32. Понятие устойчивости геосистем. Механизмы устойчивости.

С динамикой ландшафта теснейшим образом связана их устойчивость.

Устойчивость ландшафта - это его способность сохранять структуру и функционирование в режиме нормальных природных ритмов в обстановке изменяющейся внешней среды или возвращаться в прежнее состояние после нарушения.

Устойчивость не означает абсолютной стабильности, она предполагает колебания вокруг среднего состояния, т.е. подвижное равновесие.

Представление об устойчивости геосистемы всегда относительно. К одним нагрузкам ландшафт может быть устойчив, а к другим нет.

Например, в степях верхние звенья ландшафтной катены (элювиальные фации)(Под ландшафтной катеной понимают функционально-динамическое сопряжение природных геосистем, последовательно сменяющих друг друга в направлении от местного водораздела к местному базису денудации (реке, озеру, депрессиям и т.п.), относительно устойчивы к химическому загрязнению при сельскохозяйственном производстве (ядохимикаты, нитраты), так как высок потенциал самоочищения под влиянием стока и смыва. В то же время нижние звенья катены (трансаккумулятивные, аккумулятивные фации), наоборот очень подвержены этому химическому загрязнению.

И напротив, процессам эрозии почв наиболее подвержены пахотные земли верхних звеньев катены, прежде всего склоновые, а нижние звенья (поймы, терассы) в этом отношении более благополучны.

С другой стороны, разные геосистемы обладают разным потенциалом устойчивости к одним и тем же воздействиям.

Устойчивость геосистем чётко проявляется на зональном уровне (Исаченко, 1991).

Тундровые ландшафты очень неустойчивы ко всяким техногенным нагрузкам. Дефицит тепла определяет низкую активность биогеохимических процессов и медленную самоочищаемость от промышленных выбросов. Растительный покров легко разрушается при механическом воздействии. Многолетняя мерзлота препятствует инфильтрации. Неустойчивость растительного покрова ведет к просадкам, термокарсту.

Таежные ландшафты в целом более устойчивы, чем тундровые, благодаря большей теплообеспеченности и мощному растительному покрову. Обильный сток благоприятствует удалению водорастворимых техногенных веществ. Однако биогеохимичсскии круговорот еще более замедленный. Существенный отрицательный фактор - сильная заболоченность. Устойчивость к механическим нагрузкам резко ослабляется при сведении леса.

В пустынных ландшафтах интенсивная солнечная радиация способствует быстрому самоочищению от органических соединении, но вынос продуктов техногенеза замедлен из-за недостатка влаги. Растительность пустынь устойчива к тяжелым металлам и способна накапливать их. Легкая ранимость растительного покрова обуславливает неустойчивость ландшафта к механическим нагрузкам, создаваемым выпасом, передвижением транспорта.

Относительно низкая устойчивость к возмущающим внешним воздействиям свойственна геосистемам реликтового характера, унаследованным от прошлых эпох и находящихся в дисгармонии с современной внешней средой. Особенно это касается реликтовой биоты - наиболее мобильного и ранимого компонента геосистемы.

Также неустойчивы геосистемы, находящиеся на ранних стадиях формирования - стадиях зарождения или становления (например, выпас скота на слабо закрепленных песках). Они еще далеки от стадии климакса и потому легко могут быть разрушены антропогенными нагрузками. Климаксовые геосистемы значителыно устойчивее, т.к. оптимально и в своей структуре, и в функционировании гармонируют с внешней средой.

Механизмы устойчивости геосистем.

Различают три основных механизма ландшафтной устойчивости (Николаев, 1979).

1. Инерционная устойчивость, т.е. устойчивость геосистемы, до каких-то пороговых значений не воспринимающей нагрузки, не реагирующей на неё.

Такой устойчивостью обладают ландшафты, находящиеся в динамическом равновесии, и расположенные, как правило, в срединных частях природных зон.

Например, большой инерционной устойчивостью обладают таежные ландшафты в подзоне средней тайги и меньше в подзоне северной тайги.

К лесным пожарам инерционно устойчивы гидроморфные таежные геосистемы. Напротив, сухие элювиальные, плакорные системы очень неустойчивы. Устойчивость лесов к пожарам зависит также от состояния геосистемы (дождливое или сухое лето).

Большей инерционной устойчивостью к дефляции обладают тяжелые по механическому составу почвы (суглинистые, глинистые) и меньшей - легкие (песчаные).

2. Резистентная (упругая) устойчивость - буферная устойчивость, связанная с восстановительными сукцессиями. Эта устойчивость в большей мере свойственна геосистемам с мощным растительным покровом, так как именно он главным образом обеспечивает восстановительную сукцессию. Давление жизни, по Вернадскому, здесь играет важнейшую роль.

Например, ландшафты влажных тропических лесов могут быстро сукцессионно восстанавливаться за счет интенсивного зарастания вырубленных массивов. Давление жизни здесь огромно (заросли бамбука).

3. Адаптивная устойчивость- устойчивость приспособления или толерантность (терпимость).

В этом случае геосистема способна чутко приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды или антропогенным нагрузкам, но в определенных рамках. Существует даже такой закон – закон толерантности В. Шелфорда, суть которого в том, что каждая геосистема обладает устойчивостью в определенных диапазонах факторов и условий ее существования. Чем шире её диапазон, тем выше ее толерантность.

Например, ландшафты различных природных зон имеют свои диапазоны коэффициента увлажнения (табл. 1). Значения коэффициента увлажнения показывают толерантность ландшафтов к гидротермическим условиям. За пределами указанных рамок эти ландшафты существовать не могут.

Закон толерантности: адаптивная(пластичная) устойчивость геосистемы определяется широтой диапазона между максимальными и минимальными значениями фактора, в пределах которого геосистема способна сохранять характерные для нее структурные и функциональные особенности.

Признано, что наибольшей адаптивной устойчивостью, наибольшей толерантностью во многих случаях обладают экотонные (переходные) геосистемы: лесные опушки, предгорные равнины, морские побережья.

У человека тканью экотонного значения является кожа способная оставаться устойчивой при достаточно широком диапазоне температур окружающей среды.

И если теперь обратиться к коэффициентам увлажнения разных природных зон, то наибольшим диапазоном этого показателя обладают ландшафты лесостепи, и, значит, они и более устойчивы к изменениям гидротермических условий.

Однако в конечном счете все зависит от характера внешних воздействий на геосистему и их интенсивность. Все три механизма устойчивости могут выполнять свои защитные функции лишь до определенных пороговых нагрузок антропогенного или естественного характера.

Если, например, уничтожать и растительность, и почвы и литогенную основу (район КМА), то никакие механизмы устойчивости сохранить ландшафт не смогут.