модуль. Ландшафттанудың теориялық негіздері дәріс. Тақырыбы: Ландшафттанудың негізгі ережелері Мақсаты

1. 
   Ландшафттың өзгеруі
   
2. 
   Ландшафттардың геофизикалық процесстері
   

Ландшафттың өзгеруі-бұл сыртқы әсердің нәтижесінде (табиғи, антропогендік) немесе әдетте бір уақытта әрекет ететін ішкі процестердің әсерінен жаңа қасиеттерді алу немесе бұрынғы қасиеттерін жоғалту. Ландшафттың өзгеруінің сыртқы себептеріне ғарыштық, тектоникалық,антропогендік, эволюциялық, жоғары дәрежелі ПТК эволюциясымен байланысты.

Ішкі себептер – ландшафттың өзін-өзі дамытуының қозғаушы күші болып табылатын ландшафттың жұмыс істеу процесінде компоненттердің қарама-қайшылықты өзара әрекеттесуі. Өзін – өзі дамыту-бұл ішкі қайшылықтармен анықталатын прогрессивті өзін-өзі өзгерту. Олардың мәні компоненттердің тепе – теңдікке қол жеткізуге ұмтылуынан және сонымен бірге оның сөзсіз бұзылуынан тұрады. Мысалы, өсімдіктердің абиотикалық компоненттермен өзара әрекеттесу процесінде өсімдіктер қоршаған ортаға бейімделуге тырысады, бірақ олардың өмірлік белсенділігі арқылы бұл орта үнемі өзгеріп отырады.

Географиялық объектілерді өзгерту процесінде экзогендік және эндогендік процестер, бұзу және тұндыру, жылуды сіңіру және қайтару, булану және конденсация, топырақ пен өсімдіктердің, организмдер мен ортаның өзара әрекеттесуі және т.б. сыртқы факторлардың әсері әрдайым Ішкі өзгерістер көздері арқылы делдал болады.

Ландшафтқа кез-келген әсер, оның компоненттерінің тығыз байланысына байланысты, өзгерістердің бүкіл тізбегімен бірге жүреді. Өзгерістердің сипаты көптеген факторларға байланысты – әсер ету түріне, оның ұзақтығы мен режиміне, ландшафт ішіндегі қасиеттерге тәуелділік сипатына байланысты. Ландшафттағы өзгерістер көбінесе көзге (эндогендік және экзогендік), қарқындылыққа (әлсіз, күшті), бағытқа (регрессивті, прогрессивті, қайтымды және қайтымсыз), қамтуға (ландшафттың тұтастай өзгеруі немесе оның жеке элементтері), жылдамдыққа (біртіндеп, күрт) байланысты жіктеледі.

Ландшафттағы барлық өзгерістерді үш топқа бөлуге болады: жұмыс, динамика және даму.

Ландшафттардың жұмыс істеуі. Ландшафттың жұмыс істеуі (латын тілінен function – қызмет) - ландшафттың жай-күйін едәуір уақыт аралығында сақтауды қамтамасыз ететін зат, энергия және ақпарат алмасу мен түрлендірудің тұрақты жұмыс істейтін процестерінің тұрақты реттілігі.

Геожүйенің жұмыс істеу процесінде оның негізгі параметрлерінің динамикалық тепе-теңдігі жасалады. Температураның, ылғалдылықтың және басқа энергия, материалдық және ақпараттық сипаттамалардың тұрақты өзгеруіне қарамастан, құрылымның негізгі параметрлері салыстырмалы түрде тұрақты деңгейде сақталады, тек мерзімді тербелістерді сезінеді.

Жұмыс циклді, сондықтан қайтымды. Әр цикл уақыттың өзіндік ұзақтығына ие (күнделікті, маусымдық және көпжылдық циклдар). Циклдар кезеңінде Ландшафттардың жұмыс істеуі күн энергиясының айналымы мен трансформациясы, ылғал айналымы, газ айналымы және газ алмасу, химиялық элементтердің көші-қоны, биологиялық метаболизм және т. б. арқылы жүзеге асырылады.

- маусымдық циклде. Сонымен қатар, ландшафт және оның морфологиялық бөліктері белгілі бір циклдің динамикалық фазасына тәуелді және көрсетілген қасиеттерге ие болады да, белгілі бір күйде. ПТК-нің бұл күйлері уақыт өте келе өзгеретін ландшафттың уақытша құрылымын білдіреді.

Исаченко (1991) ландшафттың жұмыс істеуінің үш негізгі процесін анықтады:

1) ылғал айналымы, 2) Минералды алмасу немесе геохимиялық айналым, 3) энергия алмасу, олардың әрқайсысында биотикалық және абиотикалық компоненттерді ажырату қажет. Геожүйенің тұтастай жұмыс істеуінің біртұтастығының нәтижесінде жұмыс істеудің үш негізгі буыны әрдайым дерлік қабаттасады. Мысалы, өсімдіктердің транспирациясы ылғал айналымының және сонымен бірге биологиялық метаболизм мен ландшафт энергиясының ажырамас элементі болып табылады. Сондықтан бүкіл жұмыс процесін сілтемелерге бөлу шартты сипатқа ие.

Әр сілтемеде сыртқы (кіріс және шығыс) ағындар мен ішкі айналымды ажырату керек. Геожүйелердің жұмыс істеуі квази-ашық сипатқа ие, яғни.жылдық циклі бар цикл пішіні. Циклдің оқшаулану дәрежесі ландшафттың маңызды сипаттамасын білдіретін әр түрлі болуы мүмкін. Ландшафттың көптеген қасиеттері ішкі энергия алмасуының қарқындылығына, атап айтқанда оның сыртқы әсерлерге төзімділігіне байланысты.

Влагооборот. Су ағындарының күрделі жүйесі ландшафтқа енеді. Ылғал ағындары арқылы ландшафт блоктары арасында негізгі минералды алмас жүрегі, Геожүйдің сыртқы материалдық байланыстары негізінде жүзеге асырылады. Ылғалдылықтың қозғалысы еріктілердің, коллоидтардың және суспензиялардың пайда болуымен, химиялық элементтердің тасымалымен және жинақталуымен бірге жүреді; геохимиялық реакциялардың басым көпшілігі (Биогеохимиялық коса) Сула ортада жүреді.

Ландшафтты айналдырудың жыл сайынғы қоры атмосфералық жауын-шашыннан тұрады-үйік және тығыз, сондай-ақ су буынының конденсациясы есебінен топыраққа түсетін су. Жауын-шашынның бір бөлімі өсімдік жамылғысының бетіне түсіп, одан бұланып, атмосфераға оралады; орманда ағаштардың бұтақтарынан белгілі бір мөлшерде ағып, топыраққа түсті. Топырақтың бетіне тікелей түсетін ылғал ішінен ландшафттан мың жер үстімен кетеді және физикалық бұланға жұмыс істейді, қалған мөлшері топыраққа отырғызады. Соттың аз бөлігі топырақтағы абиотикалық процестерге жұмыс істейді, ылғалдандыру мен дегидратацияға қатысты, топырақ-топырақ ылғалдылығының бір бөлімі ішкі айналымнан шығарылды (жер асты ағыны); топырақ құрған кезде ылғал капиллярлар арқылы көтеріліп, бұлану ағынының толықтыр алады. Көптеген ландшафттарда топырақтың ылғал қоры негізінен өсімдіктердің тамырымен танысып, өндіріс процесіне қатысады.

Ылғал айналымының қарқындылығы және оның құрылымы әртүрлі ландшафттарға тән және жауын-шашын мен энергиямен қамтамасыз етілуге байланысты, аймақтық және азондық заңдылықтарға бағынады

Заттардың биогендік айналымы. Биогеохимиялық цикл немесе" кіші биологиялық цикл " - геожүйелер жұмысының негізгі буындарының бірі. Оның негізінде өндіріс процесі, яғни органикалық заттардың бастапқы өндірушілермен (жасыл өсімдіктермен) түзілуі жатыр. Фотосинтез кезінде пайда болған Органикалық заттардың жартысына жуығы тыныс алу кезінде C02-ге дейін тотығады және атмосфераға оралады. Қалған фитомасса бастапқы өнімі ішінара трофикалық тізбекке енеді-оны шөпті Жануарлар, содан кейін етқоректілер тұтынады және ішінара өледі.

Өлгеннен кейін органикалық масса Жануарлар сапрофагтармен, бактериялармен, саңырауқұлақтармен, актиномицеттермен жойылады. Сайып келгенде, өлі органикалық қалдықтар микроорганизмдермен минералданады.

Минералданудың соңғы өнімдері атмосфераға (C02 және басқа Ұшпа қосылыстар) және топыраққа (күл элементтері мен азот) оралады. Құру процестері және

биомассаның бұзылуы әрдайым теңдестірілмейді оның бір бөлігі (орта есеппен 1% - дан аз) циклден көп немесе аз уақытқа түсіп, топырақта (қарашірік түрінде) және шөгінді жыныстарда жиналуы мүмкін.

Биогендік жұмыс байланысының маңызды көрсеткіштері-фитомассаның қоры және жылдық бастапқы өнімнің мөлшері, сондай-ақ қоқыс пен жинақталған өлі Органикалық заттардың мөлшері. Биотаның өнімділігі географиялық факторлармен де, әртүрлі түрлердің биологиялық ерекшеліктерімен де анықталады

Заттардың абиотикалық көші-қоны. Ландшафттағы заттардың абиотикалық ағындары көбінесе ауырлық күшіне бағынады және негізінен ландшафттың сыртқы байланыстарын жүзеге асырады. Биологиялық метаболизмнен айырмашылығы, абиотикалық көші-қон циклдік сипатқа ие емес, өйткені гравитациялық ағындар бір бағытты, яғни қайтымсыз. Заттың абиотикалық көші-қонының ландшафтық-географиялық мәні мынада: онымен бірге ландшафттар мен олардың морфологиялық бөліктері арасындағы материалды бүйірлік тасымалдау және затты Дүниежүзілік мұхитқа қайтарымсыз шығару жүзеге асырылады. Абиотикалық ағындардың ландшафттағы ішкі (тік, компоненттік) байланыстар жүйесіне қатысуы әлдеқайда аз.

Литосфера заты ландшафтта екі негізгі нысанда: 1) денудацияның геохимиялық пассивті қатты өнімдері түрінде – беткейлер бойымен ауырлық күшінің әсерімен жылжитын сынық материал, судағы (тасындыға әкеп соғатын және қалқыма) және ауадағы (шаң) механикалық қоспалар түрінде; 2) суда еритін заттар, яғни су ағындарымен орын ауыстыруға бейім және геохимиялық және биохимиялық реакцияларға қатысатын иондар түрінде қоныс аударады.

Ландшафттағы энергияның өзгеруі. Табиғи және адам өзгерткен геожүйелер жұмысының негізгі компоненттері - энергия алмасу және оның өзгеруі. Геожүйелердің жұмыс істеуі энергияны сіңіру, түрлендіру, жинақтау және шығарумен бірге жүреді. Геожүйелердің компоненттері арасындағы байланыс энергия ағындарында энергия беру арқылы жүзеге асырылады және көбінесе нақты заттармен бөлінбейді. Олар ауа, су, қатты массалар ағынымен, тірі организмдердің қозғалысымен бір уақытта жүзеге асырылады.

Геожүйелердің жұмыс істеуі (заттардың айналымы, топырақтың пайда болуы, тірі организмдердің қызметі) тұрақты энергия ағынынсыз мүмкін емес. Циклге бірнеше рет ене алатын Геожүйенің әртүрлі компоненттері арқылы үздіксіз айналатын заттардан айырмашылығы, энергияны тек бір рет қолдануға болады, яғни геожүйе арқылы бір бағытты энергия ағыны болады.

Энергияның бастапқы ағындары ландшафтқа сырттан-ғарыштан және жер қойнауынан келеді. Олардың ішіндегі ең маңыздысы-күннің сәулелі энергиясы, оның ағымы тығыздығы бойынша барлық басқа көздерден бірнеше есе асады. Ландшафттың жұмыс істеуі үшін күн энергиясы ең тиімді; ол энергияның басқа түрлеріне – ең алдымен жылу, сонымен қатар химиялық және механикалық энергияға айнала алады. Күн энергиясының арқасында ландшафттағы ішкі метаболикалық процестер, соның ішінде ылғал айналымы және биологиялық метаболизм, сондай-ақ ауа массаларының айналымы және т. б. жүзеге асырылады. Ландшафттағы барлық тік байланыстар және көптеген көлденең байланыстар күн энергиясының өзгеруіне тікелей немесе жанама түрде байланысты деп айтуға болады.

Ландшафттардағы зат алмасуының кеңістіктік және уақытша реттілігі күн радиациясының ағынымен байланысты. Күн энергиясымен қамтамасыз ету Ландшафттардың жұмыс істеу қарқындылығын анықтайды (ылғалмен бірдей), ал оқшаулаудың маусымдық ауытқуы жұмыс істеудің негізгі жылдық циклін анықтайды. Жер бетінде күннің электромагниттік сәулеленуі негізінен жылу энергиясына айналады және ландшафттарда жылу түрінде өзгергеннен кейін ол ғарыш кеңістігіне шығарылады.

Келетін күн радиациясының өзгеруі оның бір бөлігін жер бетінен шағылудан басталады. Шағылысқан радиацияның мөлшері альбедоға байланысты

бетінің. Жер беті сіңіретін жылудың көп бөлігі, яғни радиациялық тепе-теңдік ылғал айналымы мен жылытуға жұмсалады. Радиациялық баланстың екі шығыс баптарының арақатынасы ландшафттар бойынша айтарлықтай ерекшеленеді және жалпы алғанда зоналылыққа бағынады. Сонымен қатар, гумидтік ландшафттарда радиациялық тепе – теңдіктің негізгі үлесі булануға, ал құрғақ ландшафттарда атмосфераға турбулентті жылу ағынына жұмсалады.

Ландшафттағы басқа жылу ағындарына радиациялық баланстың аз ғана бөлігі жұмсалады, дегенмен бұл ағындар ландшафттың жұмысында маңызды рөл атқарады. Топырақ топырақтарымен жер бетінің жылу алмасуы циклдік сипатқа ие: жылы мезгілде жылу ағыны жер бетінен топыраққа, суықта – қарама-қарсы бағытта бағытталған және жылына орта есеппен екі ағын да теңдестірілген. Бұл жылу алмасудың қарқындылығы континентальды ландшафттарда ауа температурасы мен топырақ бетінің күрт маусымдық ауытқулары бар. Сондай-ақ, жылу алмасу мөлшері ылғалдылық пен топырақтың литологиялық құрамына байланысты, олардың температура өткізгіштігіне және өсімдік жамылғысына әсер етеді.

Жоғары және орташа ендіктерде радиациялық жылудың бір бөлігі (шамамен 2 – 5%) қардың, мұздың, топырақтағы маусымдық аяздың және көпжылдық аяздың белсенді қабатының еруіне жұмсалады. Су қатып қалған кезде жұмсалған жылу шығады.

Күн энергиясын түрлендіруде биота маңызды рөл атқарады, дегенмен суши өсімдіктері жалпы радиацияның жалпы ағынының тек 0,5% - ын (немесе радиациялық баланстың шамамен 1,3%) Фотосинтездің биохимиялық реакциясына пайдаланады. Өндірушілердің, тұтынушылар мен редуценттердің тыныс алу процесінде және органикалық қалдықтардың ыдырауы кезінде фотосинтез кезінде қолданылатын энергия қайтадан жылуға айналады, сондықтан бастапқы өндірушілермен байланысты барлық энергия таралады және заттан айырмашылығы биологиялық циклге оралмайды.

Ландшафт Геофизикасы-геожүйелерге тән ең жалпы физикалық қасиеттерді, процестер мен құбылыстарды зерттейтін Ландшафттану саласы.

Ландшафт ғылымында көбінесе радиациялық, жылу және су баланстарымен, сондай-ақ биомасса балансымен күресуге тура келеді, дегенмен баланстық теңдеуді кез-келген зат үшін есептеуге болады. Радиациялық және жылу энергиясының теңгерімі барлық физикалық-географиялық процестердің түпкі себептерін есепке алуға мүмкіндік береді. Жер бетіндегі күн радиациясының таралуы негізгі географиялық заңдылыққа – аймақтарға бағынады, радиациялық тепе-теңдік сол заңдылыққа бағынады.

Бұл компоненттер жеке маусымдарда және күннің уақытында өз белгілерін өзгерте алады. Теріс белгімен жылу ағыны атмосферадан жерге жіберіледі, ал буланудың орнына конденсация жүреді.

Су балансының ерекшеліктері климаттық жағдайлармен, ЛИТОГЕНДІК негіздің сипатымен, өтк топырақ және өсімдік жамылғысымен және басқа факторлармен анықталады.

Ландшафттардың динамикасы. Динамика (грек тілінен dynamis – күш) – құрылымның түбегейлі қайта құрылуына әкелмейтін қайтымды сипаттағы өзгерістер, яғни "бір инвариант ішіндегі өзгермелі күйлердің қозғалысы". Инвариант-геожүйелерді түрлендіру кезінде өзгеріссіз қалатын геожүйеге тән қасиеттер жиынтығы. Динамикалық өзгерістердің мысалдары-фациялардың сериялық қатарлары, сабақтастық ауысымдары, ландшафт күйлерінің өзгеруі.

Сыртқы орта параметрлерінің өзгеруі белгілі бір критикалық мәннен өтпеген жағдайда, күйлердің өзгеруі қайтымды болуы мүмкін, оның сыртында геожүйедегі тепе-теңдік сөзсіз бұзылады және оның өзін-өзі реттеу механизмі бұзылады. Өзін – өзі реттеу-жұмыс істеу процесінде Ландшафттардың қасиеті белгілі бір деңгейде Типтік күйлер, режимдер және компоненттер арасындағы байланыс. Өзін-өзі реттеу механизмі ретінде қызмет етеді сипаты, қарқындылығы және ішкі байланыстар және жаңа.

Осылайша, динамикалық өзгерістер Геожүйенің бастапқы күйге оралу қабілеті, яғни оның тұрақтылығы, импульстарды өзін-өзі реттеу арқылы өтеу мүмкіндігі туралы айтады.

В.Б. Сочава (1978) динамикадағы екі жағын ажыратады – түрлендіргіш және тұрақтандырғыш. Геожүйенің трансформациялық динамикасы-нәтижелердің жинақталуы геожүйе құрылымының өзгеруіне әкелетін процестер (прогрессивті немесе регрессивті). Тұрақтандырушы динамика-геожүйелердің өзін-өзі реттеуі мен гомеостазына негізделген процестер. Өзін-өзі реттеу дегеніміз геожүйені тұрақты күйге келтіру, бүкіл Геожүйенің салыстырмалы тепе-теңдігін қамтамасыз ету.

Ландшафттағы өзгерістердің қайтымды және қайтымсыз болып бөлінуі өте шартты, өйткені табиғатта мүлдем қайтымды өзгерістер болмайды: әр геожүйеден өткен циклден кейін бұрынғы күйге оралу үлкен немесе аз ауытқумен жүреді. Ауытқулардың жинақталуы ландшафт құрылымының өзгеруін дайындайды, яғни ландшафт дамуының немесе эволюциясының бастапқы буыны болып табылады. Сондықтан Ландшафттардың динамикалық өзгерістері ырғақты және прогрессивті сипатқа ие.

Осылайша, ландшафттың динамикасы кез-келген процестер мен өзгерістер емес, тек оның құрылымының өзгеруіне әкелмей, оның қасиеттерінің күйінің өзгеруімен бірге жүретіндер.

Ландшафттардың дамуы. Ландшафттың дамуы (эволюциясы) – ландшафттың құрылымын түбегейлі қайта құруға (өзгертуге), бір инвариантты екіншісіне ауыстыруға, яғни жаңа Геожүйенің пайда болуына әкелетін қайтымсыз бағытталған өзгеріс.

Жоғарыда айтылғандай, әр цикл, тіпті салыстырмалы түрде қысқа, мысалы, бір жылдық, ландшафтта біршама қайтымсыз қалдық қалдырады (минералды және органикалық заттар ағып кетеді, жартастар су қоймаларына терең енеді, батпақтарда шымтезек жиналады және т.б.), бұл ландшафттың эволюциялық өзгеруіне әкеледі. Бұл дамудың себептері сыртқы (ғарыштық, тектоникалық, антропогендік) және ішкі (өзін-өзі дамыту, ландшафт компоненттерінің қарама-қайшы өзара әрекеттесуі) факторлар болып табылады.

Ландшафттың даму механизмі жаңа Құрылым элементтерінің, соның ішінде жаңа морфологиялық бірліктердің біртіндеп сандық жинақталуынан және ескі Құрылым элементтерінің ығысуынан тұрады, бұл ақыр соңында сапалы секіруге – Ландшафттардың өзгеруіне әкеледі.

Ландшафттардың және олардың морфологиялық бөліктерінің дамуы әдетте біртіндеп жүреді. Уақыт өзгереді құрылымы тәуелді дәрежелі КБП. Фациялар тез дамып келеді және ландшафттардағы құрылымды толығымен ауыстыру үшін ең ұзақ уақыт қажет. Бірақ кез-келген апатты табиғи немесе техногендік процестердің нәтижесінде құрылымның тез өзгеруі мүмкін.

Ландшафттың дамуын зерттеу кезінде оның морфологиялық құрылымы жиі талданады.

Ландшафттың генезисі-оның пайда болуы мен қазіргі динамикалық жағдайын анықтайтын процестер жиынтығы. Ландшафттардың пайда болуы, әдетте, олардың қалыптасуының жетекші факторларымен – бір ландшафттың екіншісіне ауысуына себеп болатын факторлармен байланысты. Қазіргі ландшафтардың пайда болуы мен қалыптасуы палеогеографиялық, археологиялық және тарихи әдістердің көмегімен ландшафтқа тән морфологиялық құрылым мен процестерді талдау арқылы белгіленеді.

Ландшафттың даму теориясының күрделі мәселелеріне оның жасы туралы сұрақ жатады. Ландшафттың жасын оның геологиялық негізінің жасына немесе ол дамыған Жердің жасына байланысты анықтау мүмкін емес. Ландшафт қазіргі дәуірде жалаңаштанған теңіз түбінің жас учаскелерінде, мысалы, оның деңгейінің төмендеуі нәтижесінде құрғаған Каспий теңізінің бұрынғы түбінің аймағында пайда болған жағдайда ғана кездейсоқтық мүмкін. Мұндай жаңа аумақтарда әр түрлі ландшафттар әлі өзгере қойған жоқ, және біз олардың қалыптасуының бастапқы процестерін байқаймыз, олардың басталуы аумақтың теңіз деңгейінен шығуымен сәйкес келеді