Глава 1
ОРГАНИЗАЦИЯ ВЕЩЕСТВА И ЭНЕРГИИ В ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСАХ
Основные понятия, процессы
Природный (природно-территориальный) комплекс обладает строго определенной организованностью, проявляющейся в относительной устойчивости вещественных компонентов (геолого-геоморфологическая основа, воды, почва, биота) и гидротермического режима, а также потоком вещества, энергии и их трансформации. Понятие «организованность» предполагает, что природный комплекс есть не хаотически разрозненные материальные элементы, а единое и связное целое, находящееся в состоянии развития. В нем в упорядоченном режиме происходят аккумуляция и рассеивание вещества и энергии. Наряду с физическими процессами здесь протекают химические превращения, формируется биота, идут синтез и деструкция органического вещества, сопровождающиеся биофизическими и биохимическими реакциями. Эти процессы имеют различную степень сбалансированности, которая зависит от характера комплекса, стадии его развития, сезона года, времени суток, случайных возмущений среды и т. п.
Природный комплекс, являясь функциональной системой, испытывает влияние силовых полей и антропогенное воздействие. Среди силовых полей земной поверхности наиболее значимы для комплекса гравитационное, магнитное и электрическое поля, их динамика и ритмика. Антропогенное воздействие на природный комплекс может быть различным по глубине и в ряде случаев приводит к коренному изменению его отдельных компонентов и свойств.
По своей физической сущности природный комплекс представляет собой открытую систему взаимодействующих потоков вещества, энергии и информации, развивающихся при определенных параметрах силовых полей земной поверхности и антропогенного воздействия. Организованность этой системы зиждется на стремлении к сбалансированности ее упорядоченных потоков вещества и энергии и направленной трансформации вещества и энергии.
Основатель общей теории систем Л. Берталанфи (1969) рассматривает систему как единство взаимодействующих переменных. Согласно В. Н. Садовскому система понимается как «множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство» (1976, с. 463). Природный комплекс полностью удовлетворяет приведенным определениям системы. Он относится к особому классу материальных систем — к геосистемам. Понятие «геосистема» было введено В. Б. Сочавой (1963) и получило широкое распространение в физической географии. Геосистема, т. е. природная географическая система, охватывает как абиогенные, так и биогенные компоненты и их взаимосвязи, что соответствует полному природному комплексу. Поскольку «практически каждый объект может быть рассмотрен как система» (Садовский, 1976, с. 464), постольку каждый компонент природного комплекса (почва, растительность, воды и т. д.) является системой.
В то же время понятия «геосистема» и «природный комплекс» — не синонимы. Если в «геосистеме» внимание акцентируется на целостности, функционировании, упорядоченности, то в «природном комплексе» — на взаимосвязи (сплетении) компонентов. Всякий природный комплекс есть система, но далеко не всякая система представляет собой природный комплекс (Исаченко, 1981). В частности, парциальные географические системы типа ледник — климат, атмосфера — Мировой океан, климат — почва — растительность не выступают в качестве комплексов.
Геосистема, будучи открытой системой, постоянно обменивается со средой энергией, веществом и информацией.
В геосистеме развиваются потоки вещества: потоки воды (точнее, водные растворы в виде атмосферных осадков и стока), минерального вещества в твердой фазе, воздушных масс и отдельных газов атмосферы и водяных паров, органического вещества (обычно вместе с минеральными соединениями), живого вещества (живых организмов), элементарных частиц (протонов, электронов, нейтрино и др.). Потоки вещества отличаются наибольшей степенью сбалансированности в геосистемах, приблизившихся к состоянию динамического равновесия со средой.
Все процессы, происходящие в геосистеме, развиваются с затратой энергии. Основные ее потоки — солнечная энергия и энергия недр Земли.
Обмен энергией между геосистемой и средой далеко не всегда, даже за сравнительно большой срок, сбалансирован. В частности, в геосистемах солнечная энергия накапливается до некоторого предела в биомассе растений и животных, в гумусе почвы, торфе, сапропеле и других органических соединениях. За ограниченный промежуток времени (год, сезон года, месяц, сутки) баланс трансформированной солнечной энергии может быть как положительным, так и отрицательным. Например, на протяжении вегетационного периода в геосистемах имеет место, как правило, накопление энергии (в основном в связи с нарастанием биомассы растений), а в течение невегетационного - ее расходование.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
