31. Динамика ландшафта. Понятие инварианта.

В процессе функционирования в ландшафтах происходят разнообразные структурные изменения. Различают прежде всего два основных типа изменений: а) обратимые и б) необратимые. К первым относятся сезонные смены, а также изменения катастрофического характера, не приводящие к изменению структуры ландшафта, его инварианту (совокупности устойчивых отличительных черт геосистемы). При необратимых изменениях возврата к прежнему состоянию не происходит: изменения идут в одну сторону, в определенном направлении. Все обратимые изменения образуют динамику ландшафта, иначе определяемую как смену состояний геосистем в рамках одного инварианта (Инвариант — совокупность признаков геосистемы, не подверженных динамическим преобразованиям. Тем не менее в каждой геосистеме можно выделить неизменяемую часть — инвариант).

Под состоянием геосистемы подразумевается упорядоченное соотношение параметров ее структуры и функций в определённый промежуток времени (Беручашвили, 1972, 1983). Смена одного состояния другим сопровождается изменением структуры и функционирования геосистемы.

С динамикой ландшафта связаны многие другие свойства геосистем. С одной стороны, динамика по существу перекрывается с Функционированием: динамические колебания до года относятся к функционированию, а колебания с более длительным временным диапазоном можно рассматривать как многолетние и вековые флуктуации функционирования. С другой стороны, динамика имеет близкое отношение к эволюции и развитию, хотя и не тождественна им, т.к. в ходе динамических изменений закладываются тенденции будущих коренных трансформаций ландшафта. Наконец, динамика тесно связана с устойчивостью:именно обратимые динамические смены указывают на способность ландшафта возвращаться к исходному состоянию.

Природные геосистемы постоянно меняются. Любая геосистема в своей структуре и функционировании изменяется адаптивно, т.е. подстраивается к новым условиям. Пример: приуроченность цветения большинства растений в средней полосе к периоду после таяния снега. Часто при адаптации к разным условиям одна и та же геосистема может быть представлена различными вариантами своей вертикальной и горизонтальной структуры, т.е. система меняет свои состояния.

Различают несколько видов ландшафтной динамики (Николаев, 1979):

1. Динамика природных ритмов. Ритмика (от греч rhythmos- размеренность, стройность) природной геосистемы - повторяемость в определенной последовательности различных её состояний, отличающихся спецификой структуры и функционирования. Эти состояния периодически повторяются, т.е. ритмика геосистемы - обратимые изменения. Существует иерархия динамических состояний природных геосистем: многовековые, вековые, 30-летние, 11-летние, квазидвухлетние, годичные, сезонные, подсезонные, синоптические (погодные), суточные (стексы, Беручашвили, 1983). Ландшафтные ритмы с различными характерными временами накладываются друг на друга. Ритмичность природных процессов, связанную с солнечной активностью подробно изучал А.Л. Чижевский.

2. Динамика ландшафтных трендов. Когда природная геосистема, помимо обратимых колебательных изменений, характеризуется определенной направленностью развития (например прогрессирующее заболачивание таежного ландшафта, опустынивание степи или тундры и т.п.), направленной динамикой, то можно сказать, что системе свойственен динамический тренд. Ландшафтный тренд (от англ. Trand – общее направление, тенденция) - современные направленные изменения природной геосистемы (например, заболачивание, осолончакование, опустынивание), прослеживаемые на фоне колебательной ритмики. Тренд есть реакция системы на изменения внешней среды (климатические, неотектонические, гидрологические) или следствие спонтанного развития геосистемы (например, постепенное пре-вращение озера в верховое болото, или постепенное превращение пойменной геосистемы в надпойменно-террасовую).

3. Динамика природных катастроф. К природным катастрофам относятся лавины, сели, обвалы, ураганы, извержения вулканов, наводнения, лесные пожары и т.п. Динамика природных катастроф происходит в сравнительно сжатые отрезки времени и влечет за собой разрушение или полное уничтожение биоты и почвенного покрова, некоторые изменения литогенной основы.

4. Динамика восстановительной сукцессии. После природной катастрофы ландшафт в течение нескольких десятков и даже сотен лет восстанавливает свою вертикальную и горизонтальную структуру. Этот процесс называется восстановительной сукцессией (пример отрицательной обратной связи), а период, в течение которого он длится - периодом релаксации. Ландшафтная сукцессиия - стадийные изменения природной геосистемы, возникающие вследствие природных или антропогенных нарушений и направленные на ее восстановление, приведение её в относительно устойчивое (климаксовое) состояние. Характерное время природной геосистемы - время, необходимое для прохождения геосистемой серии состояний с возвратом к условно исходному состоянию, т.е. время полного колебания.

5. Антропогенная динамика геосистем. Такая динамика обусловлена хозяйственной нагрузкой на геосистему – ускоренной эрозией и дефляцией почв, вторичным засолением почв на орошаемых участках в аридных условиях, дигрессией пастбищ, вырубкой лесов, заболачиванием подтопленных побережий водохранилищ, опустыниванием, загрязнением (евтрофикацией) среды и т.д. Антропогенная динамика геосистем в большинстве случаев осуществляется природными процессами (эрозией, дефляцией, заболачиванием), но стимулированными человеком. Как правило, антропогенная динамика ведет к разрушению геосистем. Часто деятельность человека играет роль «спускового крючка», стартера, вслед за которым по закону положительной обратной связи развертывается цепная реакция разрушения ландшафта.

Динамики природных ритмов и восстановительных сукцессий являются видами стабилизирующей динамики ландшафта, остальные виды динамики ведут к необратимому качественному изменению или даже разрушению ландшафта.