрицательные обратные связи ста­билизируют геосистемы.

5. Территориально и исторически устойчивые совокупности вза­имосвязанных круговоротами природных компонентов формиру­ют различные природные комплексы, которые, в свою очередь, организуются в более сложные геосистемы. Соответственно в гео­системах существуют не только межкомпонентные связи, но и связи между природными комплексами. Эти связи называются го­ризонтальными, или латеральными..

В зависимости от состава и свойств природных компонентов и комплексов, а также характера связей между ними ландшафтные геосистемы имеют вполне определенную структуру (таежные, пу­стынные, аллювиальные, холмистых моренных равнин, гор и дру­гие ландшафты).

Морфологическая структура ландшафтов.

Под морфологической структурой ландшафтных комп­лексов понимают их строение, т.е. состав и взаимное расположе­ние морфологических частей.

Ландшафтные подсистемы рангов урочища и фацию принято называть морфологическими частями, или элементами ланд­шафтов.

Фация — это элементарная природная геосистема, формиру­ющаяся на одном элементе мезоформы рельефа и характеризую­щаяся однородными геолого-геоморфологическими условиями, од­ним микроклиматом, одним гигротопом (типом и степенью ув­лажнения), одной почвенной разностью, одной растительной ас­социацией и единым зооценозом.

Фация обычно занимает элемент мезоформы рельефа или даже часть этого элемента (верхняя, средняя, нижняя части склона) либо форму микрорельефа (микрозападина). Поэтому основными диагностическими внешними признаками фации и являются ее положение на одном элементе мезоформы рельефа (порой даже части этого элемента или формы микрорельефа) и один биоце­ноз.

Площади фаций в равнинных условиях могут существенно ва­рьировать — от нескольких квадратных метров до 1 — 3 км². Это их характерные размеры.

Подурочище — цепочка связанных друг с другом фаций, объ­единенных единым потоком вещества и энергии на определенном элементе мезоформы рельефа.

Урочище — это геосистема одного из локальных уровней орга­низации. Урочища являются достаточно хорошо выраженными морфологическими частями ландшафта.

Урочищем называется закономерно сопряженная генетически и вещественно энергетически связанная (потоками) система фа­ций, приуроченных к отдельным выпуклым или вогнутым фор­мам мезорельефа или к выровненным междуречным участкам.

Примеры урочищ:

• моренный холм с вариациями елового леса;

• песчаная грива с фациями сухого, свежего и влажного сосно­вого бора;

• балка в степи с байрачным широколиственным лесом или сопка с вариациями степной растительности, приуроченными к разным склонам и их частям;

• заболоченная котловина с комплексом закономерно сменя­ющихся сопряженных фаций заболачивающегося леса, низинно­го, переходного и верхового болот среди таежного леса;

• песчаный бархан в пустыне и т.д.

Урочища подразделяются на денудационные (элювиаль­ные, автоморфные), преимущественно отдающие (рассеивающие) в смежные геосистемы вещество и энергию (холмы, гривы); ак­кумулятивные (депрессии), накапливающие или концентри­рующие их (низинные болота, озерные котловины), и тран­зитные, связывающие урочища (овраги, балки), транспортиру­ющие вещества с водоразделов в депрессии рельефа.

Местность — природный комплекс, структурно-генетически и функционально объединяющий внутри себя закономерно со­пряженные и повторяющиеся в определенной последовательно­сти природные комплексы ранга урочищ. Местности обычно со­ответствуют важнейшим элементам макроформ рельефа. Основным внешним диагностическим признаком для их выде­ления может быть приуроченность повторяющихся однотипных сочетаний урочищ на одном элементе макроформы рельефа.

Соответственно выделяются следующие типы местностей:

§ плакоров (возвышенных равнин, сложенных суглинками) — автономные;

§ склонов — транзитные;

§ надпойменно-террасовые — аккумулятивные и трансаккуму­лятивные;

§ пойменные — аккумулятивные, супераквальные (гидроморфные).

Ландшафт представляет собой сложно организованный при­родный комплекс, для которого характерна закономерная упорядоченная повторяемость урочищ нескольких видов и местностей, приуроченных к генетически и морфологически однотипному макрорельефу. Обычно одному природному ландшафту соответ­ствует один генетический тип макрорельефа (совокупность гене­тически взаимосвязанных форм рельефа).

Если для фации и урочища характерен свой микроклимат, то для ландшафта — местный климат. В иерархической системе при­родных комплексов ландшафт относится к геосистемам низшего регионального ранга. Ландшафт — узловая единица в иерархии природных геосистем. Он в равной мере несет на себе черты при­родной зональности и местные особенности геолого-геоморфо­логического строения.

Состав слагающих ландшафт морфологических единиц, их территориальная организация и взаимные вещественно-энер­гетические связи (т.е. морфологическая структура и латеральные связи) называются горизонтальной структурой ландшафта.

Соответственно различают вертикальную структуру геосистем, образованную природными компонентами (воздух ат­мосферы, вода, биота и т.д.) и межкомпонентными, вертикаль­ными связями, и горизонтальную структуру сложных ландшафтных геосистем, образованную их морфологическими эле­ментами (фациями и т.д.) и горизонтальными (боковыми, лате­ральными) связями между ними.

Вертикальная структура природных комплексов — это страти­фицированный ряд компонентных геогоризонтов и связи между ними. Ей соответствует моносистемная модель ландшафта.

Горизонтальная структура природных комплексов — это пла­новая структура морфологических единиц, слагающих ландшафт, и латеральные связи между ними. Ей отвечает полисистемная мо­дель ландшафта.

Динамика ландшафтов.

Динамика ландшафтов — это пространственно-временные измене­ния их состояния. Состояние при­родного ландшафта — это определенный тип и упорядоченное соотношение параметров его структуры и функционирования, ог­раниченные некоторым отрезком времени. Смена одного состоя­ния другим, сопровождающаяся изменением структуры и фун­кционирования геосистемы, называется динамикой ландшафта.

Различают несколько основных видов естественной ландшаф­тной динамики: динамика функционирования, развития, эво­люции, катастроф (или революций) и восстановительных сукцессий. Каждый из них характеризуется преобладанием той или иной формы развертывания событий (смен состояний) во вре­мени.

Динамика функционирования — ведущая роль в ней принад­лежит ритмической смене обратимых состояний геосистем, свя­занных с круговоротами вещества и энергии и с ритмами внеш­ней среды (планетарными, солнечными).

Динамика развития — это циклы и связанные с ними нео­братимые стадии развития отдельной геосистемы на фоне общих трендов их направленных изменений (англ. trend — «общее на­правление», «уклон», «тенденция»), связанных с внешними фак­торами, имеющими большее характерное время.

Динамика эволюционная (лат. evolutia — «развертывание»), или историческое развитие, — проявляется как тренды, связанные с внутренними (спонтанными) постепенными непрерывными и последовательными изменениями геосистем и с длительными направленными изменениями во внешней среде.

Динамика катастроф или революций (лат. revolutio — «по­ворот») — это прерывистое, скачкообразное качественное пре­вращение одного состояния и самих геосистем в другие (бифурка­ции в развитии). Реализуется в форме быстроразвертывающихся во времени эпизодических катастроф и кризисов, связанных с экстремальными стихийными явлениями, ведущими к коренной смене структур геокомплексов.

Динамика восстановительных сукцессии — включает в себя завершение кратковременных деструктивных фаз эпизодических экстремальных природных и антропогенных явлений, ведущих к разрушению части структурных элементов геосистем, и следую­щие за ними тренды длительно производных смен их состояний, направленных на восстановление почвенно-растительного покро­ва и стабилизацию геосистемы в окружающей среде.

Кроме того, в настоящее время все большую роль в жизни гео­систем играет антропогенная динамика, которая может прояв­ляться и в особенностях функционирования, и в развитии, и в эволюции, а часто проявляется в форме катастроф или револю­ций и восстановительных сукцессии. Все это идет на фоне случай­ных флуктуации параметров как самих геосистем, связанных с «ошибками» или неточностями их функционирования и разви­тия, так и внешней среды.

Природно-антропогенные и культурные ландшафты.

Природно-антропогенные ландшафты (ПАЛ) — это наиболее общий, широко используемый, безразмерный термин, обычно означающий любые антропогенно трансформированные ландшаф­ты.

При анализе и классификации ПАЛ подразделяют:

• по целевой социально-экономической или производственной ориентации (лесо- или сельскохозяйственные, селитебные, рек­реационные и т.д.);

• степени измененности структуры и состояния природных лан­дшафтов (сильно, слабо, средне);

• степени или качеству благоприятности либо пригодности для жизнедеятельности (окультуренные благоприятные, деградирован­ные, неблагоприятные и опасные);

• характеру использования земель в качестве угодий (естествен­ные, пахотные, разные виды селитебных и промышленных).

Сильно измененные хозяйственной деятельностью ПАЛ часто называют просто антропогенными.

При широкой трактовке понятия культура (любые надстройки и преобразования природы) синонимом ПАЛ становится куль­турный ландшафт.

Культурные ландшафты.Культура (лат. cultura — «обрабаты­вание», «возделывание», «культивирование») — целенаправлен­ное изменение чего-либо для получения определенных жизнен­ных материальных или духовных благ.

Понятие «культурный ландшафт» имеет три толкования:

1) как некий исторический или пространственный этнокуль­турный срез, запечатленный в ландшафтах;

2) архитектурно-художественное произведение, образно пред­ставленное в садово-парковых и дворцовых ландшафтно-архитектурных ансамблях;

3) культурно-производственное, подчеркивающее специфику хозяйственной деятельности, уровень развития общества, соот­ветственно культуру производства и целенаправленность транс­формации природы.

В практической жизни и науке КЛ чаще представляются как целенаправ­ленно измененные и устойчиво культивируемые для получения длительное время определенных материальных, духовных и эко­логических благ природно-хозяйственные ландшафты или ТПХС. При этом КЛ предстают как окультуренная материальным произ­водством вторая природа.

Выделение культуры из природы и формирование под ее вли­янием окультуренной природы является необходимым условием перехода биосферы и всей ГО в новую стадию эволюционного развития — ноосферную (по В.И.Вернадскому) или на новый антропогенно-ноосферный организационный уровень.

Окультуренные ландшафты.Этот термин часто встречается в научной литературе, но определен он недостаточно четко. Под окультуренными ландшафтами будем понимать такие ПАЛ:

· территориальные комплексы с разрозненными очагами изме­ненных или культурных в широком понимании ландшафтов (при площади очагов КЛ менее 50%);

· заброшенные (дичающие) культурные ландшафты разных ста­дий восстановительных сукцессии.

Степень окультуренности ландшафтов может оцениваться по соотношению площади естественных и культурных ландшафтов, по стадиям восстановительных сукцессии, а также эколого-технологическому уровню их освоения и производства. Например, менее 25 % КЛ — слабо; 25 — 40% — средне; 40 — 50% — сильно окультуренные ландшафты.

Маргинальные (побочные) природно-антропогенные ландшаф­ты.

МЛ — это негативно измененные и деградированные естествен­ные ландшафты сфер побочного воздействия хозяйственной де­ятельности либо хозяйственные угодья, деградировавшие в ре­зультате неправильной их эксплуатации и поэтому заброшенные некогда КЛ.

К ПАЛ относятся и ландшафты, в прошлом измененные де­ятельностью человека, а теперь развивающиеся самостоятельно. Однако и они несут в себе следы былого антропогенного вмеша­тельства. Например, массивы вторичных лесов, лугов, пустошей, постепенно зарастающих карьерно-отвальных комплексов, засо­ленные земли бывших сельскохозяйственных ландшафтов. К ПАЛ относятся и ландшафты садово-парковых комплексов, и обшир­ных сфер побочного влияния разных видов хозяйственной де­ятельности, а также мелиорированные ландшафты с их мелиора­тивными системами.

ПАЛ могут включать в себя природные и различные виды транс­формированных ландшафтов (окультуренных, КЛ, МЛ), а также инженерные сооружения.