Иерархия природных геосистем

                     

                  

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему: Иерархия природных геосистем

 

 

 

 

 

                                        

 

     

 

Якутск 2013

 

 

 

 

 

 

Содержание:

Введение

Глава 1. Геосистема.

1. Определение геосистемы.
2. Свойства геосистем.

Глава 2. Иерархия природных геосистем.

2.1 Иерархическая структура.

2.2 Функционирование и динамика природных геосистем.

Заключение

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В структуре ландшафтной  оболочки участвуют природные геосистемы различных пространственно-временных масштабов. От самых крупных и долговечных образований океанов и континентов до малых и очень изменчивых, подобных песчаной отмели на речном берегу. От мала до велика они составляют многоступенную систему таксонов, именуемую иерархией природных геосистем.

Согласно методологическому "правилу триады " каждая природная  геосистема должна изучаться не только сама по себе, но обязательно как распадающаяся на подчиненные структурные элементы и одновременно как часть вышестоящего природного единства.

Предложено несколько  вариантов таксономической классификации  природных геосистем. Разумеется, все они представляют собой лишь приближенное отражение реальной действительности. По предложению Э. Неефа и В.Б. Сочавы многоступенную иерархию природных геосистем принято членить на три крупных отдела: планетарный, региональный и локальный.

На первый взгляд иерархия геосистем воспринимается как модель пространственной организации ландшафтной оболочки. На самом деле суть ее глубже. В ней видится диалектическое единство ландшафтного пространства-времени. Каждая вышестоящая в иерархии природная геосистема является по отношению к нижестоящим объемлющей не только пространственно, но и исторически, эволюционно, как более древняя по возрасту.

 

 

 

Определение геосистемы

Географическая система (геосистема) — фундаментальная категория географии и геоэкологии, обозначающая совокупность компонентов географической оболочки, объединённых потоками энергии и вещества. В целом, это понятие очень близко к понятию экосистемы или геобиоценоза.

Понятие «геосистема» в советскую науку ввёл академик Сочава. Поскольку практически все географические науки в той или иной степени занимаются вопросами взаимодействия компонентов природной среды, существует довольно много понятий, близких к понятию геосистемы.

 Геосистема — относительно целостное территориальное образование, формирующееся в тесной взаимосвязи и взаимодействии природы, населения и хозяйства, целостность которого определяется прямыми, обратными и преобразованными связями, развивающимися между подсистемами геосистемы. Каждая система обладает определенной структурой, которая формируется из элементов, отношений между ними и их связей с внешней средой. Элемент — это основная единица системы, выполняющая определенную функцию. В зависимости от масштаба («уровня разрешения»), элемент на определенном уровне представляет собой неделимую единицу. При увеличении уровня разрешения исходный элемент утрачивает свою автономность и становится источником элементов новой системы (подсистемы). Такой подход наиболее важен в географии, оперирующей территориальными системами разных масштабов.

 

 

 

 

 

 

                                        Свойства геосистем

Каждый элемент системы  и система в целом характеризуется  определенными свойствами. Адекватное познание системы зависит от цели конкретного исследования и определения  на этой основе множества наиболее существенных свойств. Исчерпывающе описать  систему только через свойства невозможно, в связи с чем важной задачей любого системного исследования является определение ограниченного, конечного множества свойств. Это же относится к отношениям между элементами системы.

 Геосистемы обладают огромным количеством свойств. Главными из них являются:

1) целостность (наличие единой цели и функции);

2) эмерджентность (несводимость свойств системы к сумме свойств отдельных элементов);

3) структурность (обусловленность поведения системы ее структурными особенностями);

4) автономность (способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, то есть состояние с низкой энтропией);

5) взаимосвязанность системы и среды (система формирует и проявляет свои свойства только в процессе взаимодействия с внешней средой);

6) иерархичность (соподчиненность элементов системы);

7) управляемость (наличие внешней или внутренней системы управления);

8) устойчивость (стремление к сохранению своей структуры, внутренних и внешних связей);

9) множественность описаний (в силу сложности систем и неограниченного количества свойств их познание требует построения множества моделей в зависимости от цели исследования);

10) территориальность (размещение в пространстве — это главное свойство систем, рассматриваемое географией);

11) динамичность (развитие систем во времени);

сложность (качественные и  количественные различия ее элементов  и атрибутов).

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                  Иерархическая структура

Природные геосистемы имеют иерархическую структуру. Это означает, что все геосистемы состоят из нескольких элементов, и каждая геосистема входит в качестве структурного элемента в более крупные.

Существуют три категории  геосистем (по пространственным размерам):

1. Планетарные (сотни млн. км²) – ландшафтная оболочка в целом, материки и океаны, пояса, зоны;
2. Региональные – физико-географические страны, области провинции, районы;
3. Локальные – (от нескольких м² до нескольких тысяч м²) местности, урочища, подурочища, фации.

Каждому из указанных геосистемных таксонов свойственны определенные круговороты вещества и энергии определенного масштаба – большой геологический, биогеохимический, биологический.

Элементарная  природная  геосистема – фация. В соответствии с принципом атомизма в каждой иерархической системе есть простейшая элементарная составляющая. Элементарной ландшафтной единицей является фация. Фация – элементарная природная геосистема, характеризующаяся однородными геолого-геоморфологическими условиями, одним микроклиматом, одним гидротопом, одной почвенной разновидностью, одной растительной ассоциацией и единым зооценозом. Фации приурочены к отдельным элементам мезоформ рельефа или к микроформам рельефа. Например, в светлохвойной тайге на склоне различные участки, характеризующиеся различными гидротопами, имеют различные растительные ассоциации: лишайниковый, брусничный, черничный боры.

Размеры фаций могут быть различными: от нескольких м² до 1-3 км². Эмпирически было установлено правило, называемое законом необходимого разнообразия. Согласно  закону необходимого разнообразия плановой ландшафтной структуры, мало-мальски значительные пространства, превышающие первые км², даже на равнинах, не говоря о горных районах, не терпят ландшафтного однообразия, «не выносят» фациальной однородности. Наиболее однородными оказываются молодые, формирующиеся геосистемы.

Природные геосистемы локальной  размерности: подурочища, урочища, местности. Подурочище – природная геосистема локальной размерности, представляющая собой цепочку связанных друг с другом фаций, объединенных единым потоком вещества и энергии на определенном элементе мезорельефа. Обычно подурочище занимает склон определенной экспозиции мезоформы рельефа или ее вершину, или понижение между положительными формами. Если рельеф достаточно плоский, то подурочища обычно не выделяют.

Как видно, при выделении  подурочища важным показателем является вещественно-энергетическая связь фаций между собой. Такие связи, объединяющие геосистемы между собой, называются латеральными  (боковыми).

Урочище  – природная  геосистема локальной размерности, представляющая собой сопряженную генетически и энергетически (переносом вещества и энергии) систему фаций, приуроченных к отдельным выпуклым или вогнутым формам мезорельефа, или к выровненным междуречным участкам. Примеры: балка, поросшая лесом, песчаный бархан.

Урочища могут быть денудационные, элювиальные, автоморфные, аккумулятивные и промежуточные (овраги, балки и др.).

Географическая  местность  – природная геосистема локальной размерности, представляющая собой совокупность генетически сопряженных урочищ, объединенных положением на одном элементе макрорельефа. На равнинах выделяют местности плакоров (автономные), придолинных склонов (транзитные), надпойменно-террасовые (аккумулятивные и трансаккумулятивные), пойменные (аккумулятивные, супераквальные).

 

 

Функционирование  и динамика природных геосистем

Функционирование  природных  геосистем представляет собой совокупность взаимосвязанных процессов переноса, обмена и трансформации вещества и энергии между составляющими геосистему природными компонентами, а также геосистемой в целом и внешней средой. Основные энергетические факторы функционирования геосистем – лучистая энергия Солнца и сила земного тяготения. Их источники находятся за пределами ландшафтной оболочки.

      Среди многообразных  процессов функционирования геосистем различают физико-механические, химические, биохимические (в почве) и биологические. Все вместе эти процессы называются биогеохимическим круговоротом или метаболизмом геосистемы.

      Каждая  природная геосистема в зависимости от ее таксономического ранга характеризуется круговоротом вещества и энергии различного размера. Выделяют малый круговорот (свойственен фациям, охватывает только вертикальную структуру геосистемы) и большой круговорот (свойственен всей ландшафтной оболочке, охватывает вертикальную и горизонтальную структуру геосистем всех рангов). Между этими крайними по своему размаху биогеохимическими круговоротами существует множество промежуточных.

Результатом функционирования природных геосистем  является биологическая продукция. Различают первичную (производимую продуцентами), вторичную (производимую консументами) и абсолютную (суммарную) биологическую продукцию. Геосистемы различаются по продуктивности.  Биологическая продуктивность – способность всех живых организмов и их сообществ, производить за определенную единицу времени биологическую продукцию.

Особенности функционирования геосистем:

Следствием функционирования природных геосистем является формирование осадочных горных пород: аллювия, озерных или болотных отложений, делювия, пролювия, коллювия, эоловых накоплений. Эти осадочные образования несут на себе отпечаток биологических круговоротов тех ландшафтов, в которых они сформировались. Таким образом, функционирующим ландшафтам свойственны морфогенез и литогенез, или морфолитогенез.

Горизонтальная  структура  ландшафта – состав слагающих  его морфологических единиц, их территориальная  организация (текстура), их взаимные вещественные и энергетические связи.

Связи природных компонентов  в ландшафте. Все природные компоненты образуют вертикальную структуру природной  геосистемы. Вертикальная структура природной геосистемы – состав и взаимосвязь слагающих ее природных компонентов, представленных упорядоченной последовательностью (стратификацией) горизонтов. Геогоризонт – структурный элемент вертикального профиля геосистемы, сформированный тем или иным природным компонентом в совокупности с другими природными компонентами.

Используя связи между  природными компонентами в вертикальной  структуре геосистемы можно через легко доступные для изучения природные компоненты – индикаторы (обычно растительность и рельеф) реконструировать остальные (скрытые) природные компоненты – индикаты (почвы, почвообразующие породы, грунтовые воды – их глубину и минерализацию). Этот метод получил название ландшафтной индикации.

Метаболизм  природной геосистемы – вещественно-энергетический обмен между природными компонентами внутри природной геосистемы. Природные компоненты объединены в единую геосистему вещественными, энергетическими и информационными связями. Связи между природными компонентами в геосистеме могут быть прямыми и обратными.

Прямая  связь – воздействие  одного природного компонента на другой или воздействие внешних факторов на систему в целом. Обратная связь  – реакция природных компонентов  или природной геосистемы в целом на прямую связь. Обратная связь может быть положительной и отрицательной .

При положительной обратной связи природные компоненты или  природная геосистема в целом под влиянием прямого воздействия воспринимают это воздействие и реагируют на него согласно с ним. При этом фактор прямого воздействия может еще усилиться. Такое воздействие может вызвать цепную реакцию изменений (например, опустынивание Сахели, вызванной засухой в 1970-1980-е годы).

При  отрицательной обратной связи природные компоненты и  природная геосистема в целом в ответ на прямое  воздействие стремится защитить себя от этого воздействия, отторгнуть его. Пример: образование конвективных облаков, осадки и понижение температуры воздуха во второй половине дня при сильной жаре в первой половине. Отрицательная связь способствует устойчивости геосистемы. Особенно полезны для геосистемы развитые обратные связи при сильном антропогенном воздействии.