Саморегуляция ландшафта, баланс вещества и энергии

Известно, что взаимодействующие компоненты ландшафта стре­мятся к состоянию, при котором расход вещества и энергии был бы ра­вен их приходу. В результате ландшафт является саморегулируемой сис­темой, которая в условиях постоянного поступления вещества и энер­гии стремится достигнуть стабильного состояния. Такая возможность осуществляется тем, что ландшафт состоит из подсистем, обладающих обратной связью. Субсистемы в свою очередь функционируют как ав­торегулируемые системы, и это их качество придает макросистеме -ландшафту - большую восприимчивость к внутренним и внешним им­пульсам.

Обратная связь это свойство системы воздействовать на прихо­дящий извне импульс: поступая и проходя через систему, импульс пре­терпевает определенные изменения, что приводит к цикличности дей­ствия.

Наиболее частым случаем является отрицательная обратная связь, когда внешний импульс вызывает замкнутый контур изменения Такой тип связи ведет к динамическому равновесию ландшафта. По­ложительная обратная связь возникает в том случае, когда контур обратной связи усиливает эффект импульса, поступающего извне, в вызыва­ет цепную реакцию лавинного типа в том же направлении, в кодом дей­ствовал и первичный импульс. Очевидно, понятно, что системы с от­ложительной обратной связью не могут действовать постоянно, так щ ограничены элементами, которые не в состоянии изменяться беспре­дельно в одном направлении. Отрицательная обратная связь присуща всем ключевым субсис­темам ландшафта и способствует тому, что нарушение энергетики сис­темы вызывает изменение ее переменных, что приводит к новому сба­лансированному состоянию природной системы. Такая тенденция к са­морегулированию, достижению и поддержанию равновесия называется динамический гомеостаз. Гомеостаз ландшафта есть способность ланд­шафта нейтрализовать изменения, происходящие в его частях, при по­мощи негативной обратной связи. Иными словами это есть тенденция ландшафта как геосистемы сохранять неизменность выполняемой ею функции, несмотря на перемены во внешнем окружении.

Простое саморегулирование, основанное на отрицательной об­ратной связи, осложняется наличием вторичных реакций системы и существованием пороговых нагрузок. Вторичные реакции вызываются внешними воздействиями. Они оказывают влияние на функции и рав­новесие ландшафта в течение некоторого времени, необходимого для того, чтобы ландшафт успел приспособиться к изменению первона­чального потока энергии. Например, сокращение количества осадков способствует обмелению рек. Но длительное нарушение режима осад­ков приводит к смене растительности, ее разрежению и развитию более засухоустойчивых видов и, тем самым, к усилению поверхностного стока при ливневых дождях, что в свою очередь ведет к переуглубле­нию русла водотоков и, вместе с тем, к уменьшению испаряющей по­верхности.

Изменения в приходе вещества и энергии в ландшафт вызывают либо функциональные нарушения в системе, либо изменения вещества и энергии на выходе из системы. Пороговые нагрузки становятся при­чиной неожиданных, резких изменений в состоянии ландшафта. Ланд­шафт, как саморегулирующаяся система, способен обрести новое со­стояние, при котором может создаваться либо более высокий уровень внутренней организации ландшафта, либо образуется постоянный вы­ход вещества и энергии. Время, которое необходимо для перехода сис­тема из неравновесного состояния в новое равновесие, называют временем релаксации. Продолжительность его определяется следующими

причинами:

вещественным состоянием (физическим и химическим) эле­ментов, слагающих данную систему;

устойчивостью элементов системы к воздействиям. Например, естественный смешанный лес всегда устойчивее всех монокультурных

насаждений;

3)структурой системы: чем сложнее система, тем короче время

релаксации;

4)масштабом и направленностью изменений в системе - скорость приспособления элементов системы к новым условиям зависит от удаленности их от нового равновесного состояния. Понятно, что в разных типах природных ландшафтов релаксация различна. Например, при нарушении режима водности территории фор­ма русла изменяется очень быстро, тогда как перестройка склонов, са­мой поймы (ее рельефа и пород) и долины реки требует гораздо боль­шего времени. Развитые природные системы, состоящие из подсистем (субсис­тем), находятся в равновесии с условиями природной среды за счет их реакции на изменение внешних условий.