Библиотека ДИССЕРТАЦИЙ
Главная страница Каталог

Новые диссертации Авторефераты
Книги
Статьи
О сайте
Авторские права
О защите
Для авторов
Бюллетень ВАК
Аспирантам
Новости
Поиск
Конференции
Полезные ссылки
СУПЕРОБУЧЕНИЕ
Комната отдыха

Введите слово для поиска

Ноговицына Мария Александровна
Самоорганизация геосистем Южного Прибайкалья

ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ ИМ. В.Б.СОЧАВЫ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК


Специальность 25.00.23 – физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов


Диссертация
на соискание ученой степени кандидата географических наук


Научный руководитель: доктор географических наук, Коновалова Татьяна Ивановна


Иркутск – 2016

Содержание диссертации
Самоорганизация геосистем Южного Прибайкалья

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОСИСТЕМ
1.1. Постановка задачи
1.2. Развитие представлений о самоорганизации геосистем
1.3. Теория геосистем
1.4. Основные методические приемы
1.5 Выводы

ГЛАВА 2. ФАКТОРЫ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОСИСТЕМ ЮЖНОГО ПРИБАЙКАЛЬЯ
2.1. Постановка задачи
2.2. Физико-географическая характеристика территории исследования
2.3. Пространственная дифференциация геосистем южного Прибайкалья
2.4. Специфика самоорганизации геосистем района исследований
2.5. Выводы

ГЛАВА 3.ОСОБЕННОСТИ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОСИСТЕМ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Постановка задачи
3.2. Влияние фактора развития на формирование геосистем
3.3. Региональные рубежи и физико-географическое районирование Южного Прибайкалья
3.4 Выводы

ГЛАВА 4. МЕЖКОМПОНЕНТНЫЕ ВЗАИМОСВЯЗИ И НАПРАВЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОСИСТЕМ
4.1. Постановка задачи
4.2 Взаимосвязи компонентов геосистем
4.3. Характер самоорганизации геосистем южного Прибайкалья
4.4. Антропогенная нарушенность геосистем района исследований
4.5. Устойчивость геосистем южного Прибайкалья
4.6. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ САМООРГАНИЗАЦИИ ГЕОСИСТЕМ

1.1. Постановка задачи

Исследование изменения геосистем как целостных образований является современной научной задачей, стоящей перед географией. Для ее решения необходимо синтезировать знания о различных географических процессах и взаимосвязях компонентов геосистем. Сложность геосистем, определяемая наличием памяти о предыдущих состояниях, их развитием в гармонии с геосистемами более высокого иерархического уровня, разнообразием протекающих в них процессов [Арманд, 2003; Петлин, 2005; Исаченко, 2004], определяет потребность изучения их самоорганизации с синергетических позиций.

В этой связи, прежде всего, необходимо проанализировать методологические основы исследования самоорганизации геосистем на основе систематизации как российских, так и зарубежных научных публикаций по этой проблеме.

1.2. Развитие представлений о самоорганизации геосистем

Истоки идеи о самоорганизации относятся к древнегреческой философии и связаны с вопросами о происхождении мира. Так, Демокрит, утверждал, что мировой порядок возник из хаоса в результате столкновения частиц, которые, впоследствии, определенным образом упорядочились. Немецкие философы И. Кант и Ф. Шеллинг также писали о самоорганизации, рассуждая в своих работах о формировании планетарной системы [F.Paslack, 1991]. В XX в. концепция самоорганизации развивалась параллельно с кибернетикой, и была связана с трудами таких ученых, как У.Р.Эшби и Х.Ферстер [Ashby, 1947; Foerster,1960].

В 50-60-е гг. возникло научное направление – синергетика, в рамках которого изучались самоорганизующиеся системы, рассматривались общие закономерности развития систем любой природы. Предметом синергетических исследований являлось изучение общих принципов функционирования систем, в которых из хаотических состояний самопроизвольно возникают упорядоченные пространственные, временные и пространственно-временные структуры. Г. Хакен, в рамках синергетики, отмечал, что процесс упорядочения за счет согласованного взаимодействия множества элементов в открытой системе и есть самоорганизация. При специфическом внешнем воздействии система приобретает определенную структуру и характер функционирования, что определяет строго регулируемое поведение всех элементов системы, объединенных общими действиями; данный процесс именуется организация. Самоорганизующиеся же системы испытывают извне только неспецифическое воздействие [Хакен, 1980, 2000, 2004].

Результаты исследований, полученные в рамках синергетики в конце XX века, использовались практически во всех научных дисциплинах (физика, химия, социология, политика и др.), вследствие чего понятие самоорганизации получило различное толкование.

К примеру, считается, что самоорганизация является сложным явлением, выраженным множеством различных фаз на различных уровнях – от атома до Вселенной [Katalinic, 2010, p. 75].

Самоорганизация — это процесс, при котором возникает глобальная модель системы благодаря взаимодействию компонентов ее нижнего уровня [Camazin, 2001, p. 27].

Самоорганизация — это набор динамических факторов, влияние которых приводит к образованию структуры системы глобального уровня организации на основе взаимодействия компонентов на более низком уровне. Она основывается на четырех основных составляющих: положительных связях компонентов, способствующих созданию структур; отрицательных обратных связях, которые уравновешивают положительные; усилении колебаний (случайные блуждания, ошибки); множественных взаимодействиях индивидуумов или элементов в биологических системах, которые могут изменяться ими [Bonabeau, 1999].

Сущность самоорганизации состоит в том, что структура системы часто возникает без явного внешнего воздействия. Другими словами система формируется в результате взаимодействия между компонентами и обычно зависит от физической природы этих компонентов. Организации могут развиваться во времени или пространстве, поддерживать стабильную форму или форму переходных явлений. Общим ресурсом в рамках самоорганизации систем является диссипация [Berger, 2009].

Самоорганизация – это, в основном, процесс эволюции, где эффект воздействия окружающей среды является минимальным, т.е. она возникает там, где происходит развитие новых, сложных структур в самой системе. Эффекты самоорганизации могут быть поняты на основе анализа процессов изменения и естественного отбора, наряду с другими, экологически управляемыми процессами эволюции. Их познание имеет важное значение для понимания возникновения и развития жизни на Земле. Самоорганизация обычно вызвана внутренними вариациями процессов, которые обычно называют «колебания» или «шум». Она обычно ассоциируется с более сложными, нелинейными явлениями, а не с относительно простыми процессами поддержания структуры» [Katalinic, 2010].

Вместе с тем, ее смысл сводился, прежде всего, к тому, что это природный процесс, который переводит открытую неравновесную систему, достигшую в своем развитии критического состояния в новое, устойчивое, с более высоким уровнем упорядоченности составных частей и взаимосвязей системы. Согласно теории самоорганизации систем, порядок во взаимосвязанной системе элементов может возникать вокруг так называемых «аттракторов», которые помогают создавать и удерживать стабильные тенденции в системе. Сила аттрактора описывается в терминах глубины и ширины его бассейна. С ландшафтной точки зрения процессы изменений рассматриваются в одном из двух способов: на поверхностном и на глубоком уровне [Dilts, 1998].

Изменения на первом уровне будут включать модификации в определенных частях ландшафта, оставляя при этом сам ландшафт неизменным.

Изменения глубокого уровня затрагивают модификацию самого ландшафта, т.е. фактически трансформацию бассейна аттрактора. Она будет охватывать факторы, "дестабилизирующие" существующий аттрактор, который поддерживает систему в ее нынешнем состоянии, и дальнейшую активизацию нового аттрактора, который изменит природную систему.

В отечественных географических публикациях под самоорганизацией понимают:

- «внутреннюю упорядоченность, согласованность, взаимодействие более или менее дифференцированных и автономных элементов целого, обусловленных его строением» [Преображенский, 1986, с. 33]; - «возникновение новых структур, эволюционно более совершенных, чем предыдущие» [Арманд, 1988, 54];

- «образование качественно новых структур в макроскопическом масштабе, когда закономерности возникновения порядка из хаоса устанавливаются с помощью методов термодинамики неравновесных процессов» [Ретеюм, 1988, с. 95];

- «сложный процесс формирования, сохранения и упорядоченного преобразования целостности за счет внутренних механизмов» [Коновалова, 2012, с. 34].

На основе представлений о самоорганизации А.Д. Армандом [1988, 1992] была разработана теория географических процессов, сформулированы общие принципы развития географических систем. С именем В.Б.Сочавы [1967, 1972 а, б, 1973, 1978], связано учение о геосистемах, где были даны основы, заложенные впоследствии в понимание факторов самоорганизации геосистем, такие как целостность, инвариант, иерархичность, размерность, возраст, эволюция и динамика.

Были предложены идеи, которые способствовали развитию представления о самоорганизации географических систем. А.А. Григорьев [1965] ввёл понятие и развил учение о географической оболочке Земли, положив в основу изучения её структуры метод баланса поступления и расхода вещества и энергии. Совместно с М. И. Будыко [1949] было разработано обоснование закона периодической географической зональности как природной организации массоэнергообмена.

Концепция о существовании специфических геологических времен разработанная И.В. Круть [1978], в которой предложено выделять несколько уровней организации Земли. Ф.Я. Шипунов [1980] также выделяет уровни организованности биосферы: термодинамический, физический, биологический и др. Труды Г.Ф. Хильми [1966] и А.В. Павлова[1984] также отражают развитие биофизической и геофизической концепций биосферы. А.В. Поздняков и И.Г. Черванец в монографии «Самоорганизация в развитии форм рельефа» [1990] предложили общую концепцию самоорганизации рельефа как целостной системы и методы ее изучения. Работы А.Г. Исаченко [1991, 1997, 2004] посвящены исследованию общих закономерностей физико-географической дифференциации. Единая параметрическая основа для всех структур мира и универсальность законов ритма отмечалась в работах Е.Н. Князевой, С.П. Курдюмова [1992]. Согласно А.В. Позднякову [1990, 2003], устойчивость является условием для процесса самоорганизации элементов системы как целого.

Исследованию взаимодействия колебаний с близкой частотой и их воздействию на формирование ландшафтной структуры посвящены работы Н.А. Гвоздецкого [1977]; А.Д. Арманда [1996], Ю.Г. Пузаченко [1986], Б.В. Виноградова [1979]. Считалось, что самоорганизация колебательных процессов находит выражение в пространственном устройстве ландшафтной оболочки Земли [Пузаченко, 1986; Виноградов, 1979]. А.Д. Арманд [1996] полагал, что этот ритм генетически связан с прогрессией размеров отдельностей горных пород, разбитых трещиноватостью, а также габаритов тектонических блоков кристаллического фундамента платформ, ограниченных линиями разломов.

Отмечалось [Гвоздецкий, 1977], что если у систем, связанных между собой физически или информационно, осцилляции близки по частоте W, а dW = (W1- W2) < √2, то происходит их синхронизация. При этом менее мощный в энергетическом смысле ритм подстраивается к более мощному. Пучок близких по частоте колебательных процессов переходит к единому ритму, взаимно усиливаясь. По мнению Д.И. Назимовой и др. (2008) функционирование биогеоклиматической зоны в значительной мере связано с колебательными процессами – циклами климатическими, гидрологическими, геоморфологическими разной амплитуды и продолжительности. Кроме того, биота развивается еще необратимо.

Взаимосвязь между компонентами можно понять, если представить их образование на Земле. Влияние любого «старшего» на «младший» всегда будет более мощным и определяющим - от литогенной основы через воды и атмосферу к биоте [Солнцев, 1977]. Любое нарушение динамического равновесия приводит к тому, что отдельные процессы перестают компенсировать друг друга.

Считается, что сложность геосистем определяется наличием в них элементов «памяти» как в процессах живой, так и неживой природы. Накопление элементов памяти приводит к «старению» и распаду геосистем [Князева, Курдюмов, 2003]. Они играют роль катализатора, существенно ускоряют эволюцию, не повторяя исторический путь случайного отбора. Строительство по образцу является некой формой резонансного возбуждения - быстрого перехода к сложным структурам, своеобразным «сжатием процессов» во времени. Согласно этому в географии возникло представление о почве-памяти и почве-моменте [Арманд, Таргульян, 1974], т.е. о двуединости почвы как естественно-исторического тела и как функционирующего в настоящий момент.

В географии развито несколько теорий самоорганизации географического пространства: геоморфологических циклов В. Девиса и связанную с ней модель пенепленизации рельефа; сукцессий Ф. Клементса, которую рассматривают как процесс самоорганизации экосистем, имеющего прямое отношение к направленности развития биогеоценозов и к глобальному тренду [Арманд, 1988; Чернышенко,1997]; зонирование территории И.Г. Тюнена; теория центральных мест А. Кристаллера и поляризованной биосферы Б.Б. Родомана, саморазвития транспортных сетей П. Хаггета – С.А. Тархова; каскадная теория организации водно-геохимических потоков в ландшафтах [Полынов, 1953]; теория геохимических арен Глазовской [1988]; в трудах Н.Ф. Глазовского [2006] получила развитие концепция бассейновой организации массоэнергопереноса на поверхности суши. С. Кауфман, исследуя самоорганизацию биологических систем и поддержанию порядка в них отмечал, что возникновение порядка из хаоса имеет важное значение для понимания возникновения и развития жизни на Земле [Kaufman,1993].

Приводятся также частные феномены самоорганизации - образование полигональных почв в тундре, трещин в горных породах, кристаллизация, формирование структуры гидрологической сети, рост из семени большого дерева, образование водоворотов в области сужения русла реки и т.п. (рис. 2). Кроме упомянутых выше, существует большое число работ по тематике самоорганизации геосистем и их компонентов: В.И. Булатов [1977], К.Н. Дьяконов [2005]; А.Б. Иметхенов [1997], Т.И. Коновалова [2002, 2011], Г.С. Макунина [2010, 2011], Э. Нееф [1974], А.Г. Пузаченко [1997, 2014], А.Ю. Ретеюм [2006], Ю.М. Семенов [1991], В.А. Снытко [1978], Симонов Ю.Г., Симонова Т.Ю. [2002]; Т.Т. Тайсаев [2005], А.К. Черкашин [2005], Д. Харвей [1974], G. Haase [1977]; J. Schmithusen [1976]; A.Chin, J.D.Phillips [2007], M.Rietkerk, S.C.Dekker, P.C. Rulter, J.Koppel [2004], M.A.Bishop [2010], J.G.Ryan, J.A.Ludwig, C.A.Mcalpine [2007], M.S.Fonseca, M.A.K. Koehl, B.S.Kopp [2007] и др.

Анализ этих и других публикаций показал, что самоорганизация, ее феномены и факторы являются объектом исследования множества отечественных и зарубежных ученых в различных областях наук. Однако, значительная их часть группируется на изучении проявления отдельных факторов и дальнейшем развитии теории систем. Наряду с этим, практически нет работ, посвященных системным исследованиям самоорганизации геосистем районов. Исследованиями такого плана являются работы Т.И. Коноваловой по самоорганизации геосистем в пределах Средней Сибири [2012], Д.В. Черных и В.И. Булатова по организации горных территорий на примере Алтая [2002]. Основными факторами, определяющими самоорганизацию геосистем, являются вещественно-энергетический обмен, развитие, резонанс процессов, устойчивость, внешние и внутренние взаимосвязи [Коновалова, 2010].

1.3 Теория геосистем

Учение о геосистемах является первым и наиболее широким опытом обобщения главнейших направлений физической географии на базе системных идей. С одной стороны, оно обобщило ранее не созвучные представления и придало им качественно новый смысл, с другой – дало трактовку объекта ландшафтоведения исходя из динамических позиций и с третьей стороны – оно возникло как результат обширных полевых исследований [Крауклис, 1979]. Этот опыт был основой формулировки понятия о геосистеме. Геосистема была определена В.Б. Сочавой как «земное пространство всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной связи друг с другом, и как определенная целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом» [Сочава, 1978, с. 292].

Учение о геосистемах базируется на следующих логических критериях: иерархичность, размерность, инвариантность, двойная системно-иерархическая проекция структуры географической среды [Сочава, 1972б].

Благодаря иерархичности строения природной среды каждый элементарный ареал, как и географическая оболочка, является целостностью с особой географической самоорганизацией, присущей им. Геосистема, как звено в иерархичной цепи, испытывает фоновое влияние вышестоящего уровня и осуществляет закономерности строения и развития присущих ей подразделений.

Каждая географическая система имеет свою размерность - закономерности, присущие ей, действуют в ограниченных пространственных пределах. Существует три порядка размерности геосистем: планетарная, региональная и топологическая; для каждой из них характерны свои масштабы и особенности организации [Сочава, 1972б]. В результате пространственной модификации взаимообмена вещества и энергии геосистемы регионального и топологического уровня образуют сложно дифференцированную структуру в пределах планетарной геосистемы [Демек, 1977].

Согласно В.Б. Сочаве [1978] функциональная обособленность геосистемы изменяется в зависимости от иерархического уровня. Так географическая оболочка имеет со своим земным и космическим окружением в основном энергетические связи (поступление солнечной радиации и энергии различных силовых полей). Для геосистем регионального уровня самоорганизации усиливается взаимодействие с окружением. Геосистемы низших таксонов топологического уровня в наибольшей степени пронизаны транзитными и обменными потоками. В результате этого они являются самыми динамичными и изменчивыми типами. Экспериментальное изучение фаций на стационарах показало, что локальные контрасты и местные связи зависят от фоновых условий, которые образуют зонально-региональные физико-географические условия [Крауклис, 1983].

Ключевым разделом теории геосистем является представление о двух категориях структуры: инвариантной и переменной, и рассматривается как основа самоорганизации. Главнейшие и детерминирующие черты самоорганизации подразделений природной среды, которые остаются неизменными при преобразованиях, являются инвариантной структурой геосистемы. Система переменных состояний с определенной формой упорядоченности это переменная структура. Исходя из этого, структура понимается как способность объекта сохранять идентичность при разнообразных внешних и внутренних воздействиях.

Различные состояния геосистем, которые представляют собой временный вариант её структуры и функционирования, сменяют друг друга под влиянием внешних и внутренних факторов; в их смене выявляются причины и факторы, которыми определен порядок наступления разных состояний и их многовариантность.

Физическая поверхность Земли объединяет две формы проявления геосистем: местоположение и содержание. Первая из них рассматривается при изучении пространственных композиций или геохор, вторая – геомеров или целостных геосистем. Пространственно-временная составляющая самоорганизации геосистем заключается в совмещении двух начал с гомогенной (геомер) и гетерогенной (геохор) структурой. Геомер определяется как пространство, на котором вмещаются все составляющие геосистему компоненты. Геохора образована пространственно примыкающими друг к другу геомерами. Это формирует единое целое в каждой точке пространства, континуум. В узловых звеньях ряды геохор и геомер взаимообусловлены (физико-географический пояс – свита типов ландшафтов, физико-географическая область – классы геомов, ландшафт-геомы) [Сочава, 1972б]. Совокупные свойства земного пространства определенной геохоры обуславливает структуру того или иного геомера.

Для геосистем характерны особые общие свойства. Важным свойством геосистемы является её целостность, проявляющаяся в относительной автономности, в наличии естественных границ, устойчивости к внешним воздействиям, упорядоченности структуры. В своем учении В.Б. Сочава отмечал внутреннюю целостность геосистем, утверждая, что при взаимодействии природных режимов возникает особое качество, своего рода ландшафтообразующий эффект, который определяет развитие геосистемы. Геосистема – это система отношений: физическая поверхность Земли – совокупность взаимодействующих под ее влиянием элементов. Геосистема существует благодаря энергии, поступающей из внешних источников (космических и теллуристических) и перерабатываемой ею [Крауклис, 1979].

Поступление, перемещение и трансформация вещества и энергии в геосистеме определяет ее свойство - функционирование. В процессе функционирования геосистема не только поглощает приходящую извне энергию, но и выделяет ее в среду своего существования. Этот обмен между геосистемой и ее средой является важным фактором эволюции и определяет свойство целостности геосистемы как самостоятельного структурно-функционального и естественно- исторического образования.

Уровень системной иерархии определяет приток вещества и энергии в геосистему, и обуславливает характерные особенности самоорганизации для каждого уровня иерархии. Вертикальную мощность геосистем В.Б. Сочава [1974, с. 11] приближенно оценивал следующими величинами: фация порядка 0,02-0,05 км, ландшафт (макрогеохора) в среднем 1,5-2,0 границы между провинциями прослеживаются в слое 3-5, между ландшафтными поясами – от 8-10 до 16-18 км.

Первый уровень – планетарный (ландшафтные пояса, субконтиненты) предполагает рассмотрение географической оболочки исходя из ее глобальной целостности; второй – региональный (физико-географические области – провинции) – из взаимосвязи явлений и объектов в пределах региона; третий – топический (ландшафт-фация) – из взаимообусловленности элементов земной поверхности в локальном местоположении.

Центральным разделом теории геосистем является учение об их эволюции и динамике. Эволюция и динамика геосистем являются звеньями процесса развития: накапливающиеся в них количественные (динамические) изменения приводят к качественному скачку – эволюции. Время существования геосистемы связано с остальными ее свойствами и меняется в зависимости от иерархического уровня.

В геотопологии возраст выражается в показателях летоисчисления исторической географии, для геосистем планетарной и большей части региональной размерности применимы параметры геохронологии. Эволюционный принцип сохраняется для подчиненных им таксонов. Геосистемы планетарной размерности имеют наибольший возраст, топогеосистемы – наименьшую продолжительность существования. Благодаря этому наибольшим изменениям (по скорости протекания и амплитуде проявления) подвержены ландшафты топологического уровня [Сочава, 1978]. Для них даже вековые и внутривековые циклы оказываются необратимыми.

Процесс развития, как фактор формирования пространственно-временной самоорганизации геосистем, детерминирует направленность и необратимость их трансформации. Поддержание уровня самоорганизации в пределах определенного временного отрезка происходит за счет устойчивости; но при этом, геосистемы эволюционируют, неизбежно меняют себя.

Исходя из вышеизложенного, геосистема является сложной открытой целостной иерархичной системой со сквозными вещественно-энергетическими потоками, которая функционирует и развивается во времени под влиянием внутренних и внешних факторов.

1.4. Основные методические приемы

Исследования самоорганизации геосистем южного Прибайкалья выполнены с использованием методов комплексных физико-географических исследований, полевых маршрутных наблюдений, визуального дешифрирования космических снимков. Наряду с этим проводился анализ литературных источников по ландшафтной структуре района, геоботанике, тектоническому и геологическому строению, велась работа с рядом комплексных и отраслевых карт [Атлас Иркутской…, 1962; Байкал. Атлас, 1993; Геологическая карта…, 1980; Геологическая карта…, 1983; Растительность юга…, 1971; Карта новейшей…, 1979; Карта сейсмического…, 1984; Ландшафты юга…, 1977.; Почвенный покров…, 1980].

В работе при анализе воздействия тепловых эндогенных потоков на геосистемы района использовалась опубликованная информация результатов измерения температур в скважинах и определения величин геотермических градиентов. Геотермические исследования в скважинах осуществлялись Института физики Земли РАН, Института нефтегазоносной геологии и геофизики и Институтом земной коры СО РАН. Температурные измерения проводились как в опорных скважинах, имеющих глубину свыше 2-3 км и расположенных во впадинах байкальского типа и в Иркутском амфитеатре, так и в поисково-разведочных скважинах глубиной 300-600 м, пробуренных на участках горных перемычек или на месторождениях термальных вод [Вилор, 2002; Голубев, 1982, 2007; Киселев, 1979; Лысак, 1976; Лысак, 1988; Любимова, 1968 и др.].

Ландшафтное профилирование и полевые маршрутные наблюдения осуществлялись в Тункинской ветви котловин, Тункинских гольцах, Окинском плоскогорье, хребте Хамар-Дабан (рис. 3). Во время экспедиционных работ в период 2010-2013 гг. выполнено около 100 комплексных ландшафтно- географических описаний; проведено маршрутное профилирование с общей протяженностью профилей 50 км.

Маршрутное профилирование геосистем проводилось по трансектам, заложенным по гипсометрическим разностям, с учетом сопряженных форм рельефа, наиболее разнообразным в ландшафтном отношении. Всего было проложено четыре профиля: один из них проходил через поселок Монды от обсерватории института Солнечно-Земной физики (западная оконечность Хамар- Дабана) (1990 м.) до Тункинских гольцов (2318 м.). Всего по данному профилю было заложено 10 точек комплексного описания (рис. 4); второй – в пределах Тункинской котловины от подножия Тункинских гольцов (946 м) у п. Аршан до пика Любви (2119 м), в результате которого было сделано семь точек; третий - пологий склон хр. Хамар-Дабан, обращенный к Тункинской котловине (813-1391 м) – 5 точек комплексного описания; четвертый вблизи г.Байкальска от побережья оз. Байкал по склону хр. Хамар-Дабан (1800 м) – восемь точек.

По ходу маршрутов проводились комплексные ландшафтно- географические описания, где определялись такие параметры как состав древостоя, подлесок, кустарниковый ярус, напочвенный покров, почвы. С помощью JPS-приемника осуществлялась привязка точек, которые впоследствии наносились на топографическую основу 200 000 масштаба. Полученные результаты сопоставлялись с литературными материалами и данными ландшафтного картографирования.

Дешифрирование космических снимков базировалось на представление о космическом снимке (КС) как универсальной форме регистрации излучения, несущего географическую информацию о природных системах. Отражательные и излучательные характеристики объектов являются не только индикационными дешифровочными признаками, но и свойствами природы, сформировавшимися в течение длительной эволюции, которые играют существенную роль в функционировании геосистем [Виноградов, 1979].

Основной принцип дистанционных исследований сводился к замещению выявленных по КС природных объектов обобщенным представлением о пространственно-временной самоорганизации геосистем района. Это логическая операция, посредством которой объекты, обнаруженные в процессе дешифрирования, включаются в систему соответствующих теоретических представлений [Коновалова, 2002а]. Для этого проводилось сопоставление данных полевых наземных изысканий, литературных источников и материалов, полученных при дешифрировании КС. Интерактивное дешифрирование и классификация снимков проводилось при помощи программы ENVI. Изучение геосистем и их самоорганизации реализовывалось в следующей последовательности.

При изучении спектральных диапазонов (0.6-0.7 мкм – изучение вегетирующей растительности, 0.7-0.8 мкм – влажности почвы; 0.8-1.0 – минералогического состава горных пород и др.) и геометрической структуры космических снимков были выявлены взаимосвязи компонентов геосистем. Сравнительный анализ этих результатов в рамках характерных текстур изображения космического снимка (фототон+геометрический рисунок) позволяет установить определенные взаимосвязи, например, развития сети разломов (геометрическая структура изображения) с характером теплового потока (фототон изображения), либо приуроченности определенных ландшафтов к таким местоположениям. При этом близость текстурных признаков изображения объектов индицирует их общегеографические связи в рамках исследуемого района. Полученные результаты проверялись на местности во время маршрутных съемок с топографической привязкой при помощи GPS- приемника.

Исследование неотектонического режима территории опиралось на представление о динамических силах сжатия и растяжения в земной коре. На участках поднятия образуются разломы и увеличивается проницаемость осадочного чехла и вместе с ней интенсивность миграции грунтовых и поверхностных вод. Поэтому, разломы и участки положительных новейших структур отображаются на снимке в ближнем инфракрасном диапазоне спектра более контрастно.

В процессе исследований использовались снимки, полученные с прибора ETM+, установленного на искусственном спутнике Земли «LANDSAT - 7» (пространственное разрешение 30 м., полоса захвата – 183 км), а также с прибора ASTER – спутник «EOS AM-1» (TERRA), (пространственное разрешение 15 м., полоса захвата – 60 км). Интерактивное дешифрирование проводилось при помощи программы ENVI в сочетании с визуальным дешифрированием для максимального использования характеристик текстуры изображения. К примеру, с помощью снимка, полученного с ИСЗ «Landsat-7» (съемка 05.03.2004, RBG 3,5,7 каналов) (рис. 6), было получено представление о распределении и характере теплового потока Земли; о литологии и тектонике данного участка; также прослежены границы гранитоидов и разломов. Сравнение данных, полученных на основе дешифрирования космического снимка и таблиц тепловых потоков (с топографической привязкой точек), опубликованных в монографиях С.В. Лысак, Ю.А. Зорина [1976] и Е.А. Любимовой [1968] показало высокую сопоставимость результатов.

Съемка 5.03.2010. Прибор ЕТМ+ (пространственное разрешение 30 м, полоса захвата 183 км). RGB 4, 6, 7 каналов (0,75-0,9; 10,4-12,5; 2,09-2,35). Повышение степени интенсивности – оттенки красного цвета; понижение – от серого к черному цвету соответственно в пределах разломов. Разломы – прямолинейные участки; массивы гранитоидов - ярко-красные участки изображения в южной горной части территории.

Выявлена связь интенсивности инфракрасного излучения с региональными элементами геологического строения территории: наибольшая интенсивность теплового потока отмечается по разломам земной коры (часто совпадающих с долинами крупных рек), в местах распространения магматических горных пород, с наиболее крупными месторождениями горячих минеральных вод, а также по побережью оз.Байкал.

В ходе проведенных ландшафтных исследований с обобщением значительного количества литературных материалов и использованием комплекса методов (картографический, сравнительно-географический, дистанционный, ГИС), было проведено картографирование геосистем района. Целевым назначением картографирования геосистем является раскрытие географических связей и выявление главнейших закономерностей в природной среде [Сочава, 1972а]. Проведенное картографирование заключалось в создании графических моделей геосистем с учетом системного анализа их взаимосвязей, спонтанной и антропогенной динамики, прогноза изменений географической среды районов. При разработке карты геосистем южного Прибайкалья были использованы как традиционные приемы геосистемного картографирования, с отображением иерархичности, динамики и взаимосвязи их компонентов, так и предложены новые приемы картографирования, которые позволили отобразить эволюционные, факторально-динамические и тектонические особенности района.

Процедура картографирования реализуется в способах упорядочения разнообразной географической информации, представленной картографически и логически (в схеме легенды карты) и реализуемой в следующей последовательности.

При создании карты особое значение уделялось легенде разработанной с учетом комплекса факторов, отражающих климатические характеристики (общие критерии теплообеспеченности и увлажнения), преобладающий тип отложений (магматические, метаморфические, терригенные), почвы, основной ландшафтообразующий фактор (литоморфный гидроморфный др.).

С точки зрения целостности и иерархичности, каждая геосистема является подсистемой более крупной системы, которая определяет характер взаимодействия её составляющих. Исходным фактором картографирования служат потоки энергии и вещества, в том числе и эндогенные. В связи с этим, общие критерии теплообеспеченности и увлажнения, а также тектонического строения территории (принадлежность к различным блокам земной коры) в сочетании с гипсометрическим фактором являются основой выделения подкласса геомов. Например, такое название как байкало-джугджурские горные субарктические гольцово-горно-таежные, и обозначается заглавной буквой (А, Б, В) [Котовщикова, 2014в].

Далее в легенде карты задаются локальные характеристики как климатических условий, так и притока эндогенного тепла. Например, котловинные сухостепные сухих и теплых условий с повышенными значениями эндогенного тепла; плоскогорные таежные светлохвойные сосново- лиственничные с кедром мелкотравные холодных и влажных условий местообитания с повышенным притоком эндогенного тепла группы геомов, которые отмечаются заглавной буквой и цифрой (А1, Б1, В1).

Вслед за этим указывается фундамент геосистемы – его геологический состав - преобладающий тип отложений: эффузивный, терригенный, магматический или интрузивный: А1 – II. Гольцовые тундровые на магматических и метаморфических породах и отображает геомы.

Более низкие ступени классификации геосистем отражают гипертрофированное влияние какого-либо фактора, например сублитоморфный ряд - обусловлен сокращением мощности почвы и вовлечением в геосистему первичного минерального субстрата и обозначают классы фаций (1, 2, 3). Категории с индексами коренные, серийные, мнимокоренные, мнимокоренные экстраобластные, серийно-факторальные показывают комплекс временных взаимодействий геосистем, возникающих под влиянием природных факторов и антропогенного воздействия [Коновалова, 2004, 2010].

Характерные черты самоорганизации геосистем района отражают коренные геосистемы; они же являются наиболее устойчивыми. Остальные типы геосистем являются естественными или антропогенными формами их трансформации, которые в течение определенного времени приобретают черты друг друга. Переход производных геосистем в коренные или другие состояния происходит после прекращения воздействия на систему; при условии, что не нарушено постоянство большей части связей и элементов системы.

Данные полевых маршрутных наблюдений, обобщение значительного массива литературных материалов и использование комплекса методов (картографический, сравнительно-географический, дистанционный) позволило создать в программе ArcView GIS 3.2а карту геосистем района исследований.

Запрос на диссертацию присылайте на адрес kulseg@mail.ru

Биология
Ветеринария
Геология
Искусствоведение
История
Культурология
Медицина
Педагогика
Политика
Психология
Сельхоз
Социология
Техника
Физ-мат
Филология
Философия
Химия
Экономика
Юриспруденция

Подписаться на новости библиотеки


Пишите нам

 

 

 

 

X