ВЕРТИКАЛЬНІ ГРАНИЦІ ГЕОСИСТЕМ

Вертикальні границі геосистем

Вертикальні межі відокремлюють геосистеми від зовнішнього середовища – від нижніх пластів літосфери і верхніх шарів атмосфери, які мало залежать від внутрішніх геосистемних процесів. Більшість вчених сходяться на тому, що вертикальні границі слід проводити на тому рівні, де зникають горизонтальні відмінності між геосистемами. За логікою, чим вищим є ранг геосистеми, тим далі вона простягається у літосферу та атмосферу. Також для різних типів ландшафтів вертикальні границі проходять на різному рівні.

Наприклад, в лісотундрі горизонтальні відмінності між фаціями не фіксуються практично вже на висоті 10 м і глибині 5 м. Водночас в лісовій зоні влітку відмінність починає зникати на висоті близько 1000 м і глибині близько 20 м.

Таким чином, верхні та нижні межі геосистеми визначаються типом ландшафту і його динамікою. Залежно від конкретних задач дослідження вертикальні границі геосистеми визначаються по-різному, що є ще одним підтвердженням прикладного характеру ландшафтної екології.

Верхні границі геосистем

Характерними особливостями верхніх границь геосистеми є:

• Мінливість залежно від сезону, погодних умов і стану розвитку фітоценозу;

• Слабка вираженість і нечіткість, що пов'язано з великим ступенем відкритості геосистем у вертикальному напрямку.

Як відомо, одним з геокомпонентів, що входить до складу геосистеми, є деякий об’єм повітря, у якому відбуваються внутрішні геосістемні процеси (водообмін, потоки енергії тощо), що впливають на його стан. Цей об’єм атмосфери називають діяльним шаром.

Від вищих атмосферних шарів діяльний шар відрізняється різкими добовими коливаннями метеоелементів, їх неперіодичними змінами, значними вертикальними градієнтами, специфічним складом мікрофлори і хімічних елементів повітряних мас, суттєвими змінами швидкості і напряму вітру за короткий період часу тощо.

Встановлено, що вплив геосістемних процесів на стан метеоелементів досягає висоти ≈ 1,5-2  висоти рослинного ярусу. Взимку вплив засніженої поверхні геосистеми на стан повітря набагато менший і в цілому не перевищує декількох метрів. Такі орієнтири можна прийняти для визначення положення верхньої межі геосистем топічного і хорічного рівнів.

Для геосистем регіонального рівня верхня межу визначити складніше. У дослідженнях ландшафтно-екологічних закономірностей процесів переносу і випадання атмосферних забруднень до складу геосистеми слід включати і той шар тропосфери, в якому відбуваються місцеві процеси циркуляції повітря. Висота цього шару залежить і від рельєфу, і від стану атмосфери. З урахуванням цього верхня межа може досягти верхньої границі тропосфери (10-12 км).

При дослідженні біотичних процесів геосистеми, наприклад, продуктивності біомаси, верхньою межею можна вважати границю верхнього рослинного ярусу (аерофітогорізонту), шар атмосфери над цим ярусом приймаючи за зовнішнє оточення. Такім же чином можна визначати верхню межу і при дослідженні ґрунтових процесів, дослідженні міграції речовини в ґрунті, ґрунтових водах, гірських породах. Безумовно, атмосферні процеси там також відіграють певну роль, але їх можна розглядати як зовнішнє середовище.

Нижні границі геосистем

При аналізі генетико-еволюційних особливостей геосистеми, які значною мірою визначаються її геологічною будовою, до неї слід включати пласти гірських порід, що обумовлений становлення і розвиток конкретної геосистеми.

Глибина нижньої границі також залежить від рангу геосистеми. Геосистеми регіонального рівня і вище можуть бути пов'язані з геоструктурами, що поглиблюються в літосферу на глибину до десятків км. При дослідженні генезису геосистем локального рівня ці геоструктури виступають в якості зовнішнього оточення. Для генетико-еволюційного аналізу таких геосистем зовсім не обов'язково поглиблення у настільки глибокі верстви літосфери. Нижню межу локальної геосистеми у цьому випадку, як правило, проводять по гірських породах, що є субстратом для формування сучасного рельєфу. В цьому випадку необов'язково встановлювати точне положення нижньої границі, досить визначити пласт гірських порід, в якому вона находиться. Її слід розуміти як перехідну смугу, в межах якої особливості даної геосистеми поступово сходять нанівець.

Вплив верхніх геогорізонтов на літосферу обмежується глибиною до декількох десятків метрів. Відповідно, положення нижньої межі геосистеми визначається у цьому інтервалі. І обумовлюється метою дослідження.

При аналізі міграційних потоків в геосистемі її нижня межа визначається глибиною можливого проникнення речовини, що мігрує. Оскільки в процесах міграції більшості хімічних сполук основну роль відіграють низхідні та висхідні потоки води, дуже часто в цьому випадку за нижню межу геосистеми приймають рівень залягання ґрунтових вод.

При дослідженні теплового балансу за нижню межу приймається рівень, починаючи з якого зникає річна амплітуда температури ґрунту. Ця глибина залежить від теплопровідності ґрунту, а також амплітуди температур на поверхні. В Україні це ≈ 10-20 м.

При дослідженні кругообігу органічних речовин за нижню границю геосистеми приймають границю між горизонтами, в яких відбуваються процеси гуміфікації, і тими, де ці процеси вже не спостерігаються Як правило, це верхній шар ґрунтоутворюючої породи, або границя материнської породи.