Министерство образования Республики Беларусь Белорусский государственный университет

УТВЕРЖДАЮ

Проректор БГУ по учебной работе

В.В. Самохвал

«11» мая 2006 г.

«Экология ландшафтов»

Учебная программа

для студентов специальности:

1-33 01 02 «Геоэкология»

Минск 2006

Составитель:

Бакарасов В.А. - старший преподаватель кафедры географической экологии Белгосуниверситета, кандидат географических наук.

Рецензенты:

Мотузко А.Н. – доцент кафедры физической географии материков и океанов и методики преподавания географии Белгосуниверситета, кандидат географических наук, доцент;

Струк М.И. – ведущий научный сотрудник ИПИПРЭ НАН Беларуси, кандидат географических наук, доцент

Рекомендована к утверждению в качестве базовой:

Кафедрой географической экологии Белорусского государственного университета (протокол № 6 от 10 января 2006 г.);

Ученым советом географического факультета Белорусского государственного университета (протокол № 7 от 30 марта 2006 г.);

Научно-методическим советом Белорусского государственного университета (протокол № 3 от 13 апреля 2006 г.)

Пояснительная записка. В настоящее время, в связи с повышением роли экологического фактора в общественной жизни, существует объективная потребность в усилении экологизации образовательного процесса на разных уровнях, в том числе высшего образования. Касается это всех научных дисциплин, но в первую очередь тех из них, которые непосредственно связаны с изучением окружающей природной среды. К числу подобных дисциплин относится и география, в рамках которой складывается такое научное направление как геоэкология. В самой структуре данного направления особое место принадлежит экологии ландшафтов, как обобщающей дисциплине, призванной сформировать у студентов навыки комплексного анализа окружающей среды.

В настоящее время эта молодая наука переживает этап своего бурного развития. Углубляются ее базовые теоретические положения, появляются новые, критически пересматриваются существующие, активно используются положения смежных наук. Экология ландшафтов рассматривается как новая научная и учебная дисциплина. В своих исследованиях она использует геосистемный и экосистемный подходы. Курс «Экология ландшафтов» отличается широким охватом явлений и процессов, свойственных как самой природе, так и обусловленных взаимодействием с нею человеческого общества.

Курс «Экология ландшафтов» нацелен на формирование у студентов геоэкологического подхода к географическому познанию окружающего мира.

При этом «Экология» ландшафтов» стремится показать экологические особенности функционирования и динамики ландшафтов. Для курса характерно значительное внимание к влиянию на ландшафты внешних, особенно антропогенных факторов. Содержательной чертой «Экологии ландшафтов» выступает центрированность на проблему взаимодействия человека с природными системами.

Будучи звеном единой системы учебных дисциплин в высшем географическом образовании, курс «Экология ландшафтов» дает знания, навыки и умения для умелого применения полученных знаний в практической работе после окончания высшего учебного заведения.

Курс базируется на знании природных процессов, рассматриваемых в курсах «Ландшафтоведения», «Геоэкология», «Методы геоэкологических исследований», «Основы экологии», «Прикладная экология».

Курс «Экология ландшафтов» читается для студентов специальности «Геоэкология». Количество часов, отводимых на изучение курса: всего 66 часов, в т.ч. лекции – 36 часов, практические и семинарские занятия – 16 часов, КСР – 14 часов.

Введение. Экология ландшафтов как фундаментальная и прикладная научная дисциплина. Положение экологии ландшафтов в системе наук географического и биологического циклов. Определение экологии ландшафтов. Объект изучения экологии ландшафтов и ее предметная сторона. Цель и основные задачи экологии ландшафтов. Место экологии ландшафтов в системе наук. Практическое значение экологии ландшафтов.

История развития экологии ландшафтов как научной и учебной дисциплины. Исторические и методологические предпосылки возникновения экологии ландшафтов. Становление экологии ландшафтов. Современный этап в развитии экологии ландшафтов. Международная ассоциация ландшафтной экологии. Экология ландшафтов в странах Европы, С. Америки, СНГ и в Беларуси.

Концептуальные основы экологии ландшафтов. Общенаучные представления о системах. Геосистемный подход в экологии ландшафтов. Становление концепции геосистем. Понятие природный территориальный комплекс, природная геосистема, природно-антропогенная геосистема. Экологический подход и концепция экосистемы. Содержание понятия экосистема. Соотношение понятий ландшафт, геосистема, экосистема, биогеоценоз и их экологическая специфика. Дополнительность ландшафтного и экологического подходов в научном исследовании. Интеграция ландшафтного и экологического подходов. Особенности ландшафтно-экологического подхода.

Вертикальная структура ландшафта. Основные положения. Понятие вертикальной (топической) структуры. Концепция множественности вертикальных структур. Элементы вертикальной структуры. Основные способы разделения вертикальной структуры. Геокомпонентный способ разделения вертикальной структуры. Геокомпонентные подсистемы: геома, биота, биокосная подсистемы. Вещественно-фазовый (геомассовый) подход к выделению вертикальной структуры. Понятие геомассы. Классификация геомасс. Основные свойства геомасс. Особенности структуры и функциональная роль геомасс. Динамика геомасс. Пространственно-объемный (геогоризонтный) способ выделения вертикальной структуры. Определение геогоризонта. Основные свойства геогоризонтов. Методика их выделения. Классификация и динамика геогоризонтов (инвариантные и мобильные геогоризонты).

Ландшафтные территориальные структуры. Основные уровни территориальной организации геосистем. Их пространственно-временные масштабы. Элементарная ландшафтно-экологическая единица – геотоп. Критерии выделения геотопа. Внутритопическая территориальная структура. Множественность системообразующих отношений между геотопами и типы ландшафтных территориальных структур. Генетико-морфологическая ландшафтная структура. Парагенетические ландшафтные структуры. Ландшафтные катены. Ландшафтно-географические поля. Нуклеарные геосистемы (ландшафтные хорионы). Бассейновая геосистема. Биоцентрично-сетевая ландшафтная структура. Способы описания ландшафтных территориальных структур. Картографический способ и ландшафтная карта. Количественные показатели. Модели (графические, матричные и др.).

Границы ландшафтов. Общие представления о географических границах. Природные и антропогенные факторы причинности границ геосистем. Горизонтальные границы геосистем. Методы определения горизонтальных границ. Способы их оценивания. Основные типы горизонтальных границ. Экологические функции границ. Вертикальные границы геосистемы. Основные подходы к выделению вертикальных границ геосистем. Верхняя граница геосистемы. Нижняя граница геосистемы.

Геофизические процессы в ландшафтах. Радиационные и тепловые условия ландшафтов. Основные типы трансформации солнечной энергии. Виды энергии в ландшафтах. Трансформация солнечной энергии в ландшафтах. Суммарная радиация и радиационный баланс. Суммарная радиация в условиях горного рельефа. Пропускание и поглощение суммарной радиации. Тепловой баланс. Трансформация солнечной энергии в биогенном компоненте ландшафта. Трансформация солнечной энергии в других компонентах ландшафта. Трансформация гравитационной энергии в ландшафтах. Радиационные и тепловые особенности основных типов ландшафтов Земли.

Влагооборот в ландшафтах. Общая схема влагооборота в ландшафте. Водный баланс ландшафта и его структура. Водно-физические свойства почвы и грунтов. Осадки и их перехват растительностью. Поверхностный сток в ландшафтах. Перенос влаги в подземной части ландшафта. Испарение и транспирация в ландшафте. Расход воды на фотосинтез в ландшафте. Особенности влагооборота в основных типах ландшафтов. Снежный покров и его роль в дифференциации ландшафтов регионального и локального уровня.

Продукционный процесс в ландшафтах. Составляющие продукционного процесса в ландшафте: фотосинтез, дыхание растений, транспирация. Индекс листовой поверхности и его связь с величинами радиационного баланса растительных сообществ. Эффективность использования поглощенной фотосинтетически активной радиации при формировании продукции растительности. Первичная валовая и чистая продукция. Запасы фитомассы и распределение первичной продукции растительности по природным зонам и основным типам ландшафтов. Вторичная биологическая продуктивность. Эффективность передачи энергии с одного трофического уровня на другой. Детритогенез и детритный поток энергии в ландшафтах.

Геохимические процессы в ландшафтах. Факторы и виды миграции химических элементов в ландшафтах. Понятие о миграции химических элементов в ландшафтах. Внутренние и внешние факторы миграции. Роль кларка в миграции, концентрации и рассеивании химических элементов в ландшафтах. Виды миграции химических элементов: механическая, физико-химическая (водная и воздушная), биогенная и техногенная миграция химических элементов в различных ландшафтах. Радиальная и латеральная форма миграции химических элементов.

Геохимическая классификация ландшафтов. Общие принципы геохимической классификации ландшафтов. Разделение геохимических ландшафтов по циклам выветривания. Ортоэлювиальные, параэлювиальные, неоэлювиальные геохимические ландшафты. Разделение ландшафтов по условиям миграции химических элементов. Элювиальные, супераквальные (надводные) и субаквальные (подводные) ландшафты и их характеристика. Морфологическая особенности элементарных геохимических ландшафтов. Ландшафтно-геохимические системы. Элементарные ландшафтно-геохимические системы и критерии их выделения. Каскадные ландшафтно-геохимические системы. Открытые и замкнутые ландшафтно-геохимические системы. Ландшафтно-геохимические арены. Каскадные ландшафтно-геохимические системы рассеяния. Природные и техногенные геохимически аномальные ландшафты.

Ландшафтно-геохимические барьеры. Понятие ландшафтно-геохимического барьера. Основные принципы их классификации. Классификация ландшафтно-геохимических барьеров по направлению миграционного потока: радиальные и латеральные; по способу переноса вещества: диффузные и инфильтрационные; по ширине (мощности) ландшафтно-геохимического барьера: макро-, мезо- и микробарьеры; по изменению типов миграции химических элементов: природные (механические, физико-химические, биогеохимические) и техногенные. Классификация физико-химических барьеров. Количественные показатели ландшафтно-геохимических барьеров: градиент барьера, контрастность барьера. Роль ландшафтно-геохимических барьеров в концентрации химических элементов и оптимизации условий питания растений и агроландшафтов. Характеристика ландшафтно-геохимических барьеров геосистем Беларуси.

Миграция химических элементов в различных типах ландшафтов. Особенности геохимической миграции вещества в полярных, приполярных, бореальных, бореально-суббореальных, суббореальных (типичных и переходных к субтропическим), субтропических, тропических, субэкваториальных и экваториальных ландшафтах. Геохимические особенности миграции вещества в азональных ландшафтах: верховых болотах, поймах, дельтах, солончаках, солонцах, вулканогенных ландшафтах. Особенности миграции химических элементов в бореальных подтаежных (смешанно-лесных) и суббореальных полесских (широколиственно-лесных) ландшафтах Беларуси.

Динамика ландшафтов. Фактор времени в экологии ландшафтов. Состояние природных геосистем. Инвариантное состояние ландшафтов. Динамика ландшафта как смена состояний. Природные ритмы ландшафтов. Иерархия и характерные времена ритмов. Динамические тренды ландшафтов. Основные закономерности функциональной динамики ландшафтов. Суточная и сезонная динамика ландшафтов. Многолетняя динамика ландшафтов. Антропогенная динамика ландшафтов. Цепные реакции разрушительных процессов в ландшафтах. Ландшафтная сукцессия. Эволюция ландшафта.

Устойчивость ландшафтов к различным типам внешних воздействий. Понятие устойчивости ландшафтов. Основные виды устойчивости: физическая, химическая, биологическая. Факторы и механизмы устойчивости ландшафтов. Запас устойчивости и критические состояния ландшафтов. Инерционность, упругость, пластичность ландшафтов. Общие критерии устойчивости. Устойчивость иерархии ландшафтов. Устойчивость геосистем на зональном, собственно ландшафтном и локальном уровнях. Количественные показатели устойчивости и основные методы их оценивания. Картографирование и типизация ландшафтов по их устойчивости.

Экологические функции ландшафтов. Понятие экологических функций ландшафтов. Природные и социально-экологические функции ландшафтов. Экологические функции ландшафтов, обусловленные их физическими, химическими и физико-химическими свойствами геосистем. Ресурсная экологическая функция ландшафтов. Средовоспроизводящая (средообразующая и средозащитная) экологическая функция. Природоохранная экологическая функция. Экологическая функция традиционного природопользования. Рекреационная функция ландшафта. Научная, образовательная и эстетико-художественная функция ландшафта. Множественность экологических функций ландшафта. Смена экологических функций ландшафта в процессе хозяйственной деятельности.

Ландшафтно-экологическое нормирование антропогенных нагрузок на геосистемы. Основные принципы (правила) ландшафтно-экологического нормирования. Территориальная дифференцированность норм нагрузок. Целевая ориентированность норм нагрузок. Разработка типовых и индивидуальных норм нагрузок на ландшафты. Вариантность норм нагрузок на ландшафты. Иерархичность структуры норм нагрузок. Типы, виды и формы антропогенных нагрузок на ландшафты и их оценки. Степень антропогенизации ландшафтов.

Ландшафтно-экологические принципы проектирования объектов природопользования. Природно-технические системы как объект территориального ландшафтно-экологического проектирования. Ландшафтно-экологические положения (принципы) проектирования природно-технических систем. Принцип комплексности. Принцип повсеместности природоохранных мероприятий. Принцип профилактичности (превентивности) мероприятий. Принцип территориальной дифференциации природоохранной и природопреобразовательской деятельности. Принцип проектирования пространственно-временной природно-технической системы. Принцип учета режима функционирования природно-технических систем. Принцип постоянного контроля за воздействием и изменением геосистем (ландшафтно-экологический мониторинг). Принцип стадийности и непрерывности ландшафтно-экологического обоснования проектирования природно-технических систем.