Циркуляционная и инсоляционная экспозиции и отношение экотопов с окружающей средой

По отношению к конкретным экосистемам (ЭС), отражающим геоявления геотопологического ряда, окружающая их среда выступает в двух аспектах: а) в качестве единого внешнего фактора, воздействующего на данную ЭС в целом, и б) в качестве того же внешнего фактора, но по-разному влияющего на отдельные ее элементы.

Второе дифференцированное воздействие существенно сказывается на функциональной роли элементов и суммарно — на функционировании состоящей из них конкретной ЭС. Первый аспект проявляется в зависимости от принадлежности каждой из конкретных ЭС к элементу более крупной конкретной ЭС (надэкосистемы), находящейся за рамками данного исследования и картографирования в связи со своими значительно большими габаритами и отражаемой поэтому на карте более мелкого масштаба. Данный аспект учитывается при систематике конкретных ЭС по их местоположению — геотопологическому принципу. Примером занимающих определенное местоположение конкретных ЭС могут служить экосистемы конусов выноса, осложняющих один из элементов надэкосистемы — подножие Р₆_₆. Фронтальное по отношению к влажным ветрам и, как правило, низкое гипсометрическое положение данного элемента определяют значительную общую увлажненность конусов выноса в целом. В этом и подобных случаях мы имеем дело сразу с двумя аспектами влияния окружающей среды: с одной стороны, с дифференцированным ее воздействием на элементы (в нашем примере — на подножие) надэкосистемы, а с другой — с общим, относительно однородным или равным ее воздействием на осложняющую подножие более мелкую изучаемую нами конкретную ЭС в целом или группу однотипных конкретных ЭС, моделирующих конуса выноса.

Чем менее контрастна по своему рельефу конкретная ЭС, тем большую роль в ее развитии играют не дифференцированные на отдельные элементы внешние воздействия, а общее равномерное влияние окружающей среды на ЭС в целом. К таким воздействиям, например, относится одноразовое и равное поражение ЭС на всей ее площади кислотными или радиоактивными дождями. Чем крупнее ЭС и чем контрастнее ее рельеф, тем большее значение имеет дифференцированное долговременное воздействие на ее элементы внешних факторов, связанных с сублатералъным тепломассопереносом по эквигравитационным уровням, — господствующими ветрами или течениями, транспортирующими различные экологически значимые компоненты и микрокомпоненты. Наиболее крупные и занимающие более высокое гипсометрическое (батиметрическое) положение конкретные ЭС выходят на контакт с планетарно-геоэкологической оболочкой (ПГО) с преобладающими в ней сублатеральными потоками. Эти потоки, разные по количеству перенесенного материала, скорости и площадной плотности при вхождении в ЛГП и встрече с различными по геотопологическим особенностям элементами конкретной ЭС испытывают разнообразные и часто существенные трансформации. В результате всего этого многообразия во взаимных отношениях потоков и элементов образуются струи и звенья с различными кинематическими характеристиками и количеством приносимого и выносимого за пределы ЭЕГД вещества и энергии. Весь этот процесс динамической дифференциации сублатеральных потоков, связанный со статической геотопологической дифференциацией ЗП и ЛГО и прежде всего с циркуляционной экспозицией элементов, рассматривается по отношению к конкретной ЭС как первичное распределение в ней вещества и энергии.

Причислять к нему распределение компонентов и микрокомпонентов, перемещаемых нисходящими потоками и подчиненных гравитационной экспозицией крупных элементов надгеосистемы, осложненных изучаемыми более мелкими конкретными ЭС, нельзя, так как этот нисходящий тепломассоперенос, как только достигает верхних элементов ЭС, включается в их внутрисистемные потоки по ЗП и в ее ближайшей окрестности, идущие от «верхов рельефа к его низам». Эти потоки в соответствии с гравитационной экспозицией элементов, корреляциями между их геотопологическими и субстанционально-динамическими показателями (см. рис. 39) ответственны за вторичное распределение или перераспределение привнесенного извне вещества и энергии между элементами конкретной ЭС. При всей своей «вторичности» по отношению к ЭС они выступают в качестве не внешних, а внутрисистемных и, более того, системообразующих нисходящих потоков, определяющих как в субаэральных, так и в субаквальных условиях функционирование и развитие конкретной ЭС в намного большей степени, чем потоки по эквигравитационным уровням.

Аналогично параметрической форме задания пространственной, динамической и субстанциональной экосистемы можно показать принципиальные отношения экосистемы с дифференцированным воздействием на нее сублатеральных потоков в зависимости от их кинематических показателей и геотопологических параметров встречающих эти потоки элементов.

Значение исходных (перед вхождением потока в пределы конкретной ЭС) кинематических показателей потока рассматриваются в качестве постоянных величин, изменяющихся в рамках этой ЭС в зависимости от тех геотопологических параметров, которые характеризуют элементы стоящих на пути и по-разному препятствующих или способствующих продвижению сублатерального потока форм ЗП: Н{х, у), Нху), Кг и Q⁰. При встрече потока с каждым элементом — экотопом в связи с изменением этих параметров меняется гидроили аэродинамическая обстановка: объем приносимого материала или конвективного тепла в целом (V), его площадная плотность — количество материи, проходящей через поверхность — границу трехмерного геотопа в единицу времени (G_s), скорость потоков (v) и их направление, а также соответственно первичное распределение вещества — приходная составляющая, господствующая в балансе транспортируемых через местоположения воздушных и водных масс с их компонентами.

Среди четырех геотопологических параметров, характеризующих циркуляционную экспозицию, важнейшее место занимает играющий основную роль в ее характеристике показатель — угол встречи линии тока по ЗП или вектора Нх, у) с векторной линией географически и экологически значимого сублатерального потока (Q°). С исключением вертикальной кривизны, которая не оказывает какого-либо влияния на взаимодействие элементов с сублатеральными потоками, автоматически выпадает из анализа и связанное с этим ускорение нисходящих потоков. Ускорение же сублатеральных потоков не регистрируется в связи с тем, что оно не может быть привязано к какойлибо категории местоположений, выделяемой по кривизне в профиле и плане. Структурные параметры экотопов Н (ху) и Н’Осу) определяют суммарное количество и приходную составляющую привнесенного в местоположение сублатеральными потоками вещества и конвективного тепла. Однако значения последних существенно корректируются углом встречи и горизонтальной кривизной ЭП. Угол встречи контролирует привнос через скорость потока. На фронтальных экотопах (Q° = 135—180°) она резко замедляется, в связи с чем в их пределах полностью преобладает ?_пр, на боковых экотопах (Q° = 45—135°) в связи с высокими значениями скорости в пределах разного рода «узостей», где Кг > 0, приход вещества снижается и некоторую роль в балансе может играть его расходная составляющая, а на тыловых экотопах Е_пр характеризуются еще более низкими значениями. Горизонтальная кривизна существенно влияет на приходную составляющую баланса через изменение площадной плотности потока, особенно в пределах фронтальных местоположений.

Инсоляционная экспозиция описывается всего двумя взаимосвязанными геотопологическими показателями: А° и Нх, у). При этом роль каждого из них в поступлении в местоположение прямой и прежде всего физиологически активной солнечной радиации (фотосинтетически активной радиации — ФАР) может быть самой разной и соизмеримой по своему значению. Поэтому при характеристике инфляционной экспозиции экотопов одновременно анализируются величины того и другого.

Таким образом, каждый из морфологических элементов в отдельности и их совокупности, принадлежащие к той или иной геотопологической категории, могут играть самую разную функциональную экологическую роль — от решающей до малозначимой в функционировании конкретной ЭС. Ее обеспеченность теплом и влагой, а также концентрация в ней техногенных загрязнителей определяются не только приуроченностью изучаемой ЭС к тому или иному элементу надэкосистемы, но и собственной структурой. Именно она контролирует преобладание в ней экотопов той или иной категории (например, южной экспозиции, фронтальных, верхних или нижних). Другой важный фактор описывается геотопологическими показателями доминантных экотопов и приуроченных к ним геокомпонентов и геокомплексов. Некоторые местоположения, не относящиеся к доминантным, т. е. не преобладающие по распространению и геотопологическим показателям, вместе с тем «характеризуются высокой значимостью в латеральном распределении вещества и энергии и соответственно в изменении состояний и функционирования ландшафта в целом» (К. Н. Дьяконов и др., 1999). К таковым относятся детерминантные экотопы, например накопители (снега, гумуса, загрязнителей, делювия и т. д.), барьеры, проводники и т. д. Как видно из рассмотрения теоретических предпосылок морфодинамического анализа, изучение и динамическая и субстанциональная интерпретация морфологии может осуществляться уже на геотопологическом уровне или на этапе, предшествующем выделению конкретных ЭС и анализу их структуры.