Закономірності організації ландшафтних фацій (оптимізація і конструктивне використання)

Організація геотопічних систем проявляється у впорядкованості, узгодженості їх складових. Таке становище не є статичним. В його межах виникають процеси і властивості, що у кінцевому підсумку приводять до зміни, а часто і знищення такого стану і виникнення вже іншого в рамках тієї ж організації систем. Виникають різні рівні організації, які самі виступають в якості причини і наслідку їх розвитку. Тому об'єктивне існування топічних ландшафтних систем є складною сукупністю реальних відношень рівнів організації. М.Д.Гродзинський (1993) розглядає поняття ландшафтно-екологічної амплітуди. Для територіальних систем фаціального рівня дане поняття набуває двох значень. Зовнішня ландшафтна амплітуда - діапазон впливу оточуючих ландшафтних систем, до якого пристосовані геосистеми певного виду. Фактично такий дозований вплив виступає інваріантним показником. Його зміна вбік збільшення або зменшення обов'яково приводить до порушення інваріанту комплексу і подальшої трансформації самої системи. При цьому на її місці виникає комплекс, для якого нова за інтенсивністю амплітуда зовнішнього впливу буде інваріантною. Внутрішня ландшафтна амплітуда - це діапазон складності структури внутрішніх зв'язків, що притаманний певному динамічному стану геосистеми.

З підвищенням рівня організації фізичних об'єктів посилюється автомізація речовини і полей у просторово-часовому відношенні (Круть, 1978). В фаціальних системах речовинно-структурні елементи складають їх тіло, а енергетичні поля, пов'язані з цими елементами, виходять за межі систем і відповідають за просторову вбудованість, рівновагу з ландшафтним оточенням. Це своєрідний механізм організації просторової стійкості комплексів.

Важливим принципом просторової організації топічних територіальних систем є доцільна впорядкованість обміну речовиною та енергією з оточуючими ландшафтними комплексами. Ця впорядкованість проявляється в наявності і властивостях зони зовнішнього оточення комплексу: її ширині, ритмічності, абсолютних показниках. Завдяки доцільному впорядкуванню структур, функцій і процесів масенергообміну створюються умови для реалізації принципа інтеграції (Солнцев,1986) топічних систем. В її основі знаходиться підпорядкування частин цілому - така взаємодія частин і цілого при якій підтримується інтеграція на двох рівнях: внутрішньосистемному і міжсистемному. В першому випадку інтегрують структурні елементи комплексів, в другому - комплекси між собою. Наслідком міжсистемної інтеграції може бути "вибраковка" окремих комплексів з наступним їх знищенням і заміною іншими. Поняття структури рівнозначно поняттю впорядкованості, когерентності. Під просторовою когерентністю, в даному випадку, розуміється взаємно скорельоване (в просторі і часі) розташування структурних елементів в системі. Дана відповідність проявляється між різними структурними частинами ландшафтних систем як по горизонталі, так і по вертикалі. Сюди відносяться розміри і "спеціалізація" - поділ функцій. Важливою закономірністю при цьому виступає той факт, шо співвідношення площ стійкого центру та зони зовнішньої неоднорідності в межах топічних ландшафтних систем одного виду при нормальних ритмах функціонування є величиною сталою.

Виникнення будь-якої природної територіальної системи не відбувається випадково. Найчастіше це наслідок необхідного розвантаження комплексів. Властивості такого нового утворення з стадії зародження корелюються його ландшафтним оточенням. Більше того, вже на самому початку в його структуру закладається програма швидкості здійснення динамічних змін, тобто система виникає вже з існуючою програмою. Дана програма міцно вбудовується в існуючі програми оточуючих територіальних єдностей. Мета - досягнення найбільш врівноваженого стану поєднаного існування. Рушійна сила - система речовинно-енергетичних та інформаційних горизонтальних потоків між поєднаними ландшафтними системами.

Інший важливий принцип організації топічних ландшафтиних систем - доцільне впорядкування обміну речовиною та енергією з своїм ландшафтним оточенням. Такі системи чітко і швидко реагують на будь- яку зміну в оточенні, але цей імпульс найчастіше не досягає центральної частини комплексу і нейтралізується в межах зони зовнішньої неоднорідності, або перехідної смуги, які при цьому виконують роль своєрідного "буфера" між оточуючими комплексами і стійким центром.

Однією з основних закономірностей організації природних об'єктів В.І.Вернадський (1975) вважав принцип симетрії. Проявляється симетрія в територіальних комплексах у вигляді просторової впорядкованості їх структурних складових. Це відбиток співвідношення внутрішніх і зовнішніх сил, які діють в даному просторі за певний інтервал часу (Солнцев, 1981). Явище симетрії і дисиметрії - це прояви двох взаємодіючих факторів: геометричної структури первинного енергетичного каркасу і специфіки взаємозв'язків між поєднаними територіальними системами, розгорнутими в часі. Розглядається симетрія зв'язків, кількості енергії, рівноваги. При цьому, симетрія може носити як міжсистемний, так і внутрішньосистемний прояв. В межах ландшафтних фацій наслідками симетрії виступають закономірності внутрішньої диференціації біометричних показників, снігової маси, вологості і температури приземної частини атмосфери, грунту тощо. Поскільки до структурних елементів симетрії входять ландшафтні вузли, лінія симетрії обов'яково повинна через них проходити, при цьому сумарне значення досліджуваного параметру у виділених сегментах симетрії наближене. Складніша ситуація в територіальних об'єктах з великою кількістю вузлів. В такому разі кількість сегментів симетрії дорівнює кількості зовнішніх ландшафтних вузлів. Симетрія встановлюється між всіма сегментами. В даному випадку в межах стійкого центру утворюється своєрідний вузол симетрії. Виникнення реальних ландшафтних систем і подальший їх розвиток завжди пов'язаний з перебуванням у неврівноваженому середовищі, яке має власну симетрію. Система поєднаних взаємодіючих територіальних комплексів намагається відновити врівноважений стан симетрії. Не дивлячись на вимогу врівноваженості, спонтанний розвиток ситем пріоритетним ставить власну симетрію поля - пряма залежність з вимушеним ускладненням ландшафтними фаціями складності власної внутрішньої структури. Невідповідність симетрії оточення дійсній симетрії комплексу приводить до включення механізму його трансформації. Важливою реальністю прояву симетрії в топічних системах є її мінливість в часі. "Дисиметрія творить явища", - цей висновок П.Кюрі говорить про те, що виникнення дисиметрії обов'язково включає механізми по відновленню стану рівноваги або самої симетрії, або її оточення, або обох одночасно. Достатньо умовно викреслюється замкнуте коло подій: рівновага (умовна) - явище - дисиметрія - явище - рівновага. Таким чином, спостерігається тісний зв'язок між геометричною і часовою симетріями.

Процеси саморегулювання є надзвичайно важливими для нормального функціонування територіальних систем. Саморегулювання - система процесів у вигляді речовинно-енергетичних зв'язків, що носять інформаційний характер між сполученими природними територіальними комплексами. Вони спрямовані на підтримання динамічної рівноваги між ними. Зв'язки між територіальними єдностями при саморегулюванні носять відцентрово-зовнішній характер. Програми перспективної еволюції природних комплексів, скоректовані процесами саморегулювання, спрямовані на виконання комплексом двох основних функцій: стабілізацї його внутрішньої структури і витримання в часовому і функціональному аспектах еволюційних змін. Перше відбувається шляхом активізації від'ємних зворотніх зв'язків в межах топічних ландшафтних систем, спрямованих на ліквідацію деструктивних явищ, друге - шляхом переходу з одного динамічного стану в інший з чітко узгодженими термінами. Здійснюється це процесами самоорганізації ландшафтних об'єктів, під якими необхідно розуміти сукупність процесів в межах певного природного територіального комплексу, спрямованих на зв'язок між його структурними частинами з метою реалізації спільної програми. Зв'язки між територіальними єдностями в процесі самоорганізації носять зовнішньо-доцентровий характер.

8.Антропогенні модифікації топічних ландшафтних систем.

Різниця в дії антропогенних і природних факторів полягає в тому, що антропогенні фактори, на відміну від природних, практично завжди, ігнорують функціональний стан територіальних систем, а також наявну рівновагу між ними. Але на цьому відмінності практично закінчуються.Всі фактори діють одночасно, формуючи блок дестабілізації, який, в свою чергу, здійснює навантаження певної інтенсивності на структуру зв'язків природних систем. Якщо навантаження не перевищують динамічних можливостей комплексу,то через певний проміжок часу система його гасить. Якщо система перевантажується, порушується її інваріант. Як наслідок, комплекс руйнується і на його місці виникає інший (або інші) з якісно відмінною системою зв'язків. Механізм такої дії з природними факторами впливу і антропогенними абсолютно однаковий. При цьому, антропогенно модифікованими можуть вважатись тільки ті системи, які внаслідок антропогенного втручання не встигли повернутись до стану рівноваги з навколишнім середовищем.

Своєрідний захисний механізм в системі зворотніх від'ємних зв'язків мають антропогенно модифіковані фаціальні системи. В них дія від'ємних зворотніх зв'язків приводить до виникнення проміжкового стану комплексу, який послуговує ліквідації антропогенного навантаження. Тільки після цього комплекс повертається до нормального режиму функціонування.Внаслідок антропогенного втручання, як правило, значно ускладнюється структура зв'язків в межах територіального комплексу. Це фактично приводить до перескакування системи через декільеа динамічних станів. При цьому система досягає стану розвитку значно скорше, а її структура знаходиться в положені квазістабілізвції (Петлін,1998). Таке становище поступово приводить до дестабілізації структури зв'язків системи і до її трансформації. В кінцевому підсумку система з антропогенно модифікованими зв'язками має зменшений характерний час. При цьому, втрачений час найчастіше використовується для введення в систему поєднаних ландшафтних комплексів проміжкової системи. В антропогенно модифікованих топічних ландшафтних системах інколи спостерігається ефект потенційного лавинного процесу (Петлін, 1993). Пов'язаний він з тим, що ландшафтна система характеризується певними темпами динамічного (програмного) розвитку. Дана характеристика існує нарівні із стійкістю і складністю структури комплексу. Виникає систуація при якій оточення вимагає дедалі глибших перетворень, а людина втримує систему у певному стані. Врешті-решт брак у людей потрібного запасу енергії, або невчасне її застосування веде до руйнівного вибуху процесів. Природна система за дуже короткий проміжок часу відновлює рівновагу з своїм ландшафтним оточенням. Відбувається це не через серію проміжкових станів, а лавиноподібно. Наслідком такого явища є повне руйнування антропогенних елементів.

ВИСНОВКИ

Виявлені основні закономірності організації ландшафтних фацій. Вони полягають в наступному:

1. Основу сутності топічних систем складає розкриття їх як природних територіальних комплексів структурні частини яких об'єднані між собою і з своїм ландшафтним оточенням безперервним енергетичним обміном, який контролює і підтримує їх врівноваженість. Такі системи утворені своєрідною емерджентною матерією, постійно мінливою в часі і просторі. При цьому, зберігається нерівнозначність ландшафтоформуючих компонентів-факторів, що добре прослідковується в реалізації принципа компонентно-ресурсної підпорядкованості. Вертикальна цілісність геосистем скріплюється системою контактних прошарків.

2. Безпосередньо внутрішню структуру систем крім вже відомих (відносно однорідного стійкого центру і зони неоднорідного оточення) складають: перехідна зона - внутрішньотопічна структурна одиниця розташована між стійким центром і зоною зовнішньої неоднорідності, послуговує додатковим захисним засобом першого; ландшафтні вузли (зовнішні) - структурні одиниці міжфаціальної взаємодії в межах просторового поєднання в одній точці трьох і більше ландшафтних систем; вузли-дублери - структурні одиниці систем, що виникають в межах просторового поєднання двох сегментів зони зовнішньої неоднорідності і стійкого центру; зона взаємного простору - структурні елементи перекриваючої міжфаціальної взаємодії з оберненими структурами, що функціонують як квазіврівноважена результуюча інваріантних властивостей взаємодіючих систем; ландшафтні вузли утворені перекриваючою міжфаціальною взаємодією з оберненими структурами; зона внутрішньої нестабільності - надзвичайно локалізований внутрішньотопічний структурний елемент, що виникає в умовах існування перекриваючої міжфаціальної взаємодії вузлового характеру.

3. Значну роль в структурній організації топічних систем відвграє принцип спввідношення внутрішньотопічних структурних складових - співвідношення площ стійкого центру та зони зовнішньої неоднеорідності в межах систем одного виду при нормальних ритмах функціонування є величиною сталою.

4. Відносна рівновага систем пов'язана з певною "демократичністю" контролюючого механізму в якості якого виступає оточення. Останнє не задає конкретного фізіономічного стану,а ставить вимогу щодо спрямованості, інтенсивності і якості речовинно-енергетичного обміну між ним і системою. Всі стани які задовільняють цим вимогам будуть врівноваженими. Багаторівневі ієрархічні системи відзначаються асортативною рівновагою. Під якою розуміється поступова (еволюційна) зміна видового складу систем нижчих морфологічних рівнів у вищому, при якому зберігається баланс речовинно-енергетичного та інформаційного обміну. Для самої появи нових ландшафтних систем тісної взаємодії між компонентами природи недостатньо. Необхідною умовою виступають взаємовідношення між вже існуючими територіальними об'єктами. Якщо внаслідок їх функціонування виникає необхідність розвантаження, відбувається поділ певної системи, або виникнення нової в її межах. Механізм, який забезпечує відносну врівноваженість систем є зовнішньо-неоднорідний просторово-збалансований і неврівноважено-врівноважений. Даний механізм тісно пов'язаний з проинципом сусідства - у одновидових ландшафтних систем існує близький набір оточуючих ландшафтних комплексів, який виконує спрямовано контролюючу і формуючу роль щодо властивостей певної частини внутрішніх структурних елементів (оточення) територіальних єдностей через процеси вбудованості. З особливостями оточення пов'язаний механізм виникнення та реалізації програми життєдіяльності фаціальних комплексів. Навіть механізм їх саморегулювання являє собою систему процесів у вигляді речовинно-енергетичних зв'язків, що носять інформаційний характер між сполученими топічними комплексами, спрямованих на підтримання динамічної рівноваги між ними. При цьому зв'язки носять відцентровозовнішній характер.

5.Контролюючим фактором інваріантно можливих змін в топічних системах виступає механізм ландшафтних амплітуд. При цьому, в значній мірі фактором стабілізації є механізм від'ємних зворотніх зв'язків. Всі ці закономірності реалізовуються в механізмі самоорганізації систем, під якою розуміється сукупність процесів в межах певного територіального об'экту, спрямованих на зв'язок між його структурними частинами з метою реалізації спільної програми. Зв'язки при самоорганізації носять зовнішньодоцентровий характер.

6. Часова організація топічних ландшафтних систем проявляється у періодичних, циклічних і ритмічних змінах які діють одночасово. Одні з них містять цілі серії інших. Зміни завжди проявляються у вигляді мінливості станів систем, границями яких є періоди встановлення стабільного співвідношення параметрів їх структури і її дестабілізації. Явище інваріантної складності структури фаціальних об'єктів є фактично набором функціональнеих складових структур в межах характерного динамічного часу. Безпосередньо просторово-часова організація систем є взаемопов'язаною сукупністю структур з функціональним часом існування в межах мінімального динамічного часу з поступальними еволюційними змінами обмеженими характерним динамічним часом. Сама можливість реалізувати комплексом свій потенціал в часі і просторі залежить від співвідношення усереднених функціонального і мінімального динамічного часу з характерним динамічним часом.

7. Системно-структурними ознаками стійкості топічних ландшафтних систем виступають: цілісний характиер параметру, ієрархічна підпорядкованість, адаптованість щодо середовища, саморегуляція. Основним механізмом при цьому виступає вимога загального врівноваження відносин між всіма структурними елементами взаємодіючих ландшафтних систем.

8. Формування ознак дискретності і континуальності ландшафтних границь залежить від взаємодії балансу переміщення речовини та енергії між поєднаними системами та часових станів в яких ці об'єкти знаходяться. Притаманна їм і бар'єрність у вигляді бар'єрів-мебран. В якості останніх виступають і межі зовнішньої неоднорідності та стійкого центра, а також перехідної зони.

9. Закономірності виникнення такого явища як симетрія і дисиметрія в фаціальних системах пов'язана з існуванням прадавнього енергетичного каркасу Землі. В даних системах існує індивідуальний вид такого явища - симетрія внутрішніх зв'язків.

10. Конструкція антропогенно модифікованих ландшафтних систем з позицій оптимізації повинна підпорядковуватись принципу еквівалентності, за яким територіальна структура, яка повинна виникнути внаслідок людської діяльності, за своїми просторово-часовими, функціональними зв'язками була еквівалентною попередній структурі. В таких системах механізм стабілізуючих зворотніх від'мних зв'язків має своєрідний проміжковий стан комплексу, який послуговує ліквідації самого антропогенного навантаження. Можливості просторво-часової мінливості антропогенно модифікованих систем у порівнянні з системами в спонтанному режимі функціонування в чотири рази зменшені, що приводить до існування таких комплексів в стані квазістабільності.

Описані закономірності є каркасом нового напрямку ландшафтознавства - топології ландшафту, які відкривають можливості для подальших досліджень і узагальнень.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

Монографії, брошури

1. Прикладне ландшафтознавство: Науково-практичний посібник / К.: ІСДО.- 1993.- 92 с.

2. Закономірності організації ландшафних фацій.- Одеса: Маяк.- 1998,- 240 с.

Статті

3. Вивчення взаємодії ландшафтних комплексів і техногенних утворів на натурних моделях // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр.-1978.- вип.11: Природні та господарські клмплекси. - С. 3-15 9у співавторстві з Міллером Г.П.).

4. Розробка ландшафтних основ природокористування на Чорногірському стаціонарі // Вісник Львів. ун-ту.Сер.геогр. -.1982.- вип.13.- С. 10-14.

5. О динамике и устойчивости природных территориальных комплексов // Вопросы географии № 121.- М.: Мысль, 1982.- С. 38-44 (у співавторствы з Міллером Г.П., Галамбошем Г.).

6. Стационарные исследования динамики внутренней структуры фаций Черногоры // Физическая география и геоморфология.-Вып.30.- К: Вища школа, 1983.- С. 66-69 (у співавторстві з Міллером Г.П.).

7. Исследование динамики и развития природных территориальных комплексов полустационарными и экспедиционными методами // Физическая география и геоморфология.- Вып.31.- К.: Вища школа, 183.- С. 74-77.

8. Ландшафтно-картографическая модель распределения атмосферных осадков в пределах Ворохтянской межгорной котловины // Вестн. Львов.ун-та.Сер. геогр.- 1984.- Вып.14: Географические основы природопользования.- С. 76-80 (у співавторстві з Третяком О.А.).

9. Пространственная дифференциация снежного покрова в природных территориальных комплексах северо-восточного сектора Черногоры // Вестн. Львов. ун-та. Сер. геогр.- 1986.- Вып.15: Географические основы природопользования.- С.32-36 (у співавторстві з Третяком О.А.).

10. Ландшафтно-геофизические основы охраны природных территориальных комплексов при их рекреационном использовании // Вестн. Львов.ун-та. Сер. геогр.- 1988.- Вып.16: Географические основы рационального природопользования.- С. 11-17 (у співавторстві з Мміллером Г.П., Третяком О.А.).

11.Структурная организация ландшафтных фаций // Физическая география и геоморфология.- Вып.35.- К.: Вища школа,- С. 40-45 (у співавторстві з Міллером Г.П.).

12. Основные свойства и функции ландшафтных границ // Физическая география и геоморфология.- 1989.- Вып.36.- К.: Вища школа,- С. 26-32 (у співавторстві з Міллером Г.П.).

13. Контактні зони природних територіальних систем //Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр.- 1990.- вип.17: Географічні системи.- С. 52-55. (у співавторстві з Міллером Г.П., Федірком О.М.).

14. Порівняльний аналіз стійкості гірсько-карпатських фацій // Вісн. Львів. ун-ту. Сно. геогр.- 1990.- вип. 17: Географічні системи.- С. 30-33. (у співавторстві з Жижиним М.П., Третяком О.А.).

15. Функционирование природных территориальных комплексов в зонах прокладки магистральных трубопрповодов (на примере Карпат)// Известия ВГО, Том 123. Вып.6.- 1991.- С.518-524. (у співавторстві з Міллером Г.П., Костик Л.І.).

16. Стійкість і інформативність гірсько-карпатських територіальних комплексів // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр.- 1992. Вип.18: Теоретичні і прикладні проблеми географії.- С. 55-57. (у співавторстві з Монастирським В.М.).

17. Проблеми ландшафтно-екологічних експертиз гірських територій // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр.- Вип.18: Теоретичні і прикладні проблеми географії.- С. 60-61.

18. Механізм антропогенної модифікації функціональних властивостей ПТК // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр.- 1994. Вип.19: Географічні природоохоронні проблеми західного регіону України.- С. 60-64. (у співавторстві з Міллером Г.П.).

19. Ландшафтно-екологічна експертиза магістральних трубопроводів в умовах ПТК Українських Карпат // Вісн. Львів. ун-ту. Сер. геогр.- 1994. Вип.19: Географічні природоохоронні проблеми західного регіону України.- С. 144-146.

20. Safety problems of pipeline zones in central and east Evrope // Ways to solve interconnectep problems of the natural environmetnt and development of border terrains in Ukraine, Poland, Sljvakia. Lviv.- 1995. Рр. 38-40 (у співавторстві з Павлуньом М.М.).

21. Anthropogenic modification of the Ukrainian Carpathians landscape // Landscape Nransformation in Europe (practical and theoretical aspects)/ Warsaw.- 1998. Рр. 208-214 (у співавторстві з Мельником А.В., Шубером П.І., Байцаром А.Б., Біланюком В.І., Війтишин Г.Б.).

22. Вивчення механізму тонкої організації ландшафтних систем як основна тентенція розвитку ландшафтознавства //Людина в ландшафті ХХІ століття: гуманізація географії.- К.- 1998.- С.161-162.

Размещено на Allbest.ru