Еволюцiя й динамiка геосистем
Ландшафтна сфера й вся составляющ ая ïï ие рархия геосистемформувалася в процесi iсторичного розвитку, i тому вивчення бiльшоï
частини пройденого ними шляхи стосується компетенцiï
полегеографии й геологiï. Процес еволюцiï ландшафтноï
оболонки, що ми мислимо як змiну одних iнварiантiв геосистем iншими,
протягом геологiчних перiодiв iшов у певному напрямку в результатi
саморозвитку геосистем i впливу на них зовнiшнiх умов, що змiнюються.
Сменяющие друг друга iнварiанти являють собою етапи еволюцiйного
процесу. Самi вони на всьому протязi еволюцiï були представленi
безлiчам змiнних станiв, кожне з яких треба розглядати як тимчасове
перетворення iнварiанта — основноï категорiï, на певному
вiдрiзку еволюцiï остающейся щодо незмiнноï
Всi перетворення умовно незмiнного iнварiанта геосистеми розглядаються
як ïï динамiка. Безумовно, у широкому змiстi динамiка не
вiддiльна вiд еволюцiï, а еволюцiя вiд динамiки. Для кожного
iнварiанта час, що пройшов з моменту його виникнення в процесi
еволюцiï ландшафтноï сфери ми вважаємо вiком геосистеми
, а час iснування кожного зi змiнних станiв одного iнварiанта на певнiй
дiлянцi поверхнi — довговiчнiстю геосистеми . Таким чином, вiк
геосистеми — це тривалiсть ïï iснування в еволюцiйному
рядi в якостi певного структурно-динамiчного типу. Як правило, чим вище
рангом пiдроздiл природного середовища, тим бiльше його вiк. При цьому
вiк окремих пiдроздiлiв того самого рангу ( наприклад геомов ) може
iстотно розрiзнятися
Дуже часто про стародавнiсть тоï або iншоï геосистеми судять
на основi вiку одного з рельєфу. Однак , знання вiку одного
компонента буває недостатньо. Треба розрiзняти вiк геосистеми й
такий окремих ïï складових. Вiк геосистеми визначається
тим строком, у течени i якого взаимоотношение мiж ïï
компонентами продовжують бiльш-менш подiбними. Окремi компоненти при
цьому можуть бути старше. Установлення вiку геосистем вимагає
аналiзу зв'язкiв мiж компонентами геосистем у тимчасовому розрiзi ,
тобто необхiдно скласти уявлення про еволюцiю системних зв'язкiв у тiм
або iншому iнтервалi геологiчного лiточислення. Однак ця справа
майбутнього, що пiде за вивченням сучасних геосистем , ïхнiх
iнварiантiв i змiнних станiв , а також за впровадженням методiв
системного аналiзу в полеогеографию .
Питання довговiчностi геосистем цiлком ставляться до сфери фiзичноï
географiï. Вони вирiшуються методами польових ландшафтних
дослiджень. Довговiчнiстю бiогеоценозiв однiєï й тоï ж
фацiï в рiзних геохорах може бути неоднаковоï. Поняття
довговiчностi найчастiше застосовується до виделам фацiï або
до бiогеоценозiв. При цьому мається на увазi перiод часу, у течени
i якого той або iнший бiогеоценоз утримує за собою певну
територiю, що нерiдко можна встановити порiвняно точно. Довговiчнiстю
вiдрiзняються багато корiнних бiогеоценозiв i iншi корiннi геомери ,
яким властивий i вiдносно бiльший вiк. Поряд з етимнекоторие серiйнi
бiогеоценози недовговiчнi , хоча й ставляться до серiйних фацiй , що
мають великий вiк
Поняття довговiчностi застосовне також до груп i класiв фацiй i до
геомам . Оцiнка вiку й довговiчностi геосистеми в одиницях часу (вiдносн
i абсолютних) становить одну з найближчих, поки не вирiшених завдань
вчення про геосистеми . У цей час у цьому планi ми можемо опиратися
переважно на порiвняльно-географiчнi спостереження, тому що дотепер не
вироблено застосовуваноï методики лiточислення для датування
динамiчних трансформацiй геосистем .
Динамiчний критерiй у ландшафтоведении має досить тривалу iсторiю,
але вiн змiцнився й придбав значення у всiх роздiлах цiєï
науки лише пiсля того, як початку одержувати визнання теорiя вiдкритих
систем у новому ïï тлумаченнi даному Л. Берталанфи (
Bertalanffy , 1950), У. емби (Ashby,1958) i iншi. Системний пiдхiд
виправдує себе при вивченнi пiдроздiлiв природного середовища всiх
рiвнiв i особливо плiдна там, де системна органiзацiя геомеров i геохор
уже в цей час може бути вивчена iз застосуванням точних методiв. Зараз
це досяжно на типологiчному рiвнi. Необхiдною передумовою для
правильного розумiння динамiчноï природи геосистем служить подання
про ïх iнварiантний i преутворений початки. Iнварiантний початок
зберiгається незмiнним при всiх динамiчних перетвореннях .
Преутворена частина геосистем (уже перетворена й потенцiйно доступнаперетворенню) перебуває в динамiчному станi
Iнварiант — у вiдомiй мерi абстрактне поняття, а динамiчний стан-
конкретне втiлення модифiкацiï геосистем з ïï повидовими
морфологiчними й функцiональними особливостями. Динамiка на вiдмiну вiд
еволюцiï проявляється в межах певноï структури
геосистеми . Мiж поняттями динамiка i структура iснує
безпосереднiй зв'язок — вони взаємообумовленi. З iншого
боку, по трактуванню деяких фiлософiв, структура — це iнварiантний
аспект системи. Якщо додержуватися цiєï формули, то структура
геосистеми i є iнварiантне почало
Динамiка проявляється в рамках певного кадру в еволюцiйному рядi
розвитку геосистеми . Останнiй можна для образностi зрiвняти з
кiнематографiчною стрiчкою. Кожний кадр такоï стрiчки
вiдповiдає певному iнварiанту й мiстить якась безлiч змiнних
структур. Перехiд одного iнварiанта в iншiй (змiна кадру) — це вже
прояв еволюцiйного розвитку природного середовища, для якого динамiчнi
явища представляють одну з рушiйних сил .
Ландшафтнiй сферi властива безлiч динамiчних станiв, повну типiзацiю
яких у цей час ми ще можемо запропонувати. Все-таки рацiонально
вiдрiзнити два види станiв: 1) еквифинальное
2) змiнне
До еквифиальним геосистем ставиться корiннi, умовно-корiннi й квази
(ложно) корiннi
Корiннi геосистеми — це стiйкi геомери й геохори з мiцно сталими
внутрiсистемними й зовнiшнiми зв'язками. Це поняття вiдповiдає
загальновiдомому уявленню про клiмакс, або заключному природному
комплексi. Условнокоренние геосистеми звичайно близькi до корiнного й
вiдрiзняються вiд останнiх лише тем, що за браком часу ще не прийшли в
рiвновагу як усерединi себе, так i iз зовнiшнiм середовищем. Рослиннiсть
условнокоренних геосистем вiдповiдає поняттю плезиоклимакса по Г.
Госсену ( Gaussen , 1954) або потенцiйноï рослинностi по Р. Тюксену
( Tuxen , 1957). Квазикоренние геосистеми в порiвняннi з корiнними
видозмiненi в результатi гипертрафии або гiпотрофiï одного з
компонентiв системи (наприклад, надлишку вологи й недолiку кисню на
торф'яних болотах, скупчення солей у ґрунтах солончаках та iншi).
Всi геосистеми еквифинального виду — корiннi, условнокоренние й
квазикоренние — являють собою свого роду материнськi ядра
численних серiйних геосистем , ряди яких виходять вiд еквифинала , коли
сукцесiя починає прогресувати, i сходять до нього, коли корiнне
(або условн про-о- , або квази -) стан починає вiдновлюватися
Природа серiйних рядiв багато в чому залежить вiд причин, що викликали
вiдхилення вiд еквифинального стану, виявлення яких нерiдко
представляє труднощi
Рiзного типу факторальние , динамiчнi та iншi ряди серiйних геосистем
вiдповiдають сукцессионним рядам у розумiння екологiв, вони мiстять
серiю сменяющих друг друга станiв у ходi спонтанного розвитку або в
результатi впливу людини. Кожнiй геосистемi властивi ритми мiнливi по
роках, вони входять у поняття ïï стану й повиннi враховуватися
при його визначеннi. Стан геосистеми — це не моментальний знiмок
геосистеми ; воно може виявлятися в iнтервалi, наприклад, близько 10
рокiв, якщо при цьому не дiють якi — або обставини, що подовжують
або укорочують цей строк
Необхiдно мати на увазi, що в будь-який час скiльки- нибудь значна
дiлянка ландшафтноï сфери складається з багатьох рiзноякiсних
геосистем — не тiльки по морфологiчних i функцiональних
особливостях, але й по динамiчному станi. Так, майже кожну геохору ,
наприклад мезогеохору , ми можемо розглядати як мозаïку геомеров з
рiзними динамiчними тенденцiями. Вiд, того, як сполучаються динамiчнi
категорiï геомеров у межах геохори , залежать багато хто
ïï iстотнi особливостi. Корiннi, квазикоренние й рiзних щаблiв
серiйнi биогеоцинози граничать один з одним, i утворенi при цьому рубежi
нерiвнозначнi в структурно — динамiчному вiдношеннi. Так, у
випадку спонтанних геомеров можуть бути виявленi наступнi види
примикання ïхнiй друг до друга ( Сагава , 1967):
* геосистема , що ставиться до корiнноï фацiï, примикає
до геосистеми iншоï корiнноï фацiï;
* геосистема тоï ж категорiï примикає до серiйноï
геосистеми , що перебуває з нею в одному рядi розвитку;
* геосистема тоï ж категорiï примикає до серiйноï
геосистеми iншого ряду розвитку;
* серiйнi геосистеми того самого ряду розвитку примикають друг до друга
(у цьому випадку нерiдко рубежi нечiткi й створюється враження
континуума);
* контактують серiйнi геосистеми рiзних рядiв розвитку
Iснують i iншi види примикання геомеров друг до друга, наприклад
контакти перерахованих категорiй геосистем iз квазикоренними , зокрема з
рiзними короткочасно — i длительнопроизводними модифiкацiями. Iз
сказаного випливає, що аналiз рубежiв геосистем можливий тiльки з
урахуванням динамiчного стану контактуючих один з одним бiогеоценозiв
Поряд з повсюдно очевидними тенденцiями до змiни структури геосистем ,
при найближчому аналiзi виявляється властиве ïм стабiлiзуючий
початок, що разом з iншими причинами визначається процесами
соморегуляции . Таким чином, поняття про нього повинне входити складовою
частиною в змiстi поняття об динамiки геосистем взагалi й зокрема
тоï ïï категорiï, що И. И. (1968) назвав
стабiлiзуючою динамiкою. Розумiння стабiлiзуючоï динамiки
вiдповiдає доконаному уявленню про гомеостаз. Цей термiн, як
вiдомо, уведений у побут фiзiологами для позначення вiдносноï
динамiчноï сталостi внутрiшнього середовища й стiйкостi основних
фiзiологiчних функцiй органiзму. Але останнiм часом термiн гомеостаз
починає одержувати й бiльше широке тлумачення, а саме в
кiбернетики стосовно будь-якого саморегулюючого явища. У цьому змiстi
термiн гомеостаз може застосовуватися й до геосистем . ( Сочава , 1978)
Стабiлiзуюча динамiка природного середовища — надзвичайно iстотна
особливiсть фiзико-географiчного процесу. Вона сприяє тому, що
вдовие й родовi ознаки фацiй i геомов утримуються в часi, незважаючи на
численнi впливи ззовнi на структуру геосистеми .
Гомеостаз — одне з найголовнiших умов, що визначають
восстанавливаемость природних ресурсiв i властивостей навколишнього
середовища (самоочищення повiтряного басейну, водних мас, ґрунтiв
та iнше). Вивчення механiзму стабiлiзуючоï динамiки має
велике практичне значення, якщо ми хочемо рацiонально керувати
вiдтворенням природних багатств. Стабiлiзуюча динамiка геосистем не менш
значима, чим перетворювальна, однак дотепер вона мало вивчена
Пiд саморегулюючоï геосистеми розумiється приведення
ïï в стiйкий стан у процесi функцiонування — круговороту
субстанцiï й випромiнювання тепла, життєдiяльностi бiоти й
iнше. Саморегуляцiя забезпечує вiдносну рiвновагу всiєï
системи. Саморегуляцiя й обумовлене нею стабiлiзуючий початок
забезпечує вiдносну рiвновагу всiєï системи.
Саморегуляцiя й обумовлене нею стабiлiзуючий початок — це
найважливiший фактор органiзацiï геосистем . Саморегуляцiя
втримує на деякий перiод часу змiннi структури геосистем у
серiйному рядi розвитку. Довговiчнiсть серiйних фацiй (а також ïх
рослинних, ґрунтових i iнших компонентiв) багато в чому залежить
вiд властивого ïм стабiлiзуючого початку. Саморегуляцiя залежно вiд
супровiдних ïï умов визначає в одних випадках
дискретнiсть, в iншi — безперервнiсть змiни структури на певному
просторi (але це не виходить, що тип природних рубежiв залежить тiльки
вiд саморегуляцiï ).
Саморегуляцiя спричиняється вiдносну рiвновагу геосистеми при
спонтанному ïï розвитку. Вона помiтно проявляється й при
рацiональнiй мерi впливу, наприклад антропогенного, на геосистему ззовнi
(сiнокосiння, випас, нормована рубання дерев, рацiональне
водокористування й iнше). При значних порушеннях структури геосистеми
роль саморегуляцiï знижується, але повною мiрою вона не може
бути усунута. Завжди залишається радiацiйний фактор i регiональнi
особливостi клiмату, пiд впливом яких корiнна структура природного
середовища має шанси в тiм або iншому ступенi вiдновиться, що
вимагає рiзного й нерiдко великого промiжку часу
Геосистеми з порушеною структурою дiляться, принаймнi, на двi
категорiï: * геосистеми , що вiдносно зберегли своï спонтаннi
потенцiï й здатнi зробити первiсну структуру за рахунок факторiв
саморегуляцiï ;
* геосистеми докорiнно змiнили свою структуру, вiдновлення якоï
можливо лише через тривалий строк i тiльки при впливi планетарно
— регiональних рушiйних сил
Таким чином, саморегуляцiя — це складова частина складного процесу
вiдновлення порушеноï структури геосистеми . Причому дiєвiсть
ïï тим бiльше, чим менше порушена структура ( Сочава , 1978)
Саморегуляцiя — властивiсть, що проявляється в рiзних
геосистемах по-рiзному залежно вiд ïхнiх структурних особливостей.
В основному, саморегуляцiя найбiльш дiюча в оптимальних умовах тепла й
вологи. Наприклад, у пiвденних районах тайги вона виражена сильнiше чим
всеверо-таежних.
У спонтанних умовах саморегуляцiï спрямована головним чином на
забезпеченнi рiвноваги геосистеми , що порушується рiзними
вiдхиленнями факторiв, що впливають, середовища вiд середньоï
ïхньоï норми по ходу тимчасових циклiв (перiоди посухи; рiзкi
десятилiття, що трапляються раз в, похолодання; коливання рiвня
ґрунтових вод).
Саморегуляцiя в жодному разi не припиняє еволюцiю природного
середовища. У спонтанних умовах вона тiльки згладжує ïï
хiд. У деяких випадках напрямок еволюцiï безпосередньо
визначається саморегуляцiєю , наприклад, коли механiзм
саморегуляцiï змiнюється пiд впливом внутрiшнiх i зовнiшнiх (
до геосистеми, що еволюцiонує ) факторiв .
Саморегуляцiя геосистеми значною мiрою залежить вiд спрямованостi
взаємин мiж складовими ïï компонентами. Дуже важливий
при цьому режим зв'язкiв як геосистеми в цiлому, так i пiдлеглих ïй
систем. Багато чого щодо цього визначає наявнiсть зворотних
зв'язкiв. Геосистема як клас керуючих систем виявляється й
описується при макропiдходi . При макропiдходi вона
розчленовує на елементарнi керуючi системи, число яких може бути
досить бiльшим. Окремi елементарнi системи характеризуються наявнiстю
або вiдсутнiстю зворотних зв'язкiв, що виявляється при вивченнi
ïх функцiонування
Зворотнi зв'язки дiляться на позитивнi й негативнi ( Ланге , 1961).
Позитивнi зворотнi зв'язки частiше пiдсилюють ланцюговi реакцiï, що
супроводжують перетворювальну динамiку; негативнi зворотнi зв'язки
бiльше сприяють вiдновленню рiвноваги, тобто визначають саморегуляцiю ,
це ставиться до саморегуляцiï геосистем у регiональному масштабi, а
процес саморегуляцiï розрахований на тривалий промiжок часу. Але
зворотнi зв'язки як стабiлiзуючий фактор дiють i в геосистемах
топологiчноï розмiрностi, при цьому ïхнiй ефект може виявиться
за менший промiжок часу
Стабiльнiсть системи забезпечується не тiльки негативним зворотним
зв'язком. Позитивний зворотний зв'язок за певних умов може забезпечити
необхiдний для стабiлiзацiï компенсацiйний ефект. Крiм того, при
деяких обставинах будь-який зворотний зв'язок сама по собi не
забезпечує стабiльнiсть системи ( Сачава , 1978). Остання
забезпечується зворотними зв'язками негативного й позитивного
значення , але при певних умовах
Саморегуляцiя можлива, якщо зв'язку, властивiй системi, не абсолютно
стiйкi. Останнє має мiсце в природi для всiх найголовнiших
зв'язкiв, що визначають корiнний геомер i будь-яку геохору .
Нерiдко дослiдники необґрунтовано надають занадто велике значення
високим показникам зв'язку (коефiцiєнтам кореляцiï) мiж
окремими природними явищами. Самi по собi цi високi коефiцiєнти
кореляцiï не є гарантiєю постiйноï значноï
взаємозумовленостi вiдповiдних явищах i iснування мiж ними
твердого зв'язку. Високий коефiцiєнт кореляцiï в мiнливiй
обстановцi геосистеми може виявлятися при певних нетривало дiючих умовах
i не залишатися постiйним не тiльки в багаторiчному, але й у рiчному
циклi
Системи, у яких окремi частини щiльно пригнанi до один одному, де
немислиме iснування цих частин при спiввiдношеннях, що ухиляються,
повиннi бути вкрай нестiйкими, ефемерними, i, таким чином, по сутi не
реальнi. Геомер , функцiï якого жорстко лiмiтованi певними
показниками тепла або вологи, в особливо посушливий перiод або роки
крайнього похолодання розпадається як структурний тип.
Саморегуляцiя геомера можлива, якщо зв'язку мiж його компонентами
допускають певну амплiтуду показникiв кореляцiï. Це обов'язкова
умова стiйкоï органiзацiï й необхiдна передумова для
саморегуляцiï .
