Основи вчення про геосистеми

Текст:

Національний транспортний університет

Кафедра “ ЕОЛОГІЯ ТА БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ “

Реферат

з дисципліни

“ Ландшафтна еколгія”

на тему: «Основи вчення про геосистеми»

Київ 2015

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………..3

1. Поняття про геосистему в цілому…………………………………………..3

1.1. Класифікація геосистеми……………………………………………..5

1.2. Властивості геосистеми……………………………………………….5

2. Використання і перетворення різновидів геосистеми……………………..9

Висновок…………………………………………………………………… 11

Список використаної літератури………………………………………… 15

Вступ

Географічна система (геосистема) (др.-греч. Γε, - Земля і др.-греч. Σύστημα, - ціле, складене з частин) - фундаментальна категорія географії та геоекології, що позначає сукупність взаємопов"язаних компонентів географічної оболонки, об"єднаних потоками речовини, енергії та інформації. Оскільки географічні науки займаються питаннями взаємодії компонентів природного середовища, існує досить багато понять, близьких до поняття геосистеми. В цілому, це поняття дуже близьке до визначення біогеоценозу.

Поняття «Геосистема» в радянську науку ввів академік Сочава . Спочатку цей термін використовувався тільки для позначення природних територіальних систем, в даний час він застосовується для позначення соціально-економічних і природно-суспільних просторових систем.

Геосистема - відносно цілісне територіальне утворення, що формується в тісному взаємозв"язку і взаємодії природи, населення і господарства, цілісність якого визначається прямими, зворотними і перетвореними зв"язками, що розвиваються між підсистемами геосистеми . Кожна система володіє певною структурою, яка формується з елементів, відносин між ними та їх зв"язків із зовнішнім середовищем. Елемент - це основна одиниця системи, що виконує певну функцію. У залежності від масштабу («рівня дозволу»), елемент на певному рівні являє собою неподільну одиницю. При збільшенні рівня дозволу вихідний елемент втрачає свою автономність і стає джерелом елементів нової системи (підсистеми).

1. Поняття геосистеми в цілому.

Геосистема (від грец. Geo - Земля і systems - ціле, складене з частин) - фундаментальна категорія геоекології. 1) по В. Б. Сочава, який ввів поняття, геосистема - особливий клас керуючих систем, земний простір всіх розмірностей, де окремі компоненти природи (геоморфологічні, кліматичні, гідрологічні та ін. Та екосистеми) знаходяться в системному зв"язку один з одним - об"єднані процесами гравітаційного переміщення твердого матеріалу, вологообігу, біогенної міграцією хім. елементів, взаємодіють з космічною сферою і людським суспільством як певна цілісність. По даній трактуванні геосистема виступає як синонім термінів «географічний ландшафт» (у його загальному розумінні) і «природний територіальний комплекс». Таке трактування не може бути прийнята, т. К. Більшість геосистем ландшафтними комплексами не є; 2) складні земні освіти, що включають в себе одночасно елементи природи, населення і господарства. Цілісність таких утворень визначається за допомогою вказівок на прямі, зворотні і перетворені зв"язку між господарством, населенням і природою. Якщо слідувати цій трактуванні, геосистемами не є не тільки компонентні і міжкомпонентні геосистеми, а й ландшафтні комплекси; 3) природні, соціально-економічні, природно-технічні та інші територіальні системи: територіально-виробничий комплекс, системи розселення, територіальні рекреаційні системи і т. Д .; 4) всі об"єкти, що вивчаються науками про Землю. У всіх випадках в основі формування геосистем лежать процеси енерго-масо-інформаційного обміну. Геосистеми є відкритими, що знаходяться в постійній речовинно-енергетичного зв"язку із зовнішнім середовищем утвореннями. Цією середовищем для них служать глибинні структури земної кори, атмосфера (вище приземного шару повітря), позаземної космос, геосистеми більш високого рангу та ландшафтна оболонка в цілому, соціум. Термін «Геосистема» доцільно застосовувати як родового, випереджаючи його «видовим» прикметником: природна геосистема, антропогенна геосистема, соціально-економічна геосистема та ін. Загальною ознакою геосистем, незалежно від трактувань, є об"єднання потоками речовини та енергії, т. К. будь-яка територіальна система виявляє властивості цілісності в тому випадку, якщо окремі елементи її структури пов"язані меду собою потоками речовини та енергії. Згідно Ф. Н. Милькова, понятя різні категорії «Геосистема» і «ландшафт» взаємно доповнюють один одного, підкреслюючи в першому випадку структурно-динамічний аспект, у другому - просторовий. Важливо знати і враховувати, що геосистема є ландшафтної і геохімічної основою екосистеми, що визнають і екологи (Биков Б. А.).

Компоненти геосистем (від лат. Componens - складова частина чого-небудь) - складові частини геосистем (вода, грунт, рослинність, ландшафтні комплекси, антропогенні об"єкти, населення та ін.), Об"єднані в структурно-функціональне ціле потоками речовини та енергії або рухомими тілами .

1.1Класифікація геосистем.

Класифікація їх за рівнем інтеграції на: монокомпонентні (морфосістеми, фітосістеми, педосістеми та ін.), Бікомпонентних (Хіон-морфосистеми, фітопедосистеми та ін.), Повні природні (ландшафтні), комбіновані (природно-технічні, геосоціоекосистеми та ін. ), тотальні (геосистеми взаємодії «природа - населення - господарство», складові навколишнє середовище людини і включають самої людини). За розмірності геосистеми в першому наближенні діляться на локальні (топологічні), регіональні і глобальні. Верхнє класифікаційне ланка геосистем на глобальному рівні всіх середовищних і межсредових геосистем завжди представлено одним безліччю: атмосфера, літосфера, біосфера, педосфера, епігеосфери, ландшафтна сфера, соціобіотехносфера. Геосистеми, що виділяються за відносинам динамічного зв"язку (каскадні геосистеми, вони ж пародинамічні ландшафтні комплекси, або геосистеми просторового взаємодії) і геосистеми типу «процес - відгук» класифікуються на цикли розвитку геосистем, ряди, серії, елементарні пародинамічні системи. За характером функціональних зв"язків геосистеми діляться на ізольовані, закриті, відкриті. На відміну від класифікації ландшафтів класифікація геосистем розроблена слабо.

1.2 Властивості геосистем.

Сукупність структурних, функціональних і динамічних сторін, що відрізняють одні геосистеми від інших. Для екол. обгрунтування госп. діяльності важливий облік таких властивостей: буферність - здатність геосистем протистояти підбурює впливів (у т. ч. і антропогенного характеру), зберігати свою структуру, функціональні особливості і замкнутість кругообігу в-в; восстанавливаемость - здатність геосис¬тем повертатися в початковий стан після зовн. впливу; геохим. активність - здатність геосистем переробляти і виводити хв. і орг. загр .; надійність - здатність геосистеми існувати без якісного перетворення внутр. структури, функцій та основних специфічних і корисних властивостей, т. е. в рамках одного інваріанта значний час, незважаючи на відхиляючі впливу зовн. факторів; саморегуляція - властивість геосистем зберігати на певному рівні в процесі стабілізуючою динаміки (спонтанної і викликаної впливом людини) типові для даних геосистем риси; сенсибілізація - сприйнятливість геосистеми до впливу зовн. факторів: ємність асиміляційна - показник максимальної динамічної місткості кількості токсикантів, яке може бути за одиницю часу поглинена, зруйновано, трансформовано або виведене за межі обсягу геосистеми без порушення її нормальної діяльності; життєздатність - ступінь здатності геосистеми зберігатися або адаптуватися до мінливих умов середовища без деградації складових її компонентів: анаболізм - перетворення речовини і енергії всередині геосистем в процесі обміну з середовищем і діяльності біоти. Продуктом анаболізму геосистеми є, напр. біомаса, гумус, деяка частина вологи, вуглекислий газ і іншої речовини; метаболізм - круговорот речовини і енергії всередині геосистеми, а також у межах геосистеми та її середовища.

Вік геосистеми - тривалість існування геосистеми як певного структурно-динамічного єдності. Обчислюється з часу, коли між її компонентами (підсистемами) встановилися нині діючі координаційних співвідношення. Перехід від однієї вікової щаблі до подальшої знаменується зміною інваріанта геосистеми.

Рівновага геосистем - стан природних і природно-антропогенних геосистем різного рангу, при якому в них не відбувається необоротних змін і вони не втрачають своїх корисних властивостей як довкілля і госп. Діяльності. Формується у природних геосистем під впливом зовн. факторів і процесів самоорганізації, саморегулювання. Рівновага геосистем у природно-антропогенних геосистем формується під впливом природних або зовн. антропогенних факторів і поєднання процесів саморегулювання та управління. У другому випадку стан врівноваженості природ. або змінених людиною середоутворюючих компонентів і природних процесів забезпечує тривале існування геосистеми. В цілому геосистеми характеризуються рядом рівноважних станів в ході функціонування та розвитку. Формування рівноважних станів - найважливіша умова використання природного середовища. Порушення рівновагу геосистем - зміна в процесах взаємодії і складі компонентів і елементів геосистеми, провідне в кінцевому рахунку до її заміни іншими геосистемами.

Інваріант геосистем (від франц. Invariant – не змінюється) поняття, введене В. Б. Сочавою для позначення сукупності притаманних геосистемі властивостей, які зберігаються незмінними при перетворенні. Кожен з інваріантів зрештою піддається перетворенням, але не в порядку динаміки, а в процесі еволюційного розвитку природного середовища.

Динаміка геосистем (від грец. Dynamikos - що відноситься до силі, сильний) - в ландшафтних геосистемах - зміни циклічного характеру під впливом сил ззовні і внутрішніх суперечностей її розвитку, що мають оборотний характер і не призводять до перебудові структури геосистеми, т. Е. Відбуваються в рамках її інваріанта. Розрізняють: вікову динаміку геосистем - відносить, оборотні чи необоротні зміни, обумовлені не строго циклічними факторами і здійсеюються протягом дуже тривалих інтервалів часу; сезонну - циклічні зміни (добові, сезонні), обумовлені погодно-температурними, відновлювального та ін. факторами і оборотну Динаміка геосистем - зміни геосистем (добові, сезонні), обумовлені непостійними зовнішніми факторами, з поступовим поверненням до їх практично вихідного стану. Внутрішньорічні зміни відносяться до функціонування геосистем, а зміни з більш тривалими циклами (багаторічні, вікові) розглядаються як флуктуації функціонування (від лат. Flucluatio - коливання). Перетворююча динаміка геосистем. - Динамічні процеси, що ведуть до зміни структури геосистеми. Антропогенна динаміка геосистем - зміна геосистем під прямим впливом людини або в якості опосередкованого результату його діяльності. Деструкційна динаміка геосистем - руйнування структури, стабільності і функціонування геосистем під впливом природних і антропогенних факторів.

Зміни геосистем - відбуваються в часі і просторі перетворення (як природні, так і антропогенні) структури, властивостей і аспектів геосистем. Характеризуються поняттями: сукцесія геосистем - процес зміни змінних станів геосистем в напрямку до корінного або близькій до нього динамічному станом. Послідовно змінюють один одного в порядку сукцесії геосистеми утворюють сукцесійний ряд; змінні стани геосистем - модифікації корінний структури геосистем, які в процесі спонтанної динаміки приходять до еквіфінальних станом. Змінні стани, що виникають під впливом антропогенного чинника, відносяться до числа похідних геосистем. Серійні геосистеми - недовговічні, швидко змінюють один одного спонтанні геосистеми, в кінцевому рахунку, що досягають еквіфінальних стану - корінного, умовнокорінного і мнімокорінного. Залежно від умов існування, деякі серійні геосистеми зберігають свої структури на більш тривалий термін. Спонтанно змінюють одне одного серійні геосистеми утворюють серійний ряд; ряди трансформації геосистем - сукупність геосистем, що змінюють один одного при антропогенному впливі фактора в процесі руйнування структури корінний геосистеми, а також у період відновлення до еквіфінальних станом. Еквіфінальних стан геосистем - стійке динамічну рівновагу, відповідне поняттю клімаксу (змінне стан визначеного інваріанта, завершальне сукцесійний ряд). Основоположник вчення про клімакс геосистем Каульс відносив його до фізіогеографіческой екології. У ландшафтознавство цей термін ввів Б. Н. Городков. Перевагу використання поняття «еквіфінальних стан» до всієї геосистеми визначається пріоритетністю поняття «клімакс» в біології, де він застосовується тільки до біол. компоненту: модифіковані геосистеми - змінені в процесі економічної та іншої перетворювальної діяльності товариства; деструкція геосистем - руйнування структури, стабільності і функціонування геосистем під впливом природ. і антропогенних факторів; природно-антропогенний режим геосистем - спонтанне розвиток геосистеми з режимом епізодичного впливу людини; криза геосистем - ситуація, що виникає в результаті катастрофічних природних (виверження вулкана, повінь, землетрус, ураган, пожежа, ерозія тощо. п.) і антропогенних факторів; еволюція геосистем - спрямоване необоротне зміна геосистеми, що приводить до природ. докорінній перебудові її структури, т. е. до виникнення нової геосистеми.

Геосистема серійні - недовговічні, швидко змінюють один одного спонтанні природні і природно-антропогенні геосистеми, в кінцевому рахунку досягають еквіфінальних стану - корінного, умовнокоренного і мнімокоренного. Залежно від умов існування деякі серійні геосистеми зберігають свої структури на більш тривалий термін. Спонтанно змінюють одне одного серійні геосистеми утворюють серійний ряд.

Парціальність геосистеми- один з типів каскадних геосистем, геосистема просторового взаємодії, що формується під впливом направлених потоків геомас, рідше рухомими або стаціонарними тілами. Постійно або тимчасово об"єднують типологічні або регіональні комплекси різної розмірності. До числа парціальних геосистем відносяться басейни річок, мусонні ліси в зонах адвекции тепла і вологи, внутрішнє горіння улоговини з інверсійними ландшафтами. На відміну від регіональних комплексів, парціальних геосистем не завжди охоплюють всієї системної організації індивідуальних ландшафтних одиниць.

2. Використання та перетворення.

Геосистема - зміна і перетворення геосистем в процесі використання їх потенціалу суспільством. Доцільно розрізняти: стале використання геосистеми - використання природного або антропогенного геосистеми та її компонентів таким чином і такими темпами, які не приводять у довгостроковій перспективі до її деградації, що зберігає середовище проживання і госп. деят-ти; стабілізація геосистеми - додання геосистеме стійкої рівноваги між органічними та мінеральними її компонентами за рахунок рекультивації земель; техногенні геосистеми - значно змінені або виникли під впливом техногенних факторів природні, а також культурні геосистеми; трансформовані геосистеми (модифіковані) - природ. структури, перетворені людиною для задоволення своїх госп. і культурно-оздоровчих потреб. Представлені рядами - сукупностями геосистем, що змінюють один одного при антропогенному впливі фактора в процесі руйнування структури корінний геосистеми, а також у період відновлення до еквіфінальних станом.

Геосистема похідні змінні стани геосистем, викликані антропогенним впливом, рідше стихійними природними процесами.

Геосистема зміна - модифікації корінний структури геосистем, які в процесі спонтанної динаміки приходять до еквіфінальних станом. Змінні стани, що виникають під впливом антропогенного чинника, відносяться до числа похідних геосистем.

Геосистема співтворчість людини з природою (поняття, введене В. Б. Сочавою) - результат впливу людини на природу в напрямку прискорення та оптимізації проявів закладеного в ній потенціалу, що представляє інтерес для людського суспільства; один з видів перетворення геосистем відповідно з притаманними їм тенденціями розвитку.

Нуклеарна геосистема (хоріона, за А. Ю. Ретеюму) - морфолого-функціональний тип геосистем, що складається з ядра з підвищеним речовинно-енергетичним та інформаційним потенціалом, що дозволяє йому створювати оболонки (поля) латерального впливу. Функції ядра можуть виконувати геологічні формації, тектонічні структури, форми рельєфу, скупчення природних вод, товщі наземних і підземних льодів, рослинні співтовариства, колонії тварин і багато інші природні об"єкти. Розрізняють хоріона з ядрами-скупченнями і ядрами-потоками. Типовими Нуклеарний хоріонного є геосистеми вулканів, островів, останцових пагорбів, аласов Якутії, колков лісостепу Західного Сибіру та ін.

Геосистема стабілізації - додання геосистемі стійкої рівноваги між органічними та мінеральними її компонентами за рахунок рекультивації земель.

Висновок

Геосистеми – природні системи різних рівнів, які охоплюють взаємодіючі частини літосфери, гідросфери, біосфери і атмосфери. Компоненти геосистеми пов’язані між собою перетворенням речовин і потоками енергії, процесами гравітаційного переміщення твердого матеріалу, вологообміном, біогенною міграцією хімічних елементів. У 1963р. В.Б. Сочава запропонував називати об’єкти, які вивчаються фізичною географією, геосистемами. На його думку, геосистема – це ділянка земної поверхні, в межах якої “компоненти природи перебувають у системному зв’язку один з одним і як певна цілісність взаємодіють з наміченою сферою і людським суспільством (“Введение в учение о геосистемах”. – Новосибирск, 1978, с.292). В.Б. Сочава вважав, що геосистема – це природне утворення, яке вивчається з позиції загальної теорії систем. Поняття “геосистема” охоплює весь ієрархічний ряд природних географічних одиниць – від географічної оболонки до її елементарних структур. Геосистеми та екосистеми – це лише компоненти середовища існування людини, яке є складним еколого-соціально-економічним утворенням. Він наголошував на тому, що екологічні зв’язки швидше слід аналізувати не в рамках геосистем чи екосистем, а на фоні “домініонів ноосфери”, в яких проявляються еколого-географічні фактори при домінуванні соціальних. Такими домініонами ноосфери є соціоекосистеми та їхні складові частини – геоекосистеми.
      Геоекосистема – це керована чи контрольована людьми територіальна система, що є більш-менш однорідною ділянкою оболонки Землі з однотипними фізико-географічними умовами, певною сукупністю організмів, характерним для неї речовинно-енергетичним обміном та (існуючим не потенційним) видом господарського використання. Отже, кожна геоекосистема – це окрема природна геосистема з накладеним на неї певним видом господарського використання території (до яких належить також і заповідний режим). Проте на відміну від геосистем, які як природні системи є об’єктом вивчення фізичної географії і відзначаються поліцентричністю, геоекосистеми – моноцентричні: в них навколишнє середовище розглядається з точки зору людського суспільства, тому їх можна оптимізувати. Нагадаємо, що екосистеми також моноцентричні, але центральним їх суб’єктом є біоценоз.
        Усі природні компоненти геосистеми (рельєф, гірські породи, приземний шар атмосфери, води, ґрунти, рослинний і тваринний світ) перебувають у постійному взаємозв’язку і розвитку. Наукою доведено, що з розвитком на Землі живих організмів між природними тілами (живою, неживою природою) встановився тісний генетичний зв’язок, який визначає цілісний характер земної поверхні.
         Завдяки обміну речовин і енергії геосистема піддається зміні в часі, тобто вона розвивається. Завдяки обміну в географічній оболонці речовин і енергії між літосферою, атмосферою, біосферою утворилася специфічна географічна сфера (епігеосфера), в якій виникла людина і утворилося людське суспільство, для якого географічна оболонка стала географічним середовищем.
   Епігеосфера утворює зовнішню сферу планети, є єдиною цілісною матеріальною системою, у якій відбуваються обмін речовин та енергії, власне тут і спостерігається концентрація життя.
Виділяють три основні рівні організації геосистем: планетарний , регіональний, локальний(місцевий).
Планетарний представлений на Землі в єдиному екземплярі географічною оболонкою.
         До геосистем регіонального рівня відносяться великі і складні за будовою структурні підрозділи географічної оболонки – фізико-географічні зони, сектори,країни. Під системами локального рівня розуміють відносно прості геосистеми, з яких побудовані регіональні геосистеми – урочища місцевості та інші.
        В сучасному розумінні географічна оболонка Землі – це сфера взаємодії людського суспільства та природи. Вона є надзвичайно складною планетарного масштабу системою, що охоплює тісно пов’язані між собою взаємообміном речовин та енергії верхню частину літосфери, гідросфери і нижню частину атмосфери, а також існуючі в їх межах біоту та людське суспільство. Це поняття ширше, ніж "біосфера". Біосфера є глобальною екосистемою, пов’язаною суспільним біологічним кругообігом речовин. Її просторові межі визначаються поширенням тварин, рослин та мікроорганізмів. У географічній оболонці відбувається великий географічний кругообіг речовин та обмінно-енергетичні процеси, а її просторові межі визначаються поширенням людської діяльності. Динамічна рівновага географічної оболонки забезпечується збалансованою дією її ведучих енергетичних факторів – сонячної, космічної, гравітаційної, технологічної, магнітної, біогенної енергії та енергії людського матеріального,виробництва.
      Головним енергетичним джерелом процесів, що відбуваються в географічній оболонці, є променева енергія Сонця. Її нерівномірний розподіл по кулеподібній поверхні Землі веде до помітної територіальної диференціації природних умов у межах географічної оболонки. Другим важливим енергетичним джерелом розвитку географічної оболонки є внутрішня енергія Землі.
      Географічна оболонка неоднорідна не тільки у вертикальному, а й у горизонтальному напрямку. Її горизонтальна диференціація базується на поділі на окремі відносно однорідні ділянки Землі природно – територіальні та природно-акваторіальні комплекси. Кожен із них складається з взаємопов"язаних компонентів (складових частин). До них належать гірські породи, повітря, поверхневі води, рельєф, клімат, ґрунти, рослинний та тваринний світ. Диференціація географічної оболонки на природні комплекси зумовлена нерівномірним надходженням тепла на різні її ділянки, неоднорідністю земної поверхні (наявність материків та океанічних западин, гір та рівнин). Географічній оболонці притаманні такі основні закономірності: цілісність, ритмічність розвитку в просторі і часі, ярусна будова, складна просторова диференціація, горизонтальна зональність і висотна поясність.
   Цілісність географічної оболонки зумовлена тісним взаємозв’язком її складових компонентів, безперервним кругообігом речовин та енергії. Географічна оболонка – не механічна сума компонентів, а якісно нове, перетворене утворення, яке розвивається як єдине ціле. Зміна єдиного компонента неодмінно спричинює зміну інших і географічної оболонки в цілому.
      Цілісність – найважливіша географічна закономірність, на знанні якої базується теорія і практика раціонального природокористування. Врахування цієї закономірності дає змогу передбачити можливі зміни в природі, дати географічний прогноз результатам впливу людського суспільства на природу, здійснити географічну експертизу різних проектів, пов’язаних з господарським освоєнням,тих(чи-інших)територій.
        Географічній оболонці притаманні ритмічність розвитку – повторюваність у часі тих чи інших явищ. У природі існують ритми різної тривалості: добові, річні, вікові, тощо. Добові ритми проявляються в зміні температури, тиску і вологості, циркуляції атмосферного повітря, перебігу фотосинтезу в рослинах тощо. Річні ритми – зміна пір року, зміни в інтенсивності ґрунтоутворення та руйнування гірських порід, сезонність господарської діяльності людини. Більш тривалі ритми (11, 12-23, 80-90 років тощо), пов’язані з пульсацією сонячного випромінювання та іншими космічними і геологічними факторами, важливі для передбачення природного середовища у часі. Ритмічні явища не повторюють повністю в кінці ритму того стану природи, який був на початку. Планетарною географічною закономірністю є закономірність зміни природних комплексів у напрямку від екватора до полюсів, тобто широтна зональність. Вона зумовлена надходженням різної кількості тепла і світла на різні широти внаслідок кулястої форми Землі. Найбільші територіальні зональні утворення – це географічні пояси. Вони виділяються як на суші, так і у світовому океані і простягаються у широтному напрямку. В географічних поясах виділяють природні зони, назви яких визначає тип рослинності. У гірських районах простежується висотна поясність – зміна природних компонентів і природних комплексів у напрямку від підніжжя до вершини. Вона зумовлена зміною клімату з висотою, зниженням температури і до певної висоти збільшенням опадів.

Список використаної літератури

1. Вчення про геосистеми. Прикладна географія. (Сочава В.Б. – Новосибірськ, 1975р.).

2. Геоекологія і природо використання. (Козин В.В., Петровский В.А. - Смоленск: Ойкумена, 2005. - 576 с.)