Біосфера та ландшафти землі. Класифікація природних екосистем біосфери на ландшафтній основі

Поняття географічна оболонка, ландшафтний простір, ландшафтна оболонка, природний територіальний комплекс, біосфера, ноосфера, вітасфера

Однією з найважливіших властивостей нашої планети як космічного тіла є ясно виражена її оболонкова будова. Починаючи від центру Землі до периферії (ближнього та далекого Космосу) послідовно змінюють один одного внутрішнє та зовнішнє ядра, нижня та верхня мантії, земна кора з базальтовим, гранітним та осадовим шарами, гідросфера з абісальною, батіальною та літоральною зонами, педосферою) і біостромом (зоною концентрації, рослин і тварин біля поверхні Землі), ландшафтна сфера, що включає кору вивітрювання, грунту, біостром і приземні шари повітря, географічна оболонка, що простягається від астеносфери до озонового екрану, і, нарешті, атмосфера з тропосферою , стратосферою, мезосферою, термосферою та екзосферою.

Все різноманіття сфер, що утворюють планету Земля, склалося в ході тривалої еволюції і розбивається на дві великі групи (табл. 1).

Таблиця. 1

Елементи структурної та функціональної груп, що утворюють планету Земля.

Друга група виникла під час взаємодії перших, тому вона називається функціональною. Характерною рисою цієї групи є те, що всі її елементи утворюються в контактних зонах і свою внутрішню структуру формують за рахунок природних тіл інших сфер, що розташовуються поблизу тієї чи іншої контактної зони.

Географічна оболонка Землі - складний природний комплекс, що виникає в зоні взаємопроникнення та взаємодії літосфери, атмосфери та гідросфери. Географічна оболонка формується під впливом сонячної енергії та характеризується розвитком органічного життя. До неї входить нижня частина атмосфери (тропосфера) (10 км), вся гідросфера, верхній шар літосфери (на материках – 4 – 5 км, на океанах 11 – 12 км), відповідний оболонці осадових порід та біосфера. Загальна потужність географічної оболонки - 20 - 35 км.

Критерієм відокремлення ландшафтного простору є спостерігається у ньому і властива лише йому інтеграція всіх станів речовини, притаманних земної поверхні: абіогенного – твердого, рідкого, газоподібного і живого. Ландшафтний простір займає ту контактну позицію в географічній оболонці, в якій найбільш тісно стуляються, пронизують один одного, здійснюють взаємний обмін речовиною та енергією літосфера, атмосфера, гідросфера та біосфера. Якщо перші три складові переважно виходять далеко за межі контактного ландшафтного простору, то біосфера, основною своєю масою сконцентрована саме в ньому. Ландшафтний простір наділяє всю нашу планету. Будучи тривимірним (об'ємним) освітою, воно водночас має «плівковий», прикордонний характер, тобто розпластано земною поверхнею.

Вперше як самостійне природне тіло ландшафтна оболонка (сфера) була виділена Воронезьким географом Федором Миколайовичем Мільковим у 1959 році. Ландшафтна оболонка є тонким шаром прямого зіткнення і енергійної взаємодії верхніх шарів земної кори, нижніх шарів тропосфери і водної оболонки Землі. Вся вона (від своєї верхньої межі до нижньої) пронизана життям і може бути визначена як біологічний фокус географічної оболонки.

Ландшафтна оболонка - місце трансформації сонячної енергії на різні види земної енергії, середовище, найбільш сприятливе у розвиток життя. Ландшафтна оболонка - це сукупність ландшафтних комплексів, що вистилають сушу, океани та льодовикові покриви.

У ландшафтну оболонку входять:

Сучасна кора вивітрювання;

Приземні шари повітря;

Рослинність;

Тварини.

За безпосередньою участю або під контролем живих організмів тут відбувається безліч процесів енергомасообміну, результатом яких стають специфічні ландшафтні тіла, які не можуть виникнути і існувати в будь-яких інших умовах.

Ландшафтна оболонка є відносно малою за обсягом частиною географічної оболонки, але вона найскладніше організована, гетерогенна, енергетично найактивніша та найважливіша в екологічному відношенні. В узагальненому вигляді її визначення може бути наступним: ландшафтна оболонка - тонкий приземний шар географічної оболонки, що представляє зону контакту і активного енерго-масообміну літосфери, атмосфери, гідросфери і біосфери, що живиться променистою енергією Сонця і енергією внутрішнього походження, зародження, розвитку та сучасного існування людства та земної цивілізації.

Ландшафтна оболонка – одна з найдавніших функціональних оболонок. Вона виникла на початку геологічного етапу розвитку Землі та була представлена ​​абіогенною корою вивітрювання, що контактує з досить тонким шаром приземної атмосфери. У результаті своєї еволюції, і з появою Землі живого речовини, ландшафтна сфера придбала складну внутрішню структуру, перейшовши у розряд біокосних систем, тобто. систем, у будові яких рівнозначну роль грають як органічна, і неорганічна матерії.

Можна виділити дві основні функції ландшафтної оболонки.

1. У її межах відбувається перетворення сонячної енергії на інші види, і навіть розсіювання цієї енергії у межах ландшафтної оболонки, а й усієї географічної оболонки загалом.

2. У межах ландшафтної оболонки створюються найбільш сприятливі умови для виникнення та існування життя.

Які вертикальні межі ландшафтної оболонки? Верхня межа ландшафтної оболонки збігається із верхньою межею приземних шарів повітря. Ці шари середньою потужністю 30-50 м знаходяться під безпосереднім впливом підстилаючої поверхні Землі. Для їхньої товщі характерні добові коливання температури та вологості повітря, добре розвинена термічна конвекція, крім того, тут спостерігаються підвищена запиленість повітря та наявність спор та пилку рослин. Потужність шару визначається характером поверхні, що підстилає. У високих широтах, де ця поверхня є досить однорідною (сніг, лід), верхня межа розташовується на висоті перших десятків метрів. У низьких широтах поверхня, що підстилає, представлена ​​вологими тропічними лісами, де тільки висота деревного ярусу досягає 70-80 м, і тому межа розташовується вже на висоті перших сотень метрів.

Нижня межа збігається з нижньою межею кори вивітрювання, яка є продуктами прямого впливу повітря, води, рослинності та тварин на гірські породи. Кора вивітрювання поширена повсюдно і варіює від кількох метрів у високих широтах до кількох десятків метрів, інколи ж сотень, у тропіках.

Таким чином, середня потужність ландшафтної оболонки дорівнює декільком десяткам метрів, причому при русі від екватора до полюсів її потужність зменшується.

Ландшафтна оболонка в ході своєї тривалої еволюції породила людство, протягом тисячоліть була колискою його цивілізації і нині є сферою проживання людини та об'єктом її праці. Згодом ландшафтна оболонка стала антропогенною, техногенною та інтелектуальною та духовною.

Цілісність ландшафтної оболонки забезпечується її внутрішнім структурою, тобто. сукупністю її частин, характером їх взаємозв'язків та взаємодії. Розрізняють три основні структурні рівні її організації:

1. Речовий (геокомпонентний);

2. Вертикальний (радіальний);

3. Латеральний (комплексний).

Речовому рівню належить важлива роль у відокремленні окремих частин (геокомпонентів) ландшафтної сфери. Геокомпоненти - це сукупність однорідних речовин за своїм хімічним, фізичним, біологічним складом. Розрізняють такі компоненти:

Гірські породи (мінерали);

Рослини;

Тварини.

За кожним із компонентів стоїть певний тип речовини. Крім того, до компонентів відносять рельєф та клімат (мікроклімат), які не мають під собою будь-якого речовинного змісту.

Геокомпоненти у ландшафтній оболонці формують чотири контрастні середовища: земну кору (гірські породи та мінерали), повітряну тропосферу (повітря) та гідросферу – у твердому (лід) та рідкому (вода) станах. У формуванні внутрішньої структури ландшафтної оболонки беруть участь в повному обсязі середовища одночасно, лише окремі їх комбінації, роз'єднані територіально.

На Землі спостерігається п'ять комбінацій прямого дотику контрастних середовищ. Комбінації відрізняються один від одного інтенсивністю та формами взаємного обміну речовиною та енергією, і, отже, у кожній з них формується особлива ландшафтна обстановка, що принципово відрізняється від інших. Внаслідок цього всередині ландшафтної оболонки формуються її особливі варіанти (табл. 2).

Таблиця 2

Комбінацій прямого дотику контрастних середовищ ландшафтної сфери

Наземний варіант формується в умовах суші, де здійснюється контакт літогенної та повітряної середовищ. Це найбільш вивчений нині варіант ландшафтної сфери.

Водний, або водно-поверхневий варіант охоплює поверхневу частину вод Світового океану і має максимальну площу серед усіх інших варіантів. Включає крім приземних шарів повітря, також верхню товщу вод океану до глибини 200 м, оскільки саме в цих межах можливий процес фотосинтезу.

Цей варіант дуже своєрідний. Тут атмосфера заміщена водою, а ґрунти – мулами. Цілком відсутнє світло. Виникає він на дні Світового океану, охоплюючи його батіальну та абісальну зони.

Земноводний варіант за сукупністю компонентів, що його утворюють, найбільш складний. Він охоплює всі поверхневі води (річки, озера та ін), морські мілководдя (до глибини 200 м), а також власне літоральну зону, що є ядром цього варіанту.

Льодовий варіант включає льодовики суші і багаторічні морські льоди. І ті, й інші - похідні кліматичних умов. Їхня основна область поширення - високі широти обох півкуль і високогір'я Землі.

p align="justify"> Вертикальна структура ландшафтної оболонки виражається через набір її ярусів, що змінюють один одного знизу вгору (від центру Землі до її периферії). При русі в цьому напрямку в межах ландшафтної сфери добре відокремлюються, але при цьому активно взаємодіють наступні горизонти, або яруси:

1) літогенний, що збігається в основному з корою вивітрювання;

2) ґрунтовий;

3) біогенний, утворений рослинами та тваринами;

4) повітряний, з органічними включеннями: спорами, пилком, комахами, птахами тощо.

Ця вертикальна структура характерна лише наземному варіанту ландшафтної сфери. В інших випадках вона має інший, різко відмінний від представленого, характер.

3. Горизонтальна структура ландшафтної оболонки пов'язана з нерівномірним розподілом сонячної радіації по поверхні Землі, а також складним речовим та гіпсометричним пристроєм її поверхні. Подібний характер горизонтальної структури виявляється у формуванні різноманітних ландшафтів.

Крім поняття «ландшафтна оболонка», у ландшафтознавстві закріпилося поняття «природний територіальний комплекс» (ПТК). Він визначається як просторово-часова система географічних компонентів, взаємозумовлених у своєму розміщенні та розвиваються як єдине ціле. ПТК характеризується сполученістю з деякою територією в рамках просторових порогових критеріїв і позначає клас природних географічних систем локальної та регіональної розмірності (рис. 2).

ПТК - ландшафтне поняття, що однозначно інтерпретується практично у всіх працях ландшафтознавців як сукупність взаємопов'язаних природних компонентів (літогенної основи, повітряних мас, природних вод, ґрунтів, рослинності та тваринного світу) у формі територіальних утворень різного ієрархічного рангу.

Ландшафтні ПТК – це саморегулюючі та самовідновлювані системи взаємопов'язаних компонентів та комплексів, що функціонують під впливом одного або декількох компонентів, що виступають у ролі провідного фактора.

Малюнок 2. Геосистема (I) та природний територіальний комплекс (ландшафт) (II) гірничого масиву

Термін «біосфера» вперше вжито Е. Зюссом в його класичній праці «Обличчя Землі» (1875), а після нього й інших дослідників, але ні досить суворого формулювання цього поняття, ні точного визначення меж біосфери, ні дослідження значення біосфери в загальній енергетиці та геохімічної роботи Землі цими авторами зроблено не було. Лише Ст.

За Вернадським, біосфера - це оболонка землі, склад якої в основних рисах зумовлений діяльністю живих істот: вся тропосфера, гідросфера, літосфера: потужністю до 30 - 40 км, населена живими організмами, а також область "колишніх біосфер", окреслена розподілом на Землі біогенних осадових порід. ; у якій сукупна діяльність живих організмів проявляється як геохімічний чинник планетарного масштабу. Це область системної взаємодії живої та відсталої речовини на планеті.

Біосфера не є лише так звана сфера життя. Речовина її складається із семи глибоко різноманітних частин:

1) жива речовина;

2) біогенне;

3) відстале;

4) біокосне;

5) радіоактивне;

6) розсіяні атоми;

7) речовина космічного походження.

Отже, біосфера поняття планетарне, широке, набагато перевершує за обсягом поле дослідження лісівника, біолога і ґрунтознавця, яке обмежується «областю життя». Тому для позначення «галузі життя» чи біогеоценотичної оболонки застосовується термін вітасфера. Частка «віта» підкреслює той факт, що цей шар населений організмами, що нині живуть. Таким чином, вітасфера (епігенема, фітогеосфера, біогеоценотична оболонка) - шар біосфери, або область життя, що включає організми, що нині живуть і залучаються ними в біологічний кругообіг частини атмосфери, гідросфери, літосфери; потужність суші до сотні метрів.

Ноосфера (ноос - розум) - це сфера землі, охоплена діяльністю людини. Нині, у зв'язку з космічними польотами межі ноосфери вийшли межі біосфери Землі .

Біосфера (від грец. «Біос» - життя, «сфера» - куля) - це область існування та поширення живої речовини. Академік У. І. Вернадський сформулював поняття біосфери так: «Біосфера є організована, певна оболонка земної кори, пов'язана із життям, та її межі обумовлені передусім полем існування життя». Він вважає, що біосфера геологічно вічна. Отже, біосфера – це найбільша екологічна система, система найвищого рангу. У сучасному стані вона охоплює нижню частину до висоти озонового шару, всю педосферу, педосферу і верхню частину літосфери до глибини поширення живих мікроорганізмів. Якщо верхня межа біосфери досить чітка, то нижня розпливчаста і змінюється не тільки від континентів, але і в межах самих континентів. У межах і під дном океанів вона обмежується температурами існування мікроорганізмів.

Біосфера Землі функціонує завдяки взаємодії з атмосферою, гідросферою та літосферою, отримуючи від них біофільтруючи речовини та хімічні сполуки, необхідні для життєдіяльності.

Наявність біосфери відрізняє Землю з інших планет. Киснева атмосфера, глобальний кругообіг, глобальні круговороти фосфору, вуглецю, азоту та їх сполук, необхідні для функціонування біосфери, існують тільки на Землі. Біота грає визначальну роль у всіх біогеохімічних процесах і циклах, що глобально протікають. Завдяки біоті забезпечується гомеостаз системи, тобто. здатність підтримувати її основні параметри у сприятливих для життєдіяльності умовах, незважаючи на зовнішні дії як природного, так і антропогенного характеру.

Основний процес утворення органічної речовини – фотосинтез. Головною метою цього процесу є створення живої речовини з неживої, що забезпечує стійке утворення найважливішого із природних ресурсів – первинної біологічної продукції.

Долю сучасної біосфери багато в чому визначив процес цефалізації. Він полягає у відокремленні голови у білатерально-симетричних тварин та зосередженні у ній органів чуття, передніх відділів центральної нервової системи, які в інших тварин знаходяться в інших частинах тіла. Для захисту цих життєво важливих органів у хребет розвинувся череп.

Біосфера виникла на ранній стадії розвитку Землі і протягом тривалої геологічної історії повільно еволюціонувала. На перших етапах (4,0-3,5 млрд. років тому) біосфера Землі складалася в основному з прокаріотних істот, серед яких головними були синьо-зелені водорості, бактерії та віруси. Їхнє існування забезпечувала відновна безкиснева атмосфера. З виникненням евкаріот суттєво змінюються функції та умови взаємодії біосфери з іншими геосферами. Протягом тривалого часу (3,5-0,65 млрд. років) спільно існували прокаріотні та евкаріотні істоти, які в основному були одноклітинними формами. Найважливішою віхою у розвитку біосфери була поява вільного кисню в атмосфері та гідросфері та поступове виникнення озонового екрану. З цього часу чільна роль переходить до багатоклітинних форм. З'являються та розселяються організми з твердим вапняним, хітиновим та крем'янистим скелетом, розвиваються різноманітні водорості та гриби.

Важливим кордоном у розвиток біосфери був ордовицький період, протягом якого рослинність поступово перемістилася на сушу, а серед водних організмів з'явилися хребетні тварини з відокремленим черепом. Близько 350 - 400 млн років тому, в девонском періоді, тварини вийшли на сушу. Протягом наступних геологічних періодів хребетні освоїли для проживання всі існуючі екологічні ніші. У тріасовому періоді з'явилися перші ссавці, які зайняли чільне становище у палеогеновому періоді, після масового вимирання динозаврової фауни 65 млн років тому. У цей час почалося виділення приматів. Близько 35-40 млн років тому виникли антропоїди. Серед них близько 5 млн років тому з'явилися гоміноїди, а всього 3,5 млн років тому виникла людина.

Біологічна різноманітність та біоіндикація

Загальна кількість організмів, що населяють Землю, дуже велика. Вважається, що Землі існують одночасно від 5 до 80 млн. видів організмів. Значну частину з них складають комахи, бактерії та віруси. Більш менш чітка таксономічна приналежність встановлена ​​всього для 1,5 млн. видів. З цього числа близько 750 000 складають комахи, 41 000 – хребетні та близько 25 000 – рослини. Інші види представлені складним набором безхребетних, грибів, водоростей та мікроорганізмів.

Різні ландшафтно-кліматичні області відрізняються одна від одної не лише якісним складом, а й числом видів. Біологічна різноманітність змінюється від полюса до екватора. Число прісноводних у тропічних екосистемах майже в 5 разів вище, ніж у помірному кліматі. У вологих тропічних лісах, наприклад, в Амазонії, на одному гектарі зустрічається до 100 видів дерев, тоді як в аридних областях тропіків їхня кількість не перевищує 30.

У морському середовищі спостерігається така сама закономірність. Так, кількість видів асцидій в Арктиці ледве перевищує 100, а в тропіках досягає 600. Біорізноманіття - основа життя на Землі і є найважливішим життєвим ресурсом. Люди використовують у їжу близько 7 000 видів рослин, але близько 90% світового продовольства створюється за рахунок всього 20 видів, з яких пшениця, жито, кукурудза та рис покривають близько половини всіх потреб. Біологічні ресурси - важливе джерело сировини для промисловості, зокрема й у медичної.

В останні десятиліття людство усвідомило важливість та корисність диких рослин та тварин. Багато з них не тільки сприяють розвитку сільського господарства, використовуються в медицині та промисловості, але й корисні для довкілля, становлячи основу природних екосистем. Біорізноманіття вважається головним фактором, що визначає стійкість біогеохімічних циклів речовини та енергії у біосфері. Велика роль організмів, які безпосередньо використовуються людиною в їжу, а також тварин фільтраторів і детритофагів, які роблять істотний внесок у кругообіг біогенних. І отже, серед величезної різноманітності організмів існують групи, які приносять користь непрямим шляхом. Багато організмів на зорі розвитку Землі зробили величезний внесок у становлення та розвиток атмосфери та клімату Землі, наприклад синьо-зелені водорості. Діяльність цілого ряду тварин і рослин є потужним стабілізуючим фактором щодо клімату.

Отже, під біорізноманіттям розуміють усі види організмів, які є складовою екологічних систем та екологічних процесів.

Біорізноманіття може розглядатися на трьох рівнях: генетичному, видовому та екосистемному. Генетичне розмаїття є особливий вид генетичної , що міститься в генах організмів, що мешкають на Землі. Видове розмаїття - це різноманітність видів, що населяють Землю. Різноманітність екосистем стосується різних довкілля, біотичних співтовариств та екологічних процесів у біосфері.

Цілий ряд органічних угруповань, груп видів та окремі види певним чином реагують на різні антропогенні навантаження. Ступінь реагування живих екосистем на антропогенне навантаження зветься біоіндикації. Функції індикатора виконують той вид, особину або групи особин, які мають вузьку амплітуду екологічної толерантності щодо будь-якого фактора.

Індикація екологічних умов проводиться на основі оцінки стану видового розмаїття, що відображає їхню здатність накопичувати хімічні елементи та сполуки, що надходять із навколишнього середовища. Причому при зростаючій забрудненості місць проживання одні види рослин і тварин можуть зникати з біоценозу (травневий жук, лишайники у промислово розвинених областях) або, навпаки, збільшувати свою чисельність (синьо-зелені водорості).

Біоіндикація - складова екологічного моніторингу (від латів. «монітор» - що нагадує, наглядає), який є системою спостереження та контролю за станом навколишнього середовища на певній території. Це здійснюється з метою раціонального використання природних ресурсів та охорони природи.

Екологічний моніторинг ґрунтується на визначенні вмісту забруднюючих речовин у повітряному, водному чи ґрунтовому середовищі. Складова частина екологічного моніторингу - біологічний, тест-об'єктами якого є живі організми та їх співтовариства.

Зростання забруднюючих речовин у повітряному, водному та геологічних середовищах може бути як природним фактором, так і обумовленим антропогенною діяльністю.

У повітряному та водному середовищах забруднюючі речовини викликають закупорку та роз'їдання газами тканин та органів дихання тварин і рослин. Несприятливі фактори середовища призводять до порушення формоутворювальних процесів, пригнічення росту, цвітіння та плодоношення у рослин. Але ступінь сприйнятливості рослин та тварин до забруднення довкілля залежить від видової приналежності.

Вважається, що біоіндикація більш точно відображає екологічну ситуацію, ніж безпосередні інструментальні спостереження та виміри.

Рослини часто використовують як тест-індикатори забруднення навколишнього середовища, особливо при викидах речовин, що містять сірку і важкі, які починають накопичуватися в асиміляційних органах. Залежно від технологічних процесів на промислових підприємствах, від яких залежить хімічний склад аерозольних та газових викидів у повітряний басейн, використовують різні види рослин та застосовують різноманітні методи досліджень – від експериментів у спеціальних камерах із заданим складом повітря до тонких фізико-хімічних методів аналізу. Важливим є визначення хімічного складу кори хвойних дерев, яка поглинає домішки і пил, що у атмосферному повітрі.

Найбільше чутливі до атмосферного забруднення нижчі рослини, зокрема лишайники. Їх використання в екологічному моніторингу зветься ліхеноіндикації. Чутливість нижчих рослин до антропогенних викидів відома з середини XIX ст., але їх стали використовувати як біоіндикатори тільки з другої половини XX ст. Дослідження, проведені в Канаді, Великій Британії та Скандинавських країнах, показали прямий зв'язок стану лишайників та ступінь концентрації в них забруднюючих речовин, зокрема важких металів та діоксидів сірки з рівнем забрудненості повітряного середовища. Серед лишайників зустрічаються види з різною чутливістю до атмосферного забруднення, але більшість видів відрізняється високим рівнем чутливості, що у сотні разів перевищує чутливість тварин і людей.

Виходячи з рівня забруднення повітряного середовища, встановленого з різних видів лишайників, складають спеціальні карти, на яких показують різний ступінь забрудненості повітря. Нерідко на таких картах, побудованих для територій із високим рівнем розвитку промисловості, відображають території, повністю позбавлені лишайникової рослинності: деякі райони Кольського півострова, Норильська тощо.

Біоіндикаційні дослідження в системі екологічного моніторингу дозволяють простежити просторовий розподіл багатьох шкідливих для здоров'я населення та природного середовища речовин на тлі загального забруднення території загалом. Отримані значення концентрації тих чи інших речовин у конкретних екосистемах можуть бути використані у моделюванні та прогнозуванні забруднення та в оцінці його екологічних наслідків при глобальному, регіональному та локальному рівнях надходження шкідливих речовин до навколишнього середовища.

Індикаторами забруднення водного середовища можуть служити водорості і макрофіти, так і окремі тварини, зокрема рачки, раки, креветки, краби. Евтрофікація води в результаті інтенсивного розмноження синьо-зелених і зелених водоростей є наслідком надходження у водоймища великого обсягу біогенних речовин і служить характерним попередженням забруднення водоймища, що почалося.

Водночас водні та наземні рослини мають унікальну фільтруючу здатність. Вони поглинають із повітря та нейтралізують у тканинах значну кількість шкідливих компонентів, що надходять у повітряний басейн від теплоенергетичних об'єктів, промислових підприємств, транспорту та сільського господарства. У водному середовищі рослини виконують середотворчі функції. Серед них важливими є фільтраційна функція, за допомогою якої затримуються та осаджуються різні механічні домішки, здійснюються переробка та засвоєння органічних речовин; поглинально-накопичувальна, коли відбувається накопичення мінеральних сполук, у тому числі і радіогенних, і детоксикаційна, завдяки якій деякі види водних рослин у процесі своєї життєдіяльності здійснюють детоксикацію шкідливих забруднювачів, що тим чи іншим шляхом надходять у водойми.

Нестійка біосфера та сталий розвиток

Протягом останніх десятиліть вченими різних напрямів дуже інтенсивно досліджуються глобальні процеси, спричинені порушенням біогеохімічних циклів, вторгненням у кліматичну систему та скороченням біорізноманіття внаслідок антропогенної діяльності. Це, так само як і проблеми лавиноподібного приросту чисельності населення, дефіцит продовольства, голод і нестача чистої питної води з усією невідворотністю порушують питання про ємність біосфери та здатність систем життєзабезпечення продовжувати виконувати свої функції в умовах зростаючого антропогенного пресу.

Як відомо, прямі та зворотні зв'язки підтримують гомеостаз. Це означає, що планетна біота управляє зв'язками між атмосферою, Світовим океаном та верхньою частиною літосфери. Цим вона підтримує та зберігає стабільність потоків речовини та енергії в біосфері. Гомеостаз має місце лише за певного високого рівня поглинання планетарною біотою сонячної енергії, можливий лише за відсутності екстремальних космічних і планетарних впливів на біосферу. Він заснований на зв'язках, руйнація яких має тригерний характер. Це означає, що жива природа та багато біокосних утворень, що підтримують гомеостатичність біосфери, виявляються крихкими, спонтанно руйнуються в ході порушення екологічного балансу силами органічної природи. Дестабілізація біосфери можлива внаслідок впливу трьох сил: космічної, геологічної та антропогенної.

В результаті досліджень біосфери з точки зору природної системи, здійсненої Г. Лавлоком (1982), який конкретизував і дещо видозмінив уявлення В.І. Лавлока про гомеостаз глобальної екосистеми, можна констатувати:

природна біота Землі влаштована таким чином, що вона здатна з найвищою точністю підтримувати придатний для життя стан навколишнього середовища;

велика потужність продукції, досягнута біотою, дозволяє їй відновлювати будь-які природні порушення довкілля у найкоротші терміни, вимірювані десятками років;

величезна потужність, що розвивається біотою Землі, таїть у собі приховану небезпеку швидкого руйнації довкілля за десятки років, якщо цілісність біоти буде порушено. При цьому встановлено, що широкомасштабне окультурення ландшафтів небезпечніше за утворення антропогенних пустель;

біосфера певною мірою здатна компенсувати будь-які обурення, вироблені людством, але у разі, якщо частка його споживання вбирається у 1% продукції біосфери;

сучасні зміни біосфери людиною, які ведуть до викиду біотою 2,3 млрд. т/рік вуглецю в атмосферу, свідчать про перехід її в нестійкий стан, про сильне порушення глобальних біогеохімічних циклів та про суттєве придушення дестабілізуючого рівноважного стану процесів її природного саморегулювання;

сучасний стан біосфери до певної міри оборотний. Вона здатна повернутися у колишній стан, що мало місце у минулому столітті, але для цього необхідно на порядок знизити споживання її природної продукції;

іншого стійкого стану біосфери немає, і за збереження чи зростанні ступеня антропогенної навантаження стійкість довкілля буде порушено і біосфера почне руйнуватися;

через інерційність демографічних процесів зростання населення Землі до 8 млрд. чол. неминучий. Однак після стабілізації на цьому рівні необхідно майже на порядок знизити кількість людей на планеті шляхом планування сім'ї, і лише в цьому випадку дестабілізована біосфера повернеться у стійкий стан саморегулювання відповідно до принципу Ле Шательє, оскільки відторгнення людиною її продукції не перевищуватиме 1% ( К. С. Лосєв та ін, 1993).

Таким чином, провідні екологи однозначно свідчать про те, що цивілізація, що стихійно розвивається, впритул підійшла до порога стійкості біосфери. Головна небезпека у тому, що антропогенні впливу призвели до порушення процесів саморегулювання біогеохімічних циклів. Тому людство постало перед екологічним імперативом: чи відновлення дикої природи лише на рівні ХІХ ст. або навіть кілька ранніх часів, або кінець світу. Третього не дано. Згідно В. Г. Горшкову, біосфера гомеостатична тільки в рамках умов дотехногенного голоцену і їй не властиві інші стійкі стани. Однак цей висновок, зроблений на основі прямого застосування методу актуалізму, потребує певних коректив. Вся історія біосфери, починаючи з ранніх етапів її виникнення та розвитку, - це безперервна низка гомеостазів та біфуркацій-катастроф (криз і революцій).

До наших днів біосфера пройшла складний та нелегкий шлях ускладнення та прискорення. На її частку випадали найрізноманітніші катастрофи, починаючи від найбільших космічних та планетарних до регіональних та локальних. Їх розвиток нерідко ставив біосферу на межу самознищення та повного розпаду. Однак щоразу завдяки внутрішній енергії біосфера з честю виходила з найскладніших ситуацій, і знову відроджувалося життя. Такі випадки у геологічній історії численні. Яскравим прикладом може бути глобальна криза біосфери, яка сталася 65 млн. років тому. Внаслідок зіткнення Землі з великим космічним тілом (астероїдом) виникла екологічна катастрофа. Змінилися газовий склад атмосфери і температури приземної частини повітря і морських акваторій, на просторах суші почалися масштабні лісові пожежі тощо. потім – похолодання, схоже на «ядерну зиму».

Порушення природного балансу було настільки значним, що призвело до загибелі великих наземних хребетних, у тому числі динозаврів. Органічний світ Землі втратив майже весь лісовий покрив. Зникли всі головоногі молюски (амоніти та белемніти), усі сімейства планктонних організмів, коралів та мшанок, 75% сімейств брахіопод, така ж кількість двостулкових та черевоногих молюсків та інших організмів. Проте за порівняно недовгий час, через 3-5 млн. років, органічне життя Землі відродилася.

Тим часом ця космічна катастрофа була все ж таки не найбільшою в історії Землі. Протягом останніх 800 млн років геологічної історії подібних космічних катастроф налічується 21. Це не лише прямі удари та вибухи астероїдів, а й падіння комет або їх прольоти поблизу Землі. Усе це фіксується історія розвитку органічного світу і відзначено великими рубежами геохронологічної шкали. Чи не впади на Землю астероїд 65 млн. років, не відбудься в цей час космічна бомбардування, невідомо, скільки мільйонів років могла тривати епоха життя динозаврів. Адже екологічну нішу динозаврів після їхнього зникнення зайняли ссавці, еволюція яких призвела до появи Homo sapiens і до того, що нині відбувається з біосферою.

Серед планетарних процесів треба відзначити регіональні за масштабами і глобальні за ступенем впливу вулканічні виверження, гігантські зіткнення літосферних плит і такі скромні порівняно з ними процеси, як великі заледеніння і міжльодовики. Щоправда зміна льодовикових періодів міжльодовиками, як і і різкі зниження температур, викликали появи заледенінь, були результатом космічних причин, зокрема пов'язані з прильотом комет, і з астрономічними циклами.

Зв'язок четвертинних льодовикових епох і міжльодовиковий з астрономічними циклами М. Міланковича в даний час є загальновизнаним. Цей вчений пов'язує настання льодовикових епох із змінами трьох параметрів земної орбіти: ексцентриситету, тобто ступеня відхилення орбіти від кругової, нахилу земної осі (кута між віссю та перпендикуляром до площини орбіти) і часу проходження Землею перигелія, тобто. близького розташування Землі від Сонця. На кожен із перелічених параметрів впливає тяжіння Місяця та інших планет. Ексцентриситет досягає максимальних значень через кожні 92 тис. років, цикли коливань нахилу земної осі та часу проходження перигелію періодично повторюються через кожні 41 тис. та 21 тис. років відповідно.

Кінцевим результатом змін становища Землі на орбіті стосовно є циклічні зміни літньої інсоляції у високих широтах за умов відносного сталості радіаційного балансу загалом. У високих широтах такої зміни достатньо істотного зниження середньорічних температур, які спричиняють появу і саморозвиток льодовикових покривів на рівнинах і плоскогір'ях і гірських льодовиків. У свою чергу, такі величезні за масштабами зміни безпосередньо дестабілізують біосферу, яка щоразу докладає величезних зусиль щодо додаткової витрати енергії та речовини для того, щоб спочатку пристосуватися до незвичних ситуацій, що виникають, а потім вийти з кризових або критичних ситуацій.

У геологічній історії Землі гляціоери різної тривалості відбувалися принаймні шість разів, і щоразу зростання кріосфери звужував розвиток біосфери та порушував її гомеостаз. Порушувався не лише температурний режим земної поверхні, що викликав міграції чи зміни у способі життя тварин та рослин. Він приводив у тому числі і до суттєвого скорочення біомаси, а отже, порушував біологічний кругообіг речовин. Порушувався й гідрологічний цикл. У льодовикові епохи знижувався вологообмін між океаном і атмосферою, падало вміст вологи в атмосфері, а отже, скорочувалася складова парникового ефекту. Внаслідок розвитку кріосфери на значних площах суттєво збільшувалося альбедо земної поверхні та знижувався радіаційний баланс, а все це ще більше посилювало ефект вихолоджування планети.

Активний вулканізм, особливо при значному викиді пірокластичного матеріалу в атмосферу, певним чином знижував альбедо атмосфери, але викид значної кількості вуглекислоти, навпаки, сприяв посиленню парникового ефекту.

Як у разі негативного (вихолоджування), так і позитивного розвитку планетарних подій, коли з'являлася велика кількість сприятливих для життєдіяльності організмів ландшафтів, біосфера успішно справлялася з труднощами і продовжувала розвиватися.

Однак зовсім інший сценарій можливий при антропогенному впливі, якщо фактором деструкції стане криогенно-гляціальна дія, спричинена людиною. Воно може виникнути при ядерному конфлікті та масштабному використанні ядерних пристроїв. Це спричиняє явище, описане як «ядерна зима». І тут порушиться енергозабезпеченість Землі, а кріосфера отримає планетарне поширення, тобто. Земля може перетворитися на нову крижану планету.

Порівняння сучасних умов з палеогеографічними, тобто з фізико-географічними умовами геологічного минулого, свідчать про те, що сучасна дестабілізація біосфери хоч і унікальна за походженням, але далеко не перша. Однак це зовсім не означає, що біосфера навіть у її сучасному стані здатна перенести ще серйозніші впливи з боку сучасної цивілізації.

Сучасна ситуація надзвичайна ще й тим, що вона накладається на умови природного гомеостазу в біосфері, і тому розвиток може вважатися односпрямованим. Явища як дестабілізуючого, і сприятливо що розвивається характеру дають деяку стабілізацію у розвитку, але головне у тому, які явища пересилають.

У сучасній біосфері екологічні ресурси відновлюються в повному обсязі. Однак біосфера має ще одну унікальну якість. Перебуваючи у дестабілізованому стані, вона не повністю втрачає свої екологічні функції. Жива речовина здатна акумулювати енергію, що розсіюється неорганічними джерелами, і при цьому перерозподіляти її знову в навколишній простір таким чином, що кісна середовище, в основному неорганічна, перетворюється на фактор прогресивного збільшення функціонального і статичного потенціалу живої природи. Працюючи він, живе речовина змінює дію процесів у неживої природі (З. П. Горшков, 1998). Таким чином, у біосфері відбуваються процеси, що відновлюють гомеостаз.

З часу виникнення біосфера постійно взаємодіє з Космосом. Ця взаємодія випливає із тривалості розвитку біосфери, яка існує на Землі майже 4 млрд. років, та постійного збільшення біорізноманіття та біологічних функцій живої речовини.

Ці два чинники свідчать про дивовижну стійкість біосфери, про певну обмеженість масштабів впливу на біосферу неорганічної природи, про прискорення космічного на біосферу, принаймні протягом фанерозойської історії. На думку провідних екологів, для вироблення науково обґрунтованої стратегії сталого розвитку та оптимальних умов виживання людства необхідно встановити такі пріоритети (С. П. Горшков, 1998):

вищий – еколого-економічна оптимізація природно-антропогенних та антропогенних систем. Від успіхів реалізації найвищого пріоритету залежить і вирішення демографічної проблеми; високий - охорона природних систем та біорізноманіття. В умовах поєднання демографічної, соціально-економічної та екологічної криз повинні бути пріоритетнішими цілі, що захищають людину і природу одночасно.

Лекція 1. Місце ландшафтознавства

Серед наук про Землю. Ландшафтознавство та геоекологія

Місце ландшафтознавства серед наук про Землю. Ландшафтознавство та геоекологія.

Співвідношення понять «географічна оболонка», «ландшафтна оболонка, біосфера».

Визначення терміну «ландшафт», «природно-територіальний комплекс (ПТК)» та «геосистема».

Екосистема та геосистема.

Ландшафтознавство – частина фізичної географії, що входить до системи фізико-географічних наук (загальне землезнавство, країнознавство, палеогеографія, приватні фізико-географічні науки), що становить ядро ​​цієї системи.

Ландшафтознавство, об'єктом вивчення якого є ландшафтна сфера, має свою низку ландшафтознавчих наук: загальне ландшафтознавство, морфологія ландшафтів, геофізика ландшафтів, геохімія ландшафтів, ландшафтне картографування.

Найтісніший зв'язок ландшафтознавство має з приватними фізико-географічними науками (геоморфологією, кліматологією, гідрологією, ґрунтознавством та біогеографією).

Крім власних географічних дисциплін, до ландшафтознавства близькі інші науки про Землю, особливо геологія, геофізика та геохімія. Так виникли науки геофізика ландшафту (вивчає енергетику геосистем) та геохімія ландшафту (вивчає міграції хімічних елементів у ландшафті)

Окрім цього ландшафтознавство спирається на фундаментальні природні закони, встановлені фізикою, хімією та біологією.

Розберемо останній аспект цієї теми – зв'язок ландшафтознавства та геоекології. Термін "екологія" в буквальному перекладі з грецької означає "наука про місце проживання". Він був запропонований ще в 1866 німецьким біологом Ернстом Геккелем і став застосовуватися для характеристики взаємини рослин і тварин з навколишнім природним середовищем. Потім в рамках біології зародилося вчення про екологію, яке стало швидко розвиватися на основі дослідження взаємовідносин організмів і середовища, угруповань і популяцій цих організмів, а з 30-х років минулого століття - і екосистем як природних комплексів, що складаються з сукупності живих організмів і навколишнього середовища. Дещо пізніше, з 50 - 60-х років XX століття, до екологічних стали відносити всі проблеми взаємини людського суспільства та навколишнього середовища. Екологія вийшла за рамки біології та перетворилася на міжпредметний комплекс наукових напрямів. Класичну екологію стали пропонувати називати біоекологією. Зважаючи на те, що термін "екологія" став багатозначним, додавання до нього кореня "гео" підкреслює зв'язок з географією. Термін "геоекологія" виник на Заході у 30-х роках минулого століття. Хоча інтерес географії до подібної проблематики виник набагато раніше. Власне, саме географія з самого початку свого виникнення займалася вивченням довкілля людей, взаємовідносинами людини і природи.

З радянських географів першим звернув увагу на необхідність дослідження взаємозв'язків географії та екології акад. В.Б. Сочава у 1970 році. Поступово склалося і сучасне уявлення про геоекологію, як про складову частину великого міждисциплінарного комплексу екологічних проблем та сфери перекриття географії та екології. Геоекологію можна визначити як науку, що вивчає незворотні процеси та явища в природному середовищі та біосфері, що виникли внаслідок інтенсивного антропогенного впливу, а також близькі та віддалені в часі наслідки цих впливів.

Виходячи з цього визначення геоекології, її зв'язок з ландшафтознавством бачиться насамперед у наступному. Ландшафтознавство вивчає будову, морфологію, динаміку природних ландшафтів, а геоекологія вивчає реакцію природних систем у відповідь на антропогенний вплив, використовуючи досягнення ландшафтознавства. Проте між геоекологією та ландшафтознавством можна побачити і область перекриття інтересів, т.к. окрім природних, в курсі ландшафтознавства вивчаються і природно-антропогенні ландшафти, створені за безпосередньої участі людини. До теперішнього часу вчення про геоекологію не можна вважати сформованим. Існує ще багато неясностей у визначенні її завдань та кордонів та у формуванні понятійного апарату.

Співвідношення понять

"географічна оболонка", "ландшафтна оболонка", "біосфера

Термін "географічна оболонка" запропонував академік О.О. Григор'єв у 30-х роках минулого століття. Географічна оболонка - особлива природна система, в якій взаємодіють і перебувають у єдності земна кора, гідросфера, атмосфера та біосфера. При більш розгорнутому визначенні під географічною оболонкою (ГО) розуміють складну, але впорядковану ієрархічну систему, що відрізняється від інших оболонок тим, що матеріальні тіла в ній можуть перебувати в трьох агрегатних станах - твердому, рідкому та газоподібному. Фізико-географічні процеси у цій оболонці протікають під впливом як сонячної, і внутрішніх джерел енергії. При цьому всі види енергії, що надходять до неї, зазнають трансформації та частково консервуються. У межах ГО відбувається безперервна та складна взаємодія, обмін речовиною та енергією. Це відноситься і до живих організмів, що її населяють. Верхню та нижню межі географічної оболонки різні вчені проводять по-різному. Згідно з найбільш загальноприйнятою точкою зору, верхня межа ГО збігається з озоновим шаром, розташованим на висоті 20 - 25 км. Нижній кордон ГО поєднують із кордоном Мохоровичича (Мохо), що відокремлює земну кору від мантії. Розташована межа Мохо у середньому глибині 35 -40 км, а під гірськими масивами - глибині 70 - 80 км. Отже, потужність географічної оболонки становить 50-100 км. Згодом були пропозиції щодо заміни терміна "географічна оболонка". Так, А.Г. Ісаченко (1962) запропонував назвати географічну оболонку епігеосферою (епі - поверх), підкреслюючи, що це зовнішня земна оболонка. І.Б. Забєлін терміном "біогеносфера" підкреслював її найважливішу особливість - життя в оболонці. Ю.К. Єфремов (1959) запропонував географічну оболонку називати ландшафтною.

Нами прийнято, що ландшафтна оболонка (сфера) не тотожна географічній, а має вужчі рамки. Ландшафтна оболонка (сфера) -найбільш вагома частина географічної оболонки, що знаходиться біля земної поверхні на контакті атмосфери, літосфери та гідросфери, своєрідний фокус згущення життя (Ф.Н.Мільков). Ландшафтна оболонка є якісно новою освітою, яку не можна віднести до жодної зі сфер. У порівнянні з ГО ландшафтна оболонка дуже тонка. Її потужність від кількох десятків метрів до 200 – 250 м і залежить від потужності кори вивітрювання та висоти рослинного покриву.

Ландшафтна оболонка відіграє у житті. Всі продукти органічного походження людина одержує з ландшафтної оболонки. За межами ландшафтної оболонки людина може бути лише тимчасово (у космосі, під водою).

З поняттям біосфери ви вже знайомі. Основні моменти, що стосуються зародження, становлення цього терміна та самого вчення про біосферу дуже добре висвітлені у посібнику Б.В. Пояркова та О.В. Бабаназарової "Вчення про біосферу" (2003). Нагадаю лише, що саме слово "біосфера" вперше з'явилося у працях Ж.-Б. Ламарка, але він вкладав у нього зовсім інший зміст. Термін біосфера пов'язав із живими організмами австрійський геолог Е. Зюсс у 1875 році. Лише у 60-х роках минулого століття видатним російським ученим В.І. Вернадським було створено струнке вчення про біосферу як сферу поширення життя та особливоюоболонка нашої планети.

За В.І. Вернадському, біосфера - це загальнопланетарна оболонка, та область Землі, де існує або існувало життя і яка зазнала і зазнає її впливу. Біосфера охоплює всю поверхню суші, всю гідросферу, частину атмосфери та верхню частину літосфери. Просторово біосфера укладена між озоновим шаром (20 – 25 км над поверхнею Землі) та нижньою межею поширення живих організмів у земній корі. Положення нижньої межі біосфери (приблизно 6 - 7 км углиб земної кори) менш виразно, ніж верхньої, т.к. наші знання про сферу поширення життя поступово розширюються і примітивні живі організми знаходять на глибинах, де, як передбачалося, їх бути не повинно через високі температури гірських порід.

Таким чином, біосфера займає практично той самий простір, що і географічна оболонка. І цей факт деякими вченими розглядається як основа для сумнівів у доцільності існування самого терміна "географічна оболонка", були пропозиції об'єднати ці два терміни в один. Інші вчені вважають, що географічна оболонка та біосфера – різні поняття, т.к. у понятті біосфера увага акцентується на активній ролі живої речовини. Аналогічна ситуація і з ландшафтною оболонкою та біосферою. Багатьма вченими ландшафтна оболонка сприймається як рівне біосфері поняття.

Безперечно, термін "біосфера" має більшу вагу для світової науки, використовується в різних галузях знання і знайомий кожній більш менш освіченій людині на відміну від терміна "географічна оболонка". Але щодо дисциплін географічного циклу представляється доцільним використовувати обидва цих поняття, т.к. Термін "географічна оболонка" передбачає рівну увагу до всіх сфер, що входять до її складу, а при вживанні терміна "біосфера" акцент спочатку робиться на вивчення живої речовини, що не завжди справедливо.

Важливим критерієм поділу цих сфер може бути час їхнього виникнення. Спочатку виникла географічна оболонка, потім диференціювалася ландшафтна сфера, після чого біосфера стала набувати все більшого впливу серед інших сфер.

3. Визначення термінів "ландшафт",

"природно-територіальний комплекс (ПТК)" та "геосистема"

Термін "ландшафт" має широке міжнародне зізнання.

Слово "ландшафт" запозичене з німецької мови (land-земля, schaft - взаємозв'язок). В англійській мові це слово позначає картину природи, французькою - відповідає слову "пейзаж".

У наукову літературу термін "ландшафт" був введений в 1805 німецьким географом А. Гомменером і означав сукупність оглядаються з однієї точки місцевостей, укладених між найближчими горами, лісами та іншими частинами Землі.

В даний час є 3 варіанти трактування змісту терміну "ландшафт":

1. Ландшафт - загальне поняття, аналогічне таким, як ґрунт, рельєф, організм, клімат;

2. Ландшафт - реально існуюча ділянка земної поверхні, географічний індивід і, отже, вихідна територіальна одиниця у фізико-географічному районуванні;

За всіх відмінностях визначень ландшафту з-поміж них є подібність у найголовнішому - визнання ландшафтних взаємозв'язків між елементами природи в реально існуючих на земної поверхні комплексах.

Ландшафт -відносно однорідна ділянка географічної оболонки, що відрізняється закономірним поєднанням її компонентів та явищ, характером взаємозв'язків, особливостями поєднання та зв'язків дрібніших територіальних одиниць (Н.А.Солнцев). Природні компонентиосновні складові природних систем (від фації до ландшафтної оболонки включно), взаємопов'язані між собою процесами обміну речовиною, енергією, інформацією. Під природними компонентами розуміють:

1) маси твердої земної кори;

2) маси гідросфери (поверхневі та підземні води на суші);

3) повітряні маси атмосфери;

4) біоту – спільноти організмів;

Таким чином, ландшафт п'ятикомпонентний. Часто замість мас твердої земної кори як компонент називають рельєф, а замість повітряних мас - клімат. Це цілком припустимо, але пам'ятаймо, що і рельєф, і клімат є тілами матеріальними. Перше - це зовнішня форма землі, а друге - сукупність певних метеорологічних характеристик, що залежать від географічне розташування території та особливостей загальної циркуляції атмосфери.

Вченому - ландшафтознавцю для характеристики ландшафту необхідні відомості з геоморфології, гідрології, метеорології, ботаніки, ґрунтознавства та ін приватних географічних дисциплін. Таким чином, ландшафтознавство "працює" на інтеграцію географічних знань.

Природно-територіальний комплекс (ПТК)можна визначити як просторово-часову систему географічних компонентів, взаємозумовлених у своєму розміщенні та розвиваються як єдине ціле.

ПТК має складну організацію. Він характерна вертикальна ярусна структура, яку створюють компоненти, і горизонтальна, що з природних комплексів нижчого рангу.

У багатьох випадках терміни "ландшафт" та "природно-територіальний комплекс" взаємозамінні та є синонімами, але є й відмінності. Зокрема термін "ПТК" не використовується при фізико-географічному районуванні, тобто. не має ієрархічної та просторової розмірності.

Термін ПТК, на відміну ландшафту, значно рідше використовується як загальне поняття.

1963 року В.Б. Сочава запропонував назвати об'єкти, вивчені фізичної географією, геосистемами. Поняття “геосистема” охоплює весь ієрархічний ряд природних географічних єдностей – від географічної оболонки до її елементарних структурних підрозділів. Геосистема - ширше поняття, ніж ПТК, т.к. останнє стосується лише окремих частин географічної оболонки, її територіальним підрозділам, але з поширюється на ГО загалом.

Таке співвідношення геосистеми та ПТК є наслідком того, що поняття системи має ширший характер, ніж комплекс.

Система -сукупність елементів, що у відносинах і зв'язках між собою і утворюють певну цілісність, єдність. Цілісність системи також називають емерджентністю.

Кожен комплекс є система, але не про кожну систему можна сказати, що вона є комплексом.

Щоб говорити про систему, достатньо мати хоча б два об'єкти, з якими існують будь-які взаємини, наприклад, ґрунт – рослинність, атмосфера – гідросфера. Один і той самий об'єкт може брати участь у різних системах. Різні системи можуть перекриватися, і в цьому проявляється зв'язок різних предметів та явищ. Поняття "комплекс" (з латів. "сплетіння, дуже тісне з'єднання частин цілого") передбачає не будь-який, а суворо певний набір взаємозалежних блоків (компонентів). До ПТК повинні входити деякі обов'язкові компоненти. Відсутність хоч одного з них руйнує комплекс. Достатньо уявити собі ПТК без геологічного фундаменту або без ґрунту. Комплекс може бути лише повним, хоча з метою наукового дослідження можна вибірково розглядати приватні зв'язки між компонентами у будь-яких поєднаннях. І якщо елементи системи можуть бути ніби випадковими один по відношенню до іншого, то елементи комплексу, принаймні природно-територіального, повинні перебувати в генетичному зв'язку.

Будь-який ПТК можна назвати геосистемою. Серед геосистем існує своя ієрархія, рівні організації.

Ф.М. Мільков розрізняє три рівні організації геосистем:

1) Планетарний- Відповідає географічній оболонці.

2) Регіональний – фізико-географічні зони, сектори, країни, провінції та ін.

3) Локальний – відносно прості ПТК, з яких побудовано регіональні геосистеми – урочища, фації.

Геосистема та ПТК характеризуються рядом властивостей та якостей.

Найважливіша властивість будь-якої геосистеми – її цілісність . З взаємодії компонентів виникає якісно нову освіту, яка могла б виникнути при механічному складанні рельєфу, клімату, природних вод тощо. Особлива якість геосистем - їхня здатність продукувати біомасу.

Своєрідним "продуктом" наземних геосистем і одним із яскравих проявів їхньої цілісності служить ґрунт. Якби сонячне тепло, вода, материнські породи та живі організми не взаємодіяли між собою, то ніякого ґрунту не було б.

Цілісність геосистеми проявляється в її відносній автономності та стійкості до зовнішніх впливів, у наявності об'єктивних природних кордонів, упорядкованості структури, більшій тісноті внутрішніх зв'язків порівняно із зовнішніми.

Геосистеми відносяться до категорії відкритих систем, це означає, що вони пронизані потоками речовини та енергії, що зв'язують їх із зовнішнім середовищем.

У геосистемах відбувається безперервний обмін та перетворення речовини та енергії. Усю сукупність процесів переміщення, обміну та трансформації енергії, речовини, а також інформації в геосистемі можна назвати її функціонуванням. Функціонування геосистеми складається з трансформації сонячної енергії, вологообігу, геохімічного круговороту, біологічного метаболізму та механічного переміщення матеріалу під дією сили тяжіння.

Структурагеосистеми – складне поняття. Її визначають як просторово-часову організацію або як взаємне розташування частин та способи їхнього з'єднання.

Просторовий аспект структури геосистеми полягає у впорядкованості взаємного розташування її частин. Розрізняють структуру вертикальну (чи радіальну) ігоризонтальну (чи латеральну). Але поняття структури передбачає непросто взаємне розташування складових частин, і навіть методи їх з'єднання. Відповідно, розрізняють дві системи внутрішніх зв'язків ПТК - вертикальну, тобто. міжкомпонентну, та горизонтальну, тобто. міжсистемну.

Приклади вертикальних системоутворюючих зв'язків (потоків) у геосистемі:

1) Випадання атмосферних опадів та їх фільтрація у ґрунт та ґрунтові води.

2) Взаємозв'язок між вмістом хімічних елементів у ґрунтах і ґрунтових розчинах і в рослинах, що на них ростуть.

3) Осадження різних суспензій на дні водойми.

Приклади горизонтальних потоків речовини в геосистемі:

1) Водний та твердий стік різних водотоків.

2) Еолове перенесення пилу, аерозолів, спор, бактерій і т.д.

3) Механічна диференціація твердого матеріалу вздовж схилу.

У поняття структури геосистеми слід включити і певний закономірний набір її станів, які ритмічно змінюються у межах певного інтервалу часу (сезонні зміни). Цей відрізок часу називається характерним часом геосистемиі ним є один рік: мінімальний проміжок, протягом якого можна спостерігати всі типові структурні елементи та стан геосистеми.

Усі просторові та часові елементи структури геосистеми становлять її інваріант. Інваріант -це сукупність стійких характерних рис системи, що дозволяє відрізнити цю систему від інших. Ще коротше можна сказати, що інваріант – це каркас чи матриця ландшафту (А.Г.Ісаченко).

Наприклад, для Середньоруської височини характерний тип урочищ карстових воронок. Інваріантом цього типу урочиш є його діагностична ознака – різко виражена натериторії замкнута негативна форма рельєфу як конусоподібної вирви.

Ці карстові воронки можуть бути утворені у відкладах крейди або у вапняках, можуть бути залісненими або покриті лучною рослинністю. У цих випадках ми маємо різні варіантиабо різновиди одного і того ж інваріанту - урочища карстових вирв.

У процесі функціонування видові варіанти можуть змінити один одного - крейдяна лійка, що не заросла рослинністю, трансформуватися в лучно-степову, а лучно-степова в лісову, інваріант же при цьому (карстова лійка як така) залишиться незмінним.

Але за певних умов спостерігається зміна інваріанту. Внаслідок замулювання карстова вирва в одному випадку може перетворитися на озеро, в іншому - на неглибоку степову западину. Але ця зміна інваріанту означає зміну одного типу урочищ іншим. У локальних геосистем розмірності урочища чи фації інваріантом найчастіше є літогенна основа.

Динаміка геосистеми- Зміни системи, які мають оборотний характер і не призводять до перебудови її структури. До динаміки відносять головним чином циклічні зміни, що відбуваються в рамках одного інваріанту (добові, сезонні), а також відновлювальні зміни станів, що виникають після порушення геосистеми зовнішніми факторами (в т.ч. господарською діяльністю людини). Динамічні зміни свідчать про певної спроможності геосистеми повертатися до вихідного стану, тобто. про її стійкість. Від динаміки слід відрізняти еволюційні змінигеосистеми, тобто. розвиток . Розвиток - спрямоване (незворотне) зміна, що веде до корінної перебудови структури, тобто. до появи нової геосистеми Прогресивний розвиток притаманний всім геосистем. Перебудова локальних ПТК може відбуватися в очах людини - заростання озер, заболочування лісів, виникнення ярів, осушення боліт тощо.

У процесі розвитку ПТК проходять 3 фази. Перша фаза – зародження та становлення – характеризується пристосуванням живої речовини до субстрату, причому вплив біоти на субстрат невеликий. Друга фаза - активний і сильний вплив живої речовини на умови його місцеперебування. Третя фаза - глибока трансформація субстрату, що веде до появи нового ПТК (за К.В. Пашкангом).

Крім внутрішніх причин, нарозвиток ПТК впливають і зовнішні: космічні, загальноземні (тектоніка, загальна циркуляція атмосфери) та місцеві (вплив сусідніх ПТК). Сукупна діяльність зовнішніх і внутрішніх факторів призводить врешті-решт до зміни одного ПТК іншим.

Великий вплив на ПТК почала надавати людська діяльність. Це призводить до того, що ПТК змінюються, з'явився навіть термін природно-антропогенний комплекс (техногенний комплекс), в якому поряд із природними компонентами з'являється суспільство та явища, пов'язані з його діяльністю. В даний час ПТК нерідко розглядають як складну систему, що складається з двох підсистем: природної та антропогенної.

З розвитком ідей про вплив людини на довкілля виникла концепція природно-виробничої геосистеми, де пов'язано вивчаються природна та виробнича складові в природно-антропогенних ландшафтах. Тут людина розглядається у соціальній, культурній, економічній та техногенній сферах.

Екосистема та геосистема

Одна з особливостей сучасної географії – її екологізація, особлива увага до вивчення проблем взаємодії людини та природного середовища.

Екосистема - будь-яке співтовариство живих істот та його довкілля, об'єднані в єдине функціональне ціле з урахуванням взаємозалежності між окремими екологічними компонентами. Екосистеми вивчаються екологією, що входить до дисциплін біологічного циклу. Вирізняють мікроекосистеми (кічка на болоті), мезоекосистеми (луг, ставок, ліс), макроекосистеми (океан, континент), є також глобальна екосистема – біосфера. Часто екосистема розглядається як синонім біогеоценозу, хоча біогеоценоз - частина біосфери, однорідна природна система функціонально взаємопов'язаних живих організмів з абіотичного середовища.

В результаті активної господарської діяльності товариства відбуваються значні зміни екосистем та перетворення їх на техногенні (осушені болота, підтоплені землі, вирубані ліси).

Природна система, що вивчається географією, називається геосистемою - Особливого роду матеріальної системою що складається з природних та соціально-економічних компонентів, території.

Екосистема та геосистема мають подібності та відмінності. Подібність полягає в однаковому складі біотичних та абіотичних компонентів, що входять в обидві ці системи.

Відмінності цих систем виражаються у характері зв'язків. У геосистемі зв'язок між компонентами рівнозначні, тобто. однаково вивчаються рельєф, клімат, води, грунт, біота. В екосистемі закладено ідею про принципову нерівність компонентів, що входять до неї. У центрі вивчення екосистеми рослинні та тваринні спільноти та всі зв'язки в екосистемі вивчаються по лінії рослинні та живі спільноти – абіотичний компонент природи. Зв'язки між абіотичними компонентами залишаються поза увагою.

Інша відмінність екосистеми від геосистеми у тому, що екосистема хіба що безрозмірна, тобто. не має суворого обсягу. В екосистемі розглядається і барліг ведмедя, нора лисиці, водоймище. За такого широкого та невизначеного обсягу деякі категорії екосистем можуть не збігатися з геосистемами.

Остання відмінність може виявлятися у цьому, що у геосистемі на відміну екосистеми з'являються нові компоненти, такі як населення, господарські об'єкти та інших.

Повітряні маси та клімат.

Природні води та стік.

Урочища та подурочища.

4. Географічна місцевість як найбільша морфологічна частина ландшафту.

Планетарний, регіональний та локальний рівень геосистем.

Природні системи можуть бути утвореннями різної розмірності, або дуже широкими, складно влаштованими, аж до ландшафтної оболонки, або порівняно незначними за площею і одноріднішими внутрішньо. Всі природні геосистеми за своїми розмірами та складністю пристрою поділяються на три рівні: планетарні, регіональні та локальні.

До планетарного рівня геосистем відноситься географічна оболонка в цілому, материки, океани та фізико-географічні пояси. Так, Шубаєв у своїй книзі із загального землезнавства диференціює географічну оболонку на материкові та океанські промені: три материкові - Європейсько-Африканський, Азіатсько-Австралійський, Американський і три океанські - Атлантичний, Індійський і Тихоокеанський. Далі він розглядає географічні пояси. Інші географи (Д.Л. Арманд, Ф.Н. Мільков) починають планетарний рівень геосистем рахувати з ландшафтної оболонки (сфери), далі йдуть географічні пояси, материки, океани. Геосистеми планетарного рівня є галуззю наукових інтересів загального землезнавства.

Регіональний рівень геосистем включає фізико-географічні країни, області, провінції, у деяких географів фізико-географічні пояси, зони, підзони. Всі ці одиниці вивчаються в рамках курсів регіональної фізичної географії та ландшафтознавства.

Локальний рівень геосистем включає природні комплекси, як правило, приурочені до мезо- і мікроформ рельєфу (ярам, ​​балкам, річковим долинам) або їх елементам (схилам, вершинам, днищам). З ієрархічного ряду геосистем локального рівня виділяються фації, урочища та місцевості. Ці геосистеми є предметом вивчення ландшафтознавства, особливо його розділу, що стосується морфології ландшафту.

Основним джерелом отримання нової інформації про ПТК є польові дослідження, у центрі яких є ландшафт. Але конкретних індивідуальних ландшафтів Землі безліч. За приблизними підрахунками їхня загальна кількість має виражатися п'яти- або шестизначною цифрою. Що ж сказати про місцевості, урочища, фації! Тому, як і будь-яка інша наука, географія не може обійтися без класифікації об'єкта, що вивчається. В. час широко прийнятою вважається така угруповання геосистем, в якій зверху вниз перераховується кілька геосистемних таксонів (рангів) і кожен нижчестоящий входить структурним елементом у вищестоящий. Такий спосіб упорядкування об'єктів називається ієрархія (Від грец. "Служові сходи").

Регіональні геосистеми

(фізико-географічні провінції, області та країни)

Основним об'єктом вивчення у курсі регіональної фізичної географії є ​​фізико-географічна країна. Фізико-географічна країна - це велика частина материка, що відповідає великій тектонічній структурі і досить єдина в орографічному відношенні, що характеризується кліматичною єдністю (але в широких межах) - ступенем континентальності клімату, кліматичним режимом, своєрідністю спектра зональності широтної на рівнинах. А в горах – системою типів висотної поясності. Країна займає площу в кілька сотень тисяч або мільйонів квадратних кілометрів. Прикладами фізико-географічних країн Північної Євразії є Російська рівнина. Уральська гірська країна, Західно-Сибірська рівнина, Альпійсько-Карпатська гірська країна. Усі країни можуть об'єднуватись у дві групи: гірські та рівнинні.

Наступною географічною одиницею в ієрархії геосистем є фізико-географічна область - частина фізико-географічної країни, що відокремилася головним чином у неоген-четвертичне час під впливом тектонічних рухів, материкових зледенінь, з однотипним рельєфом та кліматом та своєрідним проявом горизонтальної зональності та висотної поясності. Прикладами фізико-географічних областей є Мещерська низовина. Середньоруська височина. Окско-Донська низовина, степова зона Російської рівнини, зона тайги Західно-Сибірської рівнини, Кузнецко - Алтайська область.

Далі при районуванні території виділяють фізико-географічну провінцію - частина області, що характеризується спільністю рельєфу та геологічної будови, а також біокліматичними особливостями. Зазвичай провінція збігається з великою орографічною одиницею: височиною, низовиною, групою гірських хребтів та ін.

Фізико-географічний (ландшафтний) район - порівняно велика, геоморфологічно та кліматично відокремлена частина провінції, у межах якої зберігаються цілісність та специфіка ландшафтної структури. Кожен район відрізняється певним поєднанням форм мезорельєфа з характерним для них мікрокліматом, ґрунтовими різницями та рослинними угрупованнями. Район є нижчою одиницею регіонального рівня диференціації географічної оболонки. Приклади: Ковальська улоговина, Салаїр, Гірська Шорія, Кузнецький Алатау.

При аналізі картографічних матеріалів було обчислено зразкові розміри геосистем різного рівня. Загалом, що стоїть ієрархічна ступінь геосистеми, то більше вписувалося її площа (табл. 2).

Таблиця 2

Зразкові розміри геосистем різних рангів на рівнинних територіях

Вертикальну потужність геосистем В.Б. Сочава оцінює наступними величинами:

Фація – 0,02 – 0,05 км

Ландшафт -1.5-2,0 км

Провінція – 3,0 – 5,0 км

Фізико-географічний пояс – 8,0 – 18,0 км

Однак у таких оцінках багато невизначеного, т.к. немає комплексних даних і навіть теоретично досить чітко розроблених критеріїв для встановлення як верхньої, так і нижньої меж геосистем різних ієрархічних рівнів.

Ландшафтна зональність.

3. Географічна секторність та її вплив на регіональні ландшафтні структури.

4. Висотна поясність як чинник ландшафтної диференціації.

I. Ерозійно-денудаційні розчленовані низькогір'я з широкими плоскими вододілами, куполоподібними вершинами або окремими сплощеними валами з темнохвойними та змішаними лісами на гірсько-лісових бурих, рідше дерново-підзолистих ґрунтах.

24. Темнохвойні та змішані ліси на гірничо-лісових дерново-підзолистих, підзолистих та бурих ґрунтах.

25. Темнохвойними лісами на гірсько-лісових бурих, рідше дерново-підзолистих ґрунтах.

ІІ. Поверхні водороздільні з широкими опуклими і гребенеподібними вододілами, зі скелями, вершинами з рідкісними змішаними (ялицево-кедрово-дрібнолистяними) лісами на гірсько-лісових бурих ґрунтах.

26. Ялицево-кедрові, березово-кедрові ліси на гірсько-лісових бурих ґрунтах.

27. кедрово-ялицеві ліси з березою на гірсько-лісових бурих і гірських дерново-підзолистих ґрунтах.

Д. Річкові долини.

I. Террасовані долини складені піщано-галечниково-валунним, суглинисто-гравійно-гальковим матеріалом з согровими та вербово-топольовими лісами, що чергуються з заплавними луками, чагарниками та болотами на алювіально-лугових та болотних ґрунтах.

28. модрина-ялинові ліси на торф'яно-глейових ґрунтах, у поєднанні із заболоченими березовими, ялиново-березовими лісами (сограми) на торф'яно-глеєвих, перегнійно-глейових ґрунтах.

29. поєднання дрібнолисно-хвойних лісів, боліт, чагарників, лугів на дерново-лугових, торф'яно-перегнійних, місцями торф'яно-глеєвих ґрунтах.

30. різнотравно-злакові луки, що чергуються з вербовими та топольовими лісами на алювіальних дернових та лугових ґрунтах.

31. трав'яні, мохові болота із поєднанням заболочених лісів на перегнійно-торф'янистих ґрунтах.

32. Кордон Кемеровської області

33. Кордон ландшафтів

Середньогірські екзараційні та ерозійно-денудаційні ландшафти.

Гляціальні ландшафти в Алатаусько-Шорському нагір'ї займають відносно невеликі площі. У цьому гірському районі виявлено 91 льодовик загальною площею 6,79 км 2 . Ареал поширення льодовиків простягається від гори Великий Таскил на півночі до Терень-Казирського хребта на півдні Кузнецького Алатау в межах Тегір-Тиського гірського масиву. Льодовики розташовуються групами, утворюючи окремі осередки заледеніння, які, своєю чергою, можна об'єднати у райони. Північний - льодовики біля гори Великий Таскил загальною площею 0,04 км 2 . Центральний - льодовики біля гори Хрестова, гори Середній Каним, гори Великий Каним, гори Чекс загальною площею 2,65 км 2 . Південний - льодовики, що лежать на північ і південь від гірського масиву Тигіртіш загальною площею 4,1 км 2 .

Основна фізико-географічна особливість Кузнецького Алатау – надзвичайно низький рівень гіпсометричного розміщення гляціальних ландшафтів. Більшість їх розташовано на висоті 1400-1450 м. деякі льодовики закінчуються на висоті 1200-1250 м. У південному районі окремі льодовики спускаються до 1340-1380 м. Найбільш низько залягають присклонові льодовики. Деякі їх розташовуються в межах верхньої межі лісу. Льодовики Кузнецького Алатау лежать нижче, ніж у інших внутрішньоконтинентальних гірських районах північної півкулі тієї ж широті.

Визначальний чинник існування гляціальних ландшафтів Кузнецького Алатау – вітровий перерозподіл та метелева концентрація снігу на підвітряних схилах гір. Льодовики займають підвітряні уступи нагірних терас, підвітряні схили за великими майданчиками вододілів і платоподібних вершин, формуються в карах і на затінених стінах, біля підніжжя крутих схилів і в ерозійно-нивальних улоговинах. У Кузнецкому Алатау льодовики не спускаються в долини, а розташовуються на схилах, тому найпоширеніший тип льодовиків у цьому районі – схиловий.

Існування сучасних льодовиків на Кузнецкому Алатау пояснюється сукупністю сприятливих для зледеніння кліматичних та орографічних фактів.

Екологія значно розширила сферу своїх досліджень і в даний час розглядає закономірності екосистеми у зв'язку з географією та діяльністю людини. Звідси виникають загальні геоекологічні закономірності лише на рівні біосфери.

Основу географічних закономірностей становлять рельєф, єдність (цілісність) біосфери, збереження рівноваги в природі, зональність та азональність, полярна асиметрія та обмін речовин.

У 1974 р. відомим американським екологом Б. Коммонер перераховані закономірності були об'єднані в чотири закони:

1. Все пов'язане з усім.Невеликий зсув в одному місці екологічної системи призводить до непередбачених наслідків усієї екосистеми.

2. Ніщо не зникає безвісти і не зникає в нікуди.Речовина вступає в обмін речовин і переходить із однієї форми до іншої.

3. Природа знає краще.Людина знає, що, " поліпшуючи " природу, може порушити у ній закономірності розвитку.

4. За все доводиться платити.Людина, безоплатно і безграмотно використовуючи природні ресурси, забруднює повітря, воду, грунт. Має бути межа безгосподарної діяльності. Усі дії людини на рівних умовах мають вирішуватися на користь природи. Майбутнє біосфери безпосередньо залежить від розуму людей, що живуть у ній. Тільки зберігаючи якість довкілля, людина може захистити себе як біологічний вигляд.

Другий шлях збереження людства - це можливість пристосування до несприятливих умов середовища. За біологічними законами природи у разі відсутності названих двох умов людське суспільство поступово зникне. Тому збереження рівноваги планети, вивчення закономірностей єдності географічної оболонки допомагають здійснювати життєві процеси у межах біосфери.

Біосфера- область дослідження екології, найбільша екологічна система земної кулі. Для глибшого вивчення географічної оболонки та біосфери зупинимося на деяких геоекологічних поняттях.

Біосфера- сприятливе середовище існування живих організмів Землі. Площі її простягаються від невеликих нір, гнізд птахів та мурашників до великих долин, біоценозів та екосистем (рис. 64).

Рис. 64. Квітка - місце проживання метелика

Географічна оболонка- єдина територіальна система, що займає весь зовнішній шар земної кулі. Вона охоплює всі складові біосфери. Загальна глибина географічної оболонки становить 35–40 км.

Будова, характеристика та область дослідження географічної оболонки та біосфери подібні, це взаємодоповнюючі одна одну системи. Хоча біосфера поступається географічній оболонці за обсягами і розмірами, в ній зосереджені всі організми, що живуть нині на Землі. Дві великі екосистеми є об'єктом вивчення екології. Термін "географічна оболонка" введений у науку А. А. Григор'євим (1932), а "біосфера" - Е. Зюсс (1875).

Однією з основних властивостей географічної оболонки є неоднорідність простору. Просторовий розподіл земної кори – результат тривалих та складних геобіологічних процесів. Наприклад, основний показник географічної оболонки – геосистеми, або природні ландшафти.

Екосистеми- природний комплекс, утворений сукупністю живих організмів та безперервним потоком речовин та енергії на Землі.

Розміри і біомаса екосистеми можуть бути різними - від невеликих до величезних територій. Вони охоплюють надземну (атмосфера), підземну (літосфера) та водну (гідросфера) життєві середовища. Наприклад, поняття "екосистема" застосовується, починаючи від краплі води до океану. За своєю природою екосистеми поділяються на природні та антропогенні.

Одна з основних властивостей "екосистеми" – різноманітність розмірів. Найвищою, глобального масштабу, екосистемою є біосфера. Прості екосистеми (біогеоценози) характеризуються відносною однорідністю. Як єдина екосистема взаємодіють у ній рослинні угруповання, тваринний світ, фізико-географічні умови, а також постійний потік енергії та обмін речовин.

Біогеоценоз відповідає географічному поняттю "фація". Наприклад: екосистеми беріз, долин, степів тощо.

Основні властивості, характерні для екосистеми, - це кругообіг речовин і стійкість біологічної продуктивності.

Геосистема (географічна система)- єдиний комплекс природних компонентів, що розвиваються у тісному взаємозв'язку у часі та просторі та взаємодоповнюють один одного як матеріальна система. Хоча геосистема та екосистема близькі між собою, геосистеми в порівнянні з екосистемами охоплюють виробничі, територіальні комплекси та сферу поширення виробничих місць.

Вища природна система географічної оболонки – це ландшафт (рис. 65, 66).

Рис. 65. Гірські луки

Рис. 66. Окжетпес. Гірський ландшафт

Ландшафт- території, однорідні за походженням та історії розвитку, що володіють єдиним географічним періодом формування, одноманітними ґрунтом, рельєфом, кліматом, гідротермічними умовами, біоценозом.

Між екосистемами та геосистемами (ландшафти) існують схожість та відмінності. В основі – поняття, що описують природні комплекси. Але екосистема немає твердих територіальних кордонів, вони умовні. Наприклад, ліси Чарина, Або, екосистема Жетисуського (Джунгарського) Алатау та ін.

У межах географічної оболонки виділяють ландшафтне середовище. Це шар землі, що охоплює рослинний та тваринний світ, нижні шари повітря, надземні та підземні води. Тільки в цьому шарі створено сприятливе середовище для всіх живих організмів. Якщо ландшафтне середовище в зоні тундри займає 5-10 м, то в тропічних зонах досягає 100-150 м. Основні причини цього пов'язані з розвитком рельєфу та товщиною органічного шару.

Отже, у чому основні відмінності геосистеми від екосистеми? Геосистема виконує поліцентральну функцію, а екосистема – біоцентральну, де основу складають живі організми.

Повне наукове визначення географічних ландшафтів дав та описав їх відомий російський вчений П. П. Семенов-Тян-Шанський.

За його систематикою розрізняють первинний, частково природний, культурний та відновлюючий ландшафти.

Якщо взяти сучасні ландшафти з прикладу Казахстану, можна зустріти природні, антропогенні і культурні ландшафти.

Природні ландшафти- Цілинні природні комплекси, де, можливо, не ступала нога людини. Такі ландшафти в Казахстані можна зустріти в районі високих гір, у степових пустельних та напівпустельних природних зонах.

Антропогенні ландшафти- це змінені землі, пов'язані з впливом людини на природні комплекси безпосередньо і опосередковано, наприклад поява пасовищ дома вирубаних лісів. Іноді такі антропогенні ландшафти можна відновити. Але неписьменне використання ландшафтів людиною перетворює їх на пустелі і такири. За науковими даними, найбільші екосистеми пустель планети Сахара, Гобі, Такламакан, Середньої Азії – результат безпосереднього чи опосередкованого впливу людини. Сюди можна віднести тисячі гектарів непридатних земель Центрального Казахстану, райони Арала, Південного Казахстану зі схильними до ерозії грунтами (рис. 67).

Рис. 67. Пріаральські землі, схильні до ерозії

Найбільша екосистема земної кулі-біосфери (сфера життя). Її еволюція розвитку та майбутнє пов'язані тільки із Землею. Заслуга створення цілісного вчення про біосферу належить академіку В. І. Вернадському (1863–1945).

Основи його вчення про біосферу, викладені 1926 р. у книзі "Біосфера", зберігають своє значення і в сучасній науці.

У книзі вчений досліджував розвиток, формування та майбутнє життя у біосфері, де основною рушійною силою життя є енергія Сонця. У цілому нині освіту, розвиток та обмін речовин у біосфері розглядаються з погляду виникнення органічних речовин.

Географічні оболонки. Екосистеми. Геосистеми. Ландшафт.

1. Географічна оболонка та біосфера – взаємодоповнюючі єдині екосистеми.

2. Існують природні закономірності розвитку географічної оболонки та біосфери.

3. Закони Б. Коммонера.

1. Що стосується географічних закономірностей?

2. У чому значення законів У. Коммонера?

3. Що таке природна рівновага?

1. Який загальний опис біосфери та її рушійної сили?

2. Що включає географічна оболонка?

3. Які види екосистеми ви знаєте?

1. У чому подібність та відмінність гео- та екосистем?

2. Назвіть типи ландшафту та його функції.

3. Чи є майбутнє у непридатних для використання земель?

Класифікації природних систем біосфери базуються на ландшафтному підході, оскільки екосистеми – невід'ємна частина природних географічних ландшафтів, що утворюють географічну (ландшафтну) оболонку Землі. Біогеоценози (екосистеми) утворюють на поверхні Землі так звану біогеосферу,є основою біосфери, яку В. І. Вернадський називав «плівкою життя», а В. Н. Сукачов – «біогеоценотичним покривом».

«Біогеоценотичний покрив» В. Н. Сукачова – це не що інше, як низка природних екосистем, що становлять просторові (хорологічні) одиниці (частини, елементи) біосфери. Ці одиниці, як правило, збігаються своїми кордонами з ландшафтними елементами географічної оболонкиЗемлі.

Ландшафт– природний географічний комплекс, де всі основні компоненти (верхні горизонти літосфери, рельєф, клімат, води, грунту, біота) перебувають у складному взаємодії, утворюючи однорідну за умов розвитку єдину систему.

Ландшафтний підхід в екології має насамперед велике значення для цілей природокористування. За походженням виділяють два основні типи ландшафтів – природний та антропогенний.

Природний ландшафтформується виключно під впливом природних факторів та не перетворений господарською діяльністю людини. Спочатку виділяли такі природні ландшафти:

– геохімічний– позначає ділянку, виділену на основі єдності складу та кількості хімічних елементів та сполук. Інтенсивність їх накопичення в ландшафті або, навпаки, швидкість самоочищення ландшафту можуть бути показниками його стійкості до антропогенних впливів;

– елементарний ландшафтпозначає ділянку, складену певними породами, що знаходяться на одному елементі, рельєфу, в рівних умовах залягання ґрунтових вод, з однаковим характером рослинних асоціацій та одним типом ґрунтів;

– ландшафт, що охороняється,на якому в установленому порядку регламентовано або заборонено всі або окремі види господарської діяльності.

Однак, як вважають багато вчених, зараз на суші переважають антропогенні ландшафти або, принаймні, за поширеністю вони дорівнюють природним.

Антропогенний ландшафт– це колишній природний ландшафт, перетворений господарською діяльністю настільки, що змінено зв'язок його природних компонентів. Сюди відносяться ландшафти:

– агрокультурний (сільськогосподарський)– рослинність якого значною мірою замінена посівами та посадками сільськогосподарських та садових культур;

– техногенний,структура якого зумовлена ​​техногенною діяльністю людини, пов'язаної з використанням потужних технічних засобів (порушення земель, забруднення промисловими викидами тощо); сюди ж входить ландшафт індустріальний,що утворюється внаслідок на середовище великих промислових комплексів;

– міський (урбаністичний) – збудівлями, вулицями та парками.

Межі географічної (ландшафтної) оболонки Землі збігаються з межами біосфери,але оскільки географічну оболонку входять і ділянки, де немає життя, можна умовно приймати, що біосфера входить до її складу. Фактично ж – це нерозривне єдність, що свідчить і ландшафтний підхід виділення типів природних екосистем. Одним з таких прикладів служить класифікація за Р. X. Уіттекер, використана ним при оцінці продуктивності екосистем земної кулі (табл. 7.1).

Таблиця 7.1 Первинна біологічна продуктивність екосистем земної кулі (по Р. X. Уіттекер, 1980)

Головне джерело енергії для ландшафтної оболонки, як і для бісфери, – сонячна радіація.Для біосфери сонячна енергія – це насамперед «рушій» біогеохімічних циклів біофільних елементів та головний компонент фотосинтезу – джерела первинної продукції. Як очевидно з табл. 7.1, продуктивність біосфери складається з продуктивності різних природних екосистем (одночасно та енергій ландшафтів).

Але енергія Сонця, забезпечуючи цю продуктивність, становить лише 2–3% від усієї його енергії, що досягла поверхні Землі. Решта сонячної енергії витрачається на абіотичне середовище, якщо не вважати досить активну участь її в процесах фізико-хімічного розкладання, опаду та ін. Але абіотичні фактори визначають разом з біотичними еволюційний розвиток організмів та гомеостаз екосистем. У свою чергу – рослинний та тваринний світ – настільки потужні природні компоненти, що можуть впливати на навколишнє середовище та «переробити його під себе», створюючи певне мікросередовище (мікроклімат). Усе це свідчить у тому, що жива природа існує у єдиному енергетичному полі всього ландшафту. Про це говорить і розподіл первинної продукції, на суші та в океані (рис. 7.1; Бігон та ін, 1989).

Як видно із рис. 7.1, продуктивність різних типів екосистем далеко ще не однакова і займають вони різні за величиною території планети. Відмінності в продуктивності пов'язані з кліматичною зональністю, характером довкілля (суша, вода), з впливом екологічних факторів локального порядку їх. п., відомості про які викладаються нижче при характеристиці природних екосистем як хорологічних одиниць біосфери, які класифіковані на принципах так званого біомного підходу. За Ю. Одумом (1986), біом– «велика регіональна та субконтинентальна екосистема, що характеризується будь-яким основним типом рослинності чи іншою характерною рисою ландшафту».

Маючи ці уявлення, Ю. Одум запропонував таку класифікацію природних екосистем біосфери (на рис. 7.2 – світовий розподіл біомів):

I. Наземні біоми.

Тундра:арктична та альпійська.

Бореальні хвойні риштування.

Листопадний ліс помірної зони.

Степ помірної зони.

Тропічні степи та савани.

Чапарраль -райони з дощовою зимою та посушливим літом.

Пустеля:трав'яниста та чагарникова.

Напіввічнозелений тропічний ліс:виражений вологий і сухий сезони.

Вічнозелений тропічний дощовий ліс.

І. Типи прісноводних екосистем

Лентичні (лат. lentes– спокійний):озера, ставки тощо.

Лотичні (лат. lotus - омиваючий):річки, струмки, джерела.

Заболочені угіддя:болота та болотисті ліси.

ІІІ. Типи морських екосистем

Відкритий океан (пелагічний).

Води континентального шельфу (прибережні води).

Райони апвеллінгу(родючі райони із продуктивним рибальством).

Естуарії(Прибережні бухти, протоки, гирла річок, солоні марші тощо. буд.

Кордони поширення біомів визначаються ландшафтними компонентами материків, в назві, як правило, домінуюча рослинність (лісовий, чагарниковий тощо). У водних екосистемах рослинні організми не домінують, тому за основу взяті фізичні ознаки довкілля («стояча», «текуча» вода, відкритий океан тощо).

Як видно з вищесказаного, біом – це екосистема, яка збігається своїми кордонами з ландшафтами регіонального рівня (рис. 7.2). Він складається з тих же компонентів, що і ландшафт, але головний компонент його – біота, і основна увага тут приділяється процесам, що створює органічну речовину, та біохімічному кругообігу речовин.