Модель геоекосистеми та екосистеми. Властивості геоекосистеми.

Екологічний підхід базується на концепції екосистеми. Як і концепція геоекосистеми, екосистема складена тими ж компонентами, але розглядається вона інакше. Екосистема розглядається, як різновид центрованої системи, де один із компонентів відіграє роль центру «хазяїна» (найчастіше це біота), інші – розглядають як периферію (оточення, дім, середовище), тобто вивчається, яким чином інші компоненти впливають на центральний компонент, визначають його стан та можливість існування. Вона моноцентрична.

Екосистема – це система живих організмів та середовища їх існування, яка характеризується цілісністю. (Тенслі, 1935 р.)

Екосистема характеризується такими властивостями:

1. моноцентричність – біота, біоцентрична;
2. цілісність
3. тісний взаємозв'язок і взаємозалежність всіх ланок як біотичних, так і абіотичних (саме це дозволяє говорити про екосистеми як про живі організми, де всі підсистеми точно «підігнані» один під одного. Спроби щось відкоректувати в цих зв'язках приводить або до включення механізмів гомеостазу, повертаючи систему в початковий стан, або до виникнення необоротних змін, після яких екосистема істотно перебудовує свою структуру або гине. Так, наприклад, спроба позбавитися від “шкідливих” з погляду людини комах або тварин в якій-небудь екосистемі може привести до непередбачуваних наслідків аж до загибелі даної екосистеми. Досить пригадати широкомасштабну епопею з відстрілом вовків в наших лісах, яких тепер називаємо санітарами лісу).
4. поза ранговість та другорядність територіального аспекту, важливими є не межі чи розміри, а процеси (екосистемою є і крапля води, оскільки сформувалась внаслідок певних процесів, і біосфера);;
5. сильні позитивні і негативні зворотні зв'язки (позитивний зворотній зв'язок (призводить до еволюції, прогресу) - заболочування території після вирубки лісу, що веде до ущільнення грунту, отже, до накопичення води і зростання відповідних рослин, до збіднення киснем, до уповільнення розкладання рослинних залишків, накопичення торфу і подальшого посилення заболочування. Негативний (що стабілізує) зворотній зв'язок - взаємовідношення між хижаком і жертвою, наприклад, між рисями і зайцями: зростання кількості зайців сприяє зростанню чисельності рисей, але надмірну кількість рисей скорочує поголів'я зайців, після чого чисельність рисі також скорочується. У природних умовах дана система достатньо швидко стабілізується.
6. емерджентність (рідкісний древостой ще не складає лісу, оскільки не створює певного середовища: ґрунтового, гідрологічного, метеорологічного. Відомі спроби насадити ліси в зонах, для яких вони мало характерні, наприклад в степу. Дерева чомусь не приживалися. Успіху вдавалося добитися тільки після того, як на місце посадки завозили грунт з лісів, багатий грибницею. Нитки грибниці обвиває коріння, утворюючи з ними симбіоз - мікрозу. Гриби при взаємодії з тканиною кореня утворюють свого роду “складні органи”, що підвищують здатність рослини витягувати з грунту живильні речовини. У свою чергу гриби отримують деякі продукти фотосинтезу рослин. Потік енергії через мікрозу є одним з головних елементів харчового ланцюга і дерева і грибниці. Багато дерев не можуть рости без мікрози. В той же час сосни, наприклад, із здоровою мікрозою можуть рости на такому бідному грунті, який по сільськогосподарських стандартах не придатний для посівів зернових культур).
7. стабільність
8. стійкість

Геоекосистема – керована або підконтрольна людині територіальна система, являє собою частину ландшафтної сфери із характерними для неї процесами тепло- та волого обміну, біогеохімічними кругообігами, певними видами господарської діяльності та соціокультурних стосунків. Геоекосистема=Сучасний ландшафт.

Складається із геосистеми (відносно цілісне утворення, яке формується у тісній взаємодії та взаємопроникненні природи, населення, господарства, цілісність якого визначається взаємозв’язками між його компонентами), людини, господарсько-економічної системи. Модель геоекосистеми поліцентрична: її центром може бути будь-який із компонентів.

Геоекосистема характеризується такими властивостями:

1. територіальність-просторовість (будь-яка геоекосистема займає певну територію та простір);

2. поліструктурність(наявність вертикальної, територіальної - горизонтальної, часової структур);

3. складність (геоекосистема створена багатьма елементами різних типів із різнорідними зв’язками);

4. цілісність (позбавлення геоекосистеми хоча б одного елемента призводить до її кардинальної перебудови);

5. відкритість (врахування внутрішніх і зовнішніх зв’язків. Взаємовідношення із зовнішнім середовищем, тобто ін. геоекосистемами);

6. динамічність(зміни значень певних характеристик геоекосистеми в часі: добові, сезонні, багаторічні);

7. стійкість (здатність протистояти зовнішнім впливам, збереження внутрішньої структури);

8. стохастичність (ймовірність, невизначеність розвитку і функціонування геоекосистеми);

9. емерджентність (холі стичність – притаманна геоекосистемі нова властивість, якість та функції, які не характерні для кожного із її компонентів поокремо).

На основі відмінностей між поняттями екосистеми та геоекосистеми А. А. Минц та. С. Преображенский провели розмежування цих двох понять зобразивши їх графічні моделі (рис. 2).

.

Рис. 2. Уявлення про екосистему (А) та ландшафт (геоекосистему) (Б) за Мінцем - Преображенским : кружочки – компоненти цих систем, лінії – зв’язки між ними. Маючи одні й ті самі компоненти, структура зв’язків між ними відображається по-різному: - моноцентрично для екосистеми, та – поліцентрично для ландшафту.

В своїй організації геоекосистема складається з двох основних частин – суб’єкта та його середовища. Суб’єктом геоекосистеми може бути одне з явищ реальності, що має системний і просторово-територіально-часовий характер. Такими суб’єктами можуть бути: повітря, води, рослинність, людина, рельєф, клімат, тварини, ландшафти, територіально-виробничі геосистеми, технічні об’єкти та ін. Суб’єкт виступає, нібито, “господарем” або ядром геоекосистеми.

Все, що оточує і взаємодіє з суб’єктом, є його середовищем (“домом” або, іноді, використовують термін “об’єкт”). Знову ж, його утворюють будь-які геосистемні структури. Середовище може бути представлене одним об’єктом або кількома ними. Середовище це не абстрактна категорія.

Функціональну структуру геоекосистеми утворюють різноманітні зв’язки між суб’єктом і компонентами його середовища та між об’єктами самого середовища. На відміну від “нормальних” геосистем, де в їх утворенні та існуванні рівноправну участь беруть всі складові і домінують двобічні різної направленості зв’язки, для геоекосистеми притаманні зв’язки, що спрямовані або від суб’єкту до середовища, або навпаки. Наприклад, промислове підприємство забруднює своє атмосферне середовище. Формується об’єм забрудненого повітря за певним напрямом вітру. Усереднені дані забруднення за рік (при врахуванні рози вітрів) дозволяють визначити зону забруднення. Таким чином, активнішим в цій геоекосистемі був технічний суб’єкт, який діяв на атмосферне довкілля через хімічне забруднення атмосфери.

В залежності від системи напряму зв’язків, складності будови та видом і рангом взаємодіючих матеріальних тіл можна виділити три групи геоекосистем.

Генетична класифікація геоекосистем. За походженням виділяються два генетичні типи геоекосистем. Основний критерій їх виділення – характер однонаправлених зв’язків між суб’єктом і його середовищем.

1. Відцентрові геоекосистеми. В просторі-часі організовані при більш активній дії суб’єкта, коли він впливає на довкілля. Суб’єкт зумовлює будову та властивості середовища. Приклад такої геоекосистеми був наведений вище, де мова йшла про забруднення атмосферного повітря промисловим підприємством. Тут переважають зв’язки, що направлені від центру до периферії. Виникаючий тип геоекосистеми за своєю територіальною організацією подібний до нуклеарних геосистем, які складаються з ядра і оболонки (згідно з термінологією О.Ю.Ретеюма, 1988).

В межах відцентрових геоекосистем вплив суб’єкта на середовище послаблюється в напрямі до периферії. Межа геоекосистеми буде знаходитись там, де інтенсивність впливу суб’єкта знизиться до нуля або майже нуля. Це спричиняє відносну дискретність середовища – наявність певних зон навколо суб’єкта. Так, концентрація забруднювачів від промислового підприємства до периферії поступово зменшується, що дає змогу виділяти смуги різного ступеня забрудненості повітря та показувати їх на геоекологічній карті.

2. Доцентрові геоекосистеми. Виникають при більш активній дії компонентів середовища на суб’єкт, які й визначатимуть його властивості та організацію. Наприклад, вже забруднене атмосферне повітря по відношенню до біоти, в тому числі й людини, виступає середовищем, яке обумовлює у них різні фізиологічні параметри. У випадку людини, до них додаються й інші проблеми – демографічні (скорочення природного приросту населення), соціально-економічні (переселення людей із найзабрудненіших зон), психічні (розвиток стресів) тощо.

Іншим прикладом доцентрової геоекосистеми є гідрогеоекосистема. В ній суб’єктом, який сприймає забруднювачі є поверхневі водні геосистеми (або підземні), а середовищем буде та територія, де ці забруднюючі речовини формуються і потрапляють до них за певними каналами стоку. Отже, тут середовищем виступатиме територія, яка визначає екологічний стан водних геосистем і їх якість.

Межі доцентрових геоекосистем пройдуть там, де будуть присутні бодай найперші ознаки впливу об’єктів на один суб’єкт. В функціональній структурі домінують доцентрові зв’язки від середовища до суб’єкта (від периферії до центру). Як і для першого типу, в організації доцентрових геоекосистем також проглядаються риси нуклеарності.

Класифікація геоекосистем за складністю будови. Ця класифікація розроблена за аналогією до моно- та полісистемних моделей ландшафтів В.С.Преображенського (1972). Класифікація складається з двох типів геоекосистем – моно- і полігеоекосистем. Підставою для цього є подібний характер організації геоекосистем і "нормальних” геосистем.

Моногеоекосистеми. За будовою це відносно прості структури. Суб’єкти цих геоекосистем взаємодіють з геосистемами самого низького рівня організації – геомасами, хімічними сполуками, повітрям, водами, грунтами, біотою, технічними спорудами та ін.

Так, структуру повітряної доцентрової геоекосистеми складають, з одного боку, людина або інша біологічна істота чи біокосне утворення (суб’єкт), з другого боку, гази аеромаси – сірководень, оксиди азоту, вуглекислий газ, сірчаний ангідрит, бенз(а)пірен, фенол та ін., а також літомаси – пил, сажа (об’єкти середовища). Взаємодія між ними завжди приурочена до певного простору та території.

Полігеоекосистеми. Складніші за своєю організацією. Структуру полігеоекосистем утворюють суб’єкт та геосистеми “високого” ієрархічного рівня – геосфери, ландшафтні геосистеми, територіально-виробничі геосистеми, планети, різноманітні геофізичні поля тощо.

Наприклад, транселювіальна ландшафтна фація схилу балки завжди знаходиться під доцентровим впливом ландшафтів, які розташовані по сусідству – на одному гіпсометричному рівні і вище по схилу. В цю фацію геомаси (фізична речовина) буде мігрувати через потоки у грунтах, нижніх шарах тропосфери, поверхневий стік, підземні води та ін. Прикладом подібних геоекосистем може також бути геоекосистема планети Земля (суб’єкт) та Космосу (земне середовище), якій останній визначає самі різноманітні процеси на Землі.

Недослідженою є проблема взаємодії самих геоекосистем у просторі-часі, яка безперечно присутня в світі.

Класифікація геоекосистем за матеріальним змістом. Провідні принципи виділення геоекосистем – матеріально-об’єктний і суб’єктний(в залежності від того, яка конкретна геосистема виступає суб’єктом геоекосистеми). Виходячи з цього можна окреслити два типи і кілька видів матеріальних геоекосистем.

1 тип – компонентні геоекосистеми. Якщо їхніми суб’єктами є наступні геосистеми, то матимемо відповідні геоекосистеми:

· атмосферне повітря – атмогеоекосистема;

· грунти – педогеоекосистеми;

· води – гідрогеоекосистеми;

· геологічні утворення – літогеоекосистеми;

· рослинність – фітогеоекосистеми;

· технічні споруди – техногеоекосистеми;

· рельєф – рельєфогеоекосистеми;

· тварини – зоогеоекосистеми;

· людина – антропогеоекосистеми та ін.

Всі ці групи геоекосистеми можуть бути роздріблені на низку систем меншого рангу – атмосферне повітря на гази, водяну пару і аерозолі; рельєф на певні форми рельєфу (наприклад, геоекосистема балки, яру, карстової воронки тощо). Початок назви кожної геоекосистеми говорить про те, що за геосистема виступає суб’єктом.

2 тип – комплексні геоекосистеми. Ядро цих геоекосистем утворюють складні просторово-часові системи. Перед усім, це ландшафти, територіально-виробничі геосистеми, соціальні геосистеми, геосфери, річкові басейни тощо. Відповідно до структури геоекосистеми, середовищем комплексних геоекосистем є одно- або різнорангові інші геосистеми.

Прикладами таких геоекосистем можуть бути: агрогеоекосистеми – їх суб’єктом є польові сільськогосподарські ландшафти та відповідна агропромислова інфраструктура; соціогеоекосистеми – їх утворюють людські спільноти, країни, частини країн, населенні пункти та ін.; виробничі геоекосистеми – зумовлені різними промисловими об’єктами, господарством країн, економічних районів тощо.