Файл: Бакарасов. Экология ландшафтов. Курс лекций .doc

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 05.09.2020

Просмотров: 1972

Скачиваний: 11

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Практическое значение экологии ландшафтов. Трудно переоценить прикладное значение экологии ландшафтов. По существу, вся деятельность человека протекает среди ландшафтных комплексов и находится во взаимодействии с ними, испытывая их влияние и, в свою очередь, воздействуя и преобразуя ландшафты.

2.2. Радиационные условия ландшафтов

Величина испарения с открытой водной поверхности ограничивается наличием тепла, а с поверхности суши – также и наличием влаги. С уменьшением запасов воды в ландшафтах испарение уменьшается и может прекратиться, если вся доступная для испарения влага будет исчерпана.

Одновременно с поверхностью почвы и воды испаряют также и растения. Растения испаряют подаваемую по проводящим сосудам влагу к устьицам листьев. При благоприятных условиях с поверхности листьев испаряется (транспирируется) почти столько же воды, сколько с открытой водной поверхности. Транспирируемая растениями влага может составлять существенную долю в суммарном испарении. Известна большая транспирационная способность многих типов лесов, высокопродуктивных ценозов естественной растительности. С другой стороны, определенные ценозы выработали приспособления для уменьшения транспирации и сохранения влаги. Практически все растительные ассоциации различаются по величине транспирируемой влаги. Таким образом, растительный покров в значительной мере влияет на количество испаряющейся влаги и затраты тепла на испарение.

При больших тепловых ресурсах – высоком значении радиационного баланса – величина испарения обусловлена в основном увлажнением территории. В районах избыточного увлажнения без длительного сухого периода с поверхности почвы и растительностью испаряется почти столько же, сколько с открытой водной поверхности. В тропических широтах, при постоянном наличии тепла, годовой ход испарения определяется годовым ходом осадков, а в умеренных и высоких широтах – также и ходом радиационного баланса. При длительных засушливых периодах, например, в пустынных ландшафтах, испарение может не быть совсем, и затраты тепла на него в такие периоды равны нулю.

Таким образом, затраты тепла на испарение зависят от геофизических свойств литогенной основы ландшафта, ее увлажнения, характера растительного покрова, а также географического положения и состояния атмосферы. В результате всего этого затраты тепла на испарение в ландшафтах и их морфологических частях будут неоднородными как в пространственном, так и во временном отношении. Имеющиеся результаты наблюдений показывают, что морфологические части ландшафта по этому показателю нередко различаются в несколько раз.

В геофизике ландшафта введено понятие максимально возможного испарения – испаряемость (Е0). Испаряемость – это потенциальное количество влаги, которое теоретически может испариться, если все радиационное тепло будет израсходовано на испарение: Е0 = R / L. Между испарением и испаряемостью существует связь, проанализированная на примере природных зон.

Отношение испарения к испаряемости (Е/Е0), как и радиационный индекс сухости М.И. Будыко, выступает репрезентативным геофизическим индикатором физико-географических зон и подзон. Так, соотношение Е/Е0 для зон и подзон характеризуется следующими величинами пустынная – менее 0,15, полупустынная – 0,1-0,45, степная – 0,3-0,55, лесостепная – 0,55-0,7, широколиственные и смешанные леса – 0,67-0,75, южная тайга – 0,72-0,80, средняя тайга – 0,76-0,85, северная тайга – 0,80-0,85, тундра, крайне северная тайга – 0,85-0,90.

Таким образом, все составляющие радиационного и теплового балансов, сами балансы и их структура различаются как по крупным территориям, на региональном уровне, так и по небольшим природным комплексам, морфологическим частям ландшафта. При этом различия между небольшими территориями нередко не уступают различиям между крупными регионами. Первопричинами, приводящими к различиям в морфологических частях ландшафта, являются различия его литогенной основы.

Вынос тепла со стоком из ландшафта – величина, находящаяся в пределах точности определения составляющих теплового баланса. Однако в ряде случаев тепловой сток может выступать одним из определяющих факторов формирования ландшафтов , например, в поймах и долинах крупных северных рек (Дьяконов, 1991). Его можно определять по формуле:

Bz = tc Q ,

где tc – температура воды за рассматриваемый интервал времени, 0С, с – удельная теплоемкость воды, Q – расход воды в г.

Ландшафты могут быть описаны энергетическими характеристиками: либо абсолютными их значениями (суммарной радиацией, радиационным балансом, затратами тепла на испарение и турбулентный обмен, для отдельных сезонов года – величиной потока тепла в почву), либо относительными величинами. Последние (LЕ/R, Р/ R, LЕ/Р) принято называть показателями структуры теплового баланса. Крайние выражения теплового баланса отмечены летом для пустынной зоны, когда R ≈ Р, и весной для тундровой зоны, когда R ≈ LЕ. Наиболее репрезентативным показателем выступает, пожалуй, соотношение LЕ/Р (Дьяконов, 1991). Географическое распределение испарений зависит от энергетических ресурсов (для тундровой и лесной зон) и условий увлажнения (для лесостепной, степной, полупустынной зон). По данным теплобалансовых стационарных наблюдений в районе Игарки и Воркуты, в тундровой зоне в летний период отношение LЕ/R не превышает 54 %. Это связано с плохой водоотдачей распространенных здесь мохово-торфяных комплексов. В лесной зоне отношение LЕ/R в летнее время возрастает до 80 %, уменьшаясь в степной и особенно в пустынной зоне (Дьяконов, 1991).

Специфической особенностью теплового баланса луговых геосистем в период с положительной температурой воздуха выступает повышение теплового потока в почву в области распространения мерзлых пород. Оно может достигать 10-14 % по отношению к R.

Суточный ход составляющих теплового баланса (его структуры) специфичен для каждой зоны (подзоны). Тождественен только суточный ход составляющих теплового баланса.

ландшафтах

Продукты выветривания и почвообразования элювиального ландшафта поступают с поверхностным и подземным стоком в пониженные элементы рельефа и влияют на формирование супераквальных и субаквальных ландшафтов. Поэтому последние называются подчиненными. Напротив, элювиальные ландшафты менее зависят от субаквальных и супераквальных ландшафтов, так как не получают от них химических элементов с жидким и твердым стоком. Поэтому элювиальные ландшафты называются также автономными.

Необратимость и направленность развития ландшафтов относительна и касается только конкретных индивидов определенного уровня организации или ранга. Например, отмирает один овраг, но в данной местности имеются предпосылки или может уже существовать и развиваться другой; в пойме заносится и зарастает одна старица, но появляется и развивается аналогичным образом другая. Взаимосвязь разных стадий развития и разных поколений позволяет говорить о жизненных циклах развития геосистем и их относительной обратимости.

Природоохранная экологическая функция ландшафта. Многообразие – это одно из условий сохранения стабильности свойств природы. Сохранение разнообразия природной пространственной структуры ландшафта, наиболее выразительных или типичных свойств его – одно из важнейших условий сохранения полезных для разных видов деятельности человека свойств природы. В этом случае ландшафт рассматривается как система сохраняющая генофонд.

ЛИТЕРАТУРА

Гагина Н.В., Федорцова Т.А. Методы геоэкологических исследований. Мн., 2002. – 98 с.

Дополнительная

Одним из способов реализации принципа территориальной дифференциации выступают нормы и правила (законодательные и нормативные документы). Естественно, что существуют единые нормы и правила, единые рекомендации по плановому проектированию, но они не исключают важности и дифференцированного подхода к разработке норм и правил.

Принцип учета режима функционирования природно-технических систем. Ландшафтно-экологическое проектирование должно включать не только создание природно-технической системы, но и разработку режимов функционирования, а также управления ими.

Важность соблюдения этого принципа, прежде всего, объясняется тем, что геотехсистемы обладают как свойством устойчивости против разного вида воздействий, так и свойством изменчивости, наличием переменных состояний. Эти свойства проявляются в процессе функционирования ландшафтов. С ними связано существование и относительно устойчивая последовательность природных процессов и состояний (наличие сукцессий, рядов). Свойства устойчивости и изменчивости у природных составляющих геотехсистем в значительной мере определяются процессами саморегуляции. Для природно-технической системы наряду с саморегуляцией большое значение имеет управление.

Управление геотехсистемами необходимо в процессе, как проектирования, так и их эксплуатации. Различают два вида управления: 1) опережающее управление создаваемыми геотехсистемами с помощью проектирования и последующей реализации проекта создания природно-технических систем; 2) оперативное управление (регулирование) уже существующими геотехсистемами с помощью непрерывного контроля за выполнением функций.

Оба вида управления тесно связаны между собой. В ходе опережающего управления проектируется перевод природного ландшафта в природно-техническую систему. Для этого анализируется соответствие изучаемых ландшафтов социально-экономическим потребностям общества и выявляются потенциальные возможности перевода их в другое состояние. Материалом для анализа служит ландшафтно-экологическая информация, содержащая данные о динамических свойствах объектов изучения и их изменения в результате хозяйственной деятельности.

После реализации проекта возникает необходимость поддержания системы в запроектированном состоянии. Для этого используется оперативное управление (регулирование) системой, т.е. целенаправленное ее удержание в нужном для человека положении. Оперативное управление подразумевает контроль за состоянием используемых ландшафтов и поддержание оптимального режима их функционирования как с помощью технических и технологических воздействий, так и при помощи процессов саморазвития. При этом набор конкретных мероприятий по регулированию разных типов природно-технических систем неодинаков.


Принцип постоянного контроля за воздействием и изменением ландшафтов (ландшафтно-экологический мониторинг). Необходимость соблюдения принципа постоянного контроля обусловлена открытым, динамичным характером природно-технической системы и составляющих ее элементов, изменения которых надо контролировать для регулирования режима ее функционирования.

Контролировать надо, с одной стороны, особенности функционирования природно-технической системы и ее воздействия на окружающую природную среду и, с другой, влияние меняющихся природных и социально-экономических условий на геотехсистему. Контроль должен осуществляться и на этапе строительства, и на этапе функционирования природно-технической системы. Во время строительства контроль включает в себя наблюдение за воздействиями на свойства ландшафтов в процессе сооружения геотехсистемы, а также наблюдения за осуществлением самого проекта, наблюдение за состоянием элементов внешней среды, в частности, состоянием и изменением важных для человека и биоты характеристик свойств компонентов (воздуха, воды, солнечной радиации), соотнесение полученных данных с нормативными стандартными характеристиками, выявление источников, факторов негативного воздействия, а также выдачу информации для органов управления

Очень существенно ведение системы контроля не только на проекты новых природно-технических систем, но и на уже действующие. Подсистема контроля и призвана дать своевременные сигналы о необходимости корректировок в запроектированный режим функционирования природно-технической системы с учетом происходящих изменений, что позволит рационально построить оперативное управление этой системой.

Принцип стадийности. Решения по ландшафтно-экологическому устройству территории осуществляется рядом последовательных приближений – стадий. Каждой из них соответствует определенный ранг анализируемых ландшафтов, масштаб их картографирования, содержание и детальность ландшафтно-экологической информации и направление ее анализа. Процесс проектирования крупных природно-технических систем осуществляется обычно в три стадии. На стадии схемы дается обоснование целесообразности проектирования и сооружения объекта с выявлением возможных изменений природы по данным литературных и фондовых материалов. Следующий этап – технико-экономическое обоснование объекта. Он характеризуется разработкой варианта (иногда двух-трех вариантов) проектных решений с выбором мест размещения и типов сооружений, а также составлением прогноза и оценки воздействия объекта на окружающую среду (ОВОС). На стадии технического проекта разрабатывается окончательный вариант объекта и соответствующая ему рабочая документация (расчеты, чертежи, схемы, карты и т.д.). В случае утверждения проекта этот вариант реализуется в виде природно-технической системы.


В соответствии с принципом непрерывности ландшафтно-экологического обоснование геотехсистемы не заканчивается сдачей ее проекта: непрерывно решаются вопросы, связанные с контролем, оптимизацией, уходом, необходимостью реконструкции геотехсистемы. Принцип непрерывности допускает корректировку и уточнение выводов и рекомендаций, полученных еще до ввода в действие геотехсистемы. Этот принцип предполагает возможность принятия новых природоохранных и инженерно-технических природопреобразовательных решений на разных стадиях ее эксплуатации.

Принципы ландшафтно-экологического обоснования проектирования различных природно-технических систем тесно связаны друг с другом, их учет в процессе проектирования осуществляется одновременно.









ЛИТЕРАТУРА


Основная


Беручашвили Н.Л. Геофизика ландшафта. М., 1990. – 287 с.

Витченко А.Н. Геоэкология. Мн., 2002. –100 с.

Гагина Н.В., Федорцова Т.А. Методы геоэкологических исследований. Мн., 2002. – 98 с.

Гродзинский М.Д. Основы ландшафтной экологии. Киев, 1993. – 224 с.

Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М.,1991.- 366 с.

Крауклис.А.А. Проблемы экспериментального ландшафтоведения. Новосибирск, 1979. – 233 с.

Марцинкевич Г.И., Клицунова Н.К., Мотузко А.Н. Основы ландшафтоведения. Мн., 1986. – 206 с.

Одум Ю. Экология. В 2-х т. М., 1986. Т. 1 - 326 с., т.2 – 376 с.

Охрана ландшафтов. Толковый словарь. М., 1982. – 271 с.

Преображенский В.С., Александрова Т.Д., Куприянова Т.П. Основы ландшафтного анализа. М., 1988. – 192 с.

Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск, 1978. – 319 с.

Счастная И.И. Общее ландшафтоведение. Мн., 2002. – 90 с.

Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М., 1980. – 327 с.

Чертко Н.К. Геохимия ландшафта. Мн., 1981. – 255 с.

Дополнительная


Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М., 1975. – 288 с.

Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М., 1986. –296 с.

Геоэкологические принципы проектирования природно-технических геосистем. М., 1987. – 322 с.

Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов. М., 1988. – 328 с.

Гродзинский М.Д., Шищенко П.Г. Ландшафтно-экологический анализ в мелиоративном природопользовании. Киев, 1993. –244 с.

Дьяконов К.Н. Геофизика ландшафта. Метод балансов. М., 1991. – 95 с.

Кочуров Б.И. Геоэкология: экодиагностика и эколого-хозяйственный баланс территории. Смоленск, 1999. – 154 с.

Солнцев В.Н. Системная организация ландшафтов. М., 1981. – 239 с.

Мамай И.И. Динамика ландшафтов: (Методика изучения). М., 1992.-167 с.

Реймерс Н.Ф. Экология. Теория, законы, правила, принципы. М., 1994. – 367 с.

Яцухно В.М., Мандер Ю.Э. Формирование агроландшафтов и охрана природной среды. Мн., 1995. – 122 с.

106