Mlaștinile ca un sistem de auto-organizare în natură - succesul științei moderne (științifice

Moor ca sisteme de auto-organizare în natură

Yevseyev KA Kraeva Y. Salnikov VN

In mlaștinilor, ca și în sistemele de neechilibru, a existat apariția unor structuri ordonate spațial. Acesta este un sistem complex, format dintr-un număr de subsisteme - apă, roci, vegetație, gaz care formează geometria specifică a spațiului cristalografie auto-organizare. Sunt așa-numitele structuri ordonate în timp.

Legile naturii duc la apariția ordinului specific original și haos apoi complicație rezultată și dezvoltarea structurilor ordonate [2]. Există o abordare comună pentru a descrie dinamica fenomenelor colective în sistemele multicomponent care au proprietatea de auto-organizare? Este posibil să urmeze perfecțiune și complicație a apărut structura? Pentru a dezvolta o abordare care ar avea posibilitatea de a aplica la o varietate de fenomene în diferite discipline științifice, a fost propusă sinergia pe termen. Termenul propus de G. Haken (1980). Ea provine din cuvântul grecesc „Sinergie“ - asistență și cooperare (σun - enernos împreună - de lucru în calitate) [11]. Sub sinergia propusă Haken înțeles ramură a științei care se ocupă cu studiul efectelor de auto-organizare în sistemele fizice, precum și fenomenele aferente acestora într-o clasă mai largă de sisteme.

Apariția sinergie a ordonat sisteme complexe din cauza nașterea comportamentelor colective sub influența fluctuațiilor, concurența și selectarea lor de tipul de comportament care este capabil de a supraviețui într-un mediu competitiv. Haken se spune, ne conduce, într-un sens, un fel de generalizată darwinismului, care nu se aplică numai organică, ci și în lumea anorganică.

Fizica fenomenului de auto-organizare pot fi urmărite pornind de la nivel atomic și până la galaxii. obiecte emergente ia forme surprinzătoare, care sunt foarte diferite unele de altele. De exemplu, cicloane, uragane, tornade, torna- la [6, 7, 9]. Orice structură există în spațiu și timp se datorează numai disipare (scattering) de energie - singura diferență este existența ori mai caracteristice [8]. Pentru a menține o structură mai complexă necesită mai multă energie, ceea ce este necesar să se disperseze, în caz contrar nu va fi o catastrofă. De exemplu, civilizația noastră, care este o creștere a complexității structurii sale, impune creșterea producției și a consumului de energie decât exponențial.

Dar să ne întoarcem la structurile disipative într-un mediu natural pe care nu makrourov- - de exemplu, la mlaștini. Mlaștini numite zone ale suprafeței pământului, caracterizat prin aceea overmoistening straturile superioare de sol și rocă. Mlaștină caracterizat mlaștină vegetație și formarea de turbă. Mlaștină - acesta ecosistem unic pentru regimul lor de apă și tipul de ciclism de materie și energie. Caracteristica principală care distinge ecosisteme umede de toate celelalte - excesul de acumularea materiei organice pe extinderea acesteia și ca rezultat - acumularea de turbă. Plant, Apă și constituie inseparabile turbării unitate de turbă în zonele cu climat umed [1]. Condițiile cele mai potrivite pentru formarea și dezvoltarea turbăriilor în zona Taiga, mai ales o mulțime de ei în domeniile glaciațiunii maximă - pe câmpiile din nord-vest și nord-est de partea europeană a România în Câmpia Siberiei Vest. Prin urmare, nu numai condițiile climatice actuale, dar, de asemenea, trecutul istoric determină gradul și intensitatea bog obturarea hidrică. Sub turbă să înțeleagă planta mort rămâne maro, maro sau negru. Gradul de descompunere a resturilor vegetale este diferită. Ei au crezut că mlaștini sunt sisteme de echilibru, dar, de asemenea, se dovedește aceste sisteme pot fi atribuite departe de echilibru. Funcționarea ecosistemelor bălți superioare, însoțite de depunerea intensă de turbă. Drept urmare, zonele de turbă primare aliniate, dar în schimb au format un relief nou, marsh: formabolotnoy suprafața convexă, centrul poate fi de 10 de metri deasupra nivelului la interfața (figura 1.).

Cu toate acestea, această formă se caracterizează printr-un mic mlaștinilor. Odată cu creșterea dimensiunii și schimbarea mlaștina de teren. Pe suprafața sa, o structură periodică regulată a depresiunilor și creșteri (foto. 1). Această așa-numita creasta-gol sau complex creasta ozerkovy.

Fig. 1. Un profil mlaștină exemplar: 1 - mușchi de turbă; 2 - lowland turbă; 3 - apă; 4 - roca de baza; f - suprafața mlaștinii; h - suprafața oglinzii apei [8]

Se presupune că mlaștina teren de dezvoltare inegală datorită acumulării de turbă în diferite părți ale mlaștinii. Viteza locală a acestui proces depinde în primul rând pe porțiunea de hidrologie, bog nivelul apei și a fluxului. Condițiile de complexe ale crestelor tubulare aparitia si existenta (tipul de distribuție inițială, cantitatea de precipitații efective, rata de filtrare, diametrul mlaștinilor) a fost investigată cu ajutorul unei mașini de simulare (Fig. 2) [8].

Fig. 2. bălți Schimbarea profil în timpul experimentului de simulare, D = 00 m (YM Svirezhev 1987)

Fig. 3. Dispunerea circuitului secundar centurilor Higroscopic - discontinuități udate pe tablouri de șa ovale rundă și: (a). b - schema de conversie în lac. 1 - opolzshie sub ambutisate cu pereți de turbă blocuri; 2 - apă; 3 - plutitor covor mușchi Sphagnum; 4 - scufundata, Sphagnum slab descompuse; 5 - nămol de turbă formată din turbă impregnare; 6 - lacune în partea de jos a depresiunilor turbă (gaze și randamente de apă); 7 - lacustre argilă, turbă dom suport; turbă șes (rogoz) - 8; 9 - turbă cal (pushitsievye Sphagnum) [10]

A explicat folosind matematic model de simulare de experiment prin procesul de auto-organizare, ceea ce duce la apariția de „structura disipative“ mlaștini greu posibilă fără aport de energie suplimentară din părțile mai profunde ale Pământului. În mlaștină apar celulele Bernard în centrul căruia există ferestre în care apa curge în sus și se hrănește turba cade din nou, dar în mod lent (Fig. 4). Noi credem că acestea sunt aceleași „Talovskie castron“, numai celule hexagonale formate din turbă pseudomorphically înlocuit în apă [5]. Ei nu devin prea mare și colmatat, ei nu cresc vegetația de mlaștină, și acționează ca „realitatea“ originală a zonelor umede, mai degrabă decât învățământul secundar. De exemplu, imaginea un Pyasina bazin hidrografic suprafață mlăștinoase oferă o imagine vie a barilor de cristal (foto 2).

Fig. 4. Se taie profilul A-A 'Forest'. În zona mlaștinilor situate „ferestre“ de apă printre turbării. variațiile observate în complexul magnetic (a) și câmpul electric (B) de pe palustre și „ferestre“. District din Vilnius, Lituania. Redactat de VN Salnikov. Geofizic de lucru efectuat VP Skavinskim și LY Erwin Heerich (Tomsk) [5]

Foto 2. Zonele umede zonă din bazinul. Pyasina. O astfel de relief original este format la îngheț Gatere cracare și o creștere a gheții în aceste vene [13]

Suprafața mlaștinilor, care constă din celule hexagonale permanente Bernard decorat cu vegetație și turbă încadrată ulterior, umplerea acvifere de apă în continuă creștere corespunzătoare. Mai ales ele sunt prezentate grafic în congelarea BOG unde ferestrele sunt formate pe periferia miezului de gheață, se duc la o adâncime pentru a forma pereți de celule suplimentare. Ferestre în mod normal, sau nu congelate sau gheața de pe ele este mai subțire. Astfel de celule apar și roci înghețate decongelare, unde materialul de lipire este hexagonal cu zăbrele de gheață, dar acestea sunt de 80%, umplute cu roci (gresii, argile, sol).

Se observă că marginile apei pe gaz în creștere bule de turbă. - metan, oxizi de azot și alte mușchi Sphagnum moare și pete negre apar poleridnogo turbă. erupții observate mici - emisiile de turbă biliar prin canalul vertical îngust. Există descrieri ale lichidului de turbă și gazele de deversare chiar de aprindere de cupola subsurface turbă. Acest fenomen este popular se numește „tufiș de ardere.“ Este stabilit că în timpul iernii jetting din fundul apei scobește relativ caldă (până la + 6 ° C). Ei sunt capabili sa topit capacul de gheață. Pe matrice rotunde supreme formate model specific radial-centric de fisuri și ovale - pauze (fisuri) sunt perpendiculare una pe cealaltă. Potrivit VA Frisch, principalele model „Tectonica turbă“ este faptul că gazele închise în adâncimi de turbă matrice, provoacă nu numai apariția unor adâncituri individuale și lacuri, dar dezvoltarea fundamental diferite in curele de geometrie calare pe șiruri de diverse configurații.

Foto 3. Cifrele și dezghețarea de colaps gheață a băncii de nisip al râului. Lena Yakutsk de mai jos. Inițial, rasa a fost un monolit, un număr mare de gheață ciment legat. Dar o forță externă destul de (în acest caz, valurile de nave care trec) la topirea gheții și rasa aduce în jos blocuri întregi. (PF Shvetsov BI Vtyurin, 1986) [13]

Până de curând, se credea că turbării moderne nu au nici un beneficiu, astfel încât acestea să se scurgă întotdeauna cât mai repede și cât mai mult posibil. Transformarea naturii, din ce în ce accelerează, a condus deja la o schimbare radicală în multe peisaje. Recuperarea terenurilor a cauzat modificări substanțiale în ecosistemele naturale, în multe regiuni ale zonei de mijloc și nord-vest a părții europene a România. De exemplu, 2-3 m strat de turbăriilor declanșat la sol mineral 10-20 de ani după uscare. În Belarus, în câmpurile arat, apar furtuni de praf - în aer ridica nori negri peste turbă uscată. De asemenea, devin puțin adânci râuri mici și fluxuri - surse de râuri majore; scăderea nivelului apelor subterane în zonele înconjurătoare pentru drenarea zonelor umede; psihiatru păduri, în scădere fondul genetic al plantelor palustre și numărul de păsări migratoare.

mlastini de apa - este un capital imens mort de mult timp, ceea ce reprezintă un fond semnificativ viitor potențial atunci când va fi mai clară nevoia de apă proaspătă (foto 4).

În prezent, numai în mlaștinile de aprovizionare Karelia de apă este de aproximativ 70 km 3. Este la fel ca și în toate lacurile mici. Depozitul de turbă - aceasta este o arhivă a istoriei de-a lungul ultimilor 10 de mii de ani .. În conformitate cu GA Yellin [1], în care se află memoria cultivatorilor de păduri și mlaștini, copaci, ierburi, mușchi. Datorită găsirea treptat și continuu de turbă este posibil pentru a extrage informații valoroase: compoziția vegetației pădurilor și a zonelor umede, precum și succesiunea de schimburi la timp retragere ghețarului până în prezent. Un element comun al peisajului din Siberia de Vest și regiunea Tomsk, în special, sunt mlastini diferite. Aceasta favorizează dezvoltarea naturii lor plate a teritoriului și a mediului [3]. Mlastinile mai larg observate la nordul regiunii Tomsk, și în special în zona de taiga, pe spatiile interfluviul plane (Fig. 5).

Un element comun al peisajului din Siberia de Vest și regiunea Tomsk, în special, sunt mlastini diferite. Aceasta favorizează dezvoltarea naturii lor plate a teritoriului și a mediului [3]. Cele mai des observate mlaștini nord regiunea Tomsk, și mai ales în zona de taiga pe spațiile interfluviale plane (vezi. Fig. 5).

De exemplu, evaluarea stării actuale a zonelor umede din sudul Taiga subzonă (bazin. Ceaiuri, regiunea Tomsk), sub rezerva datelor privind scurgerile subterane, și de a crea o harta a speciilor dominante de trecere prin vad biogeocenosis pot fi folosite pentru a rezolva apă și a problemelor de mediu și adoptarea deciziile de management în domeniul managementului apei, planificarea, dezvoltarea așezărilor umane și întreprinderile industriale din regiune. [12] Savitchev în lucrarea sa note hidrică este acum teritoriul Câmpia Siberiei de Vest, și anume inundarea regiunii Tomsk, și, eventual, transgresarea Oceanului Arctic și oferă pentru a reînnoi deturnarea proiect al râurilor nordice spre Asia Centrală. În Karelia, fundalul mlaștini a început 12 mii. Cu ani în urmă, atunci când ultimul ghețar (Valdai) perioadă a început să se retragă, lăsând o mare cantitate de apă care se adună în depresiuni. Treptat, apa a intrat în lacurile, mările, oceanele. Dar nu toate, o parte din ea este păstrată în vodoomah.Poteplenie postglaciară de mică adâncime, care a avut loc în urmă cu 9500 de ani, și o abundență de apă au fost un „mecanism de declanșare“, care a dat un impuls pentru formarea de mlastini. Urmatoarele mlaștinile răspândit la o rată de 400 ha / an, iar pentru 9.500 de ani suprafata de 3,63 milioane de hectare ocupate. Ie aproximativ 30% din teritoriu.

În mlaștini locuri pot acumula minereu de fier (siderit, limonit). De exemplu, Bakchar depozitul de minereu de fier din regiunea Tomsk.

Semnificația practică este utilizarea de mlaștini de turbă de combustibil, îngrășăminte, precum și pentru produsele tehnice - ceara, biostimulatori, fenoli creolin. Este folosit ca material de încălzire (izoplity) pentru produsele alimentare bovine. În Tomsk, acolo NII turbă. Tomsk lacurile din regiunea acoperita si mlastini 50%. Acesta este situat cel mai mare mlaștină din lume Vasyugan (foto. 5).

Atunci când este expusă la temperatură, presiune și soluții, resturi vegetale, copaci, gazon și se transformă în carbon (foto. 6).

Foto 5. Bakcharsky District. Mlaștină în sat. Zona de uscat. Foto. VN Salnikov

Foto 6. Gorlovka mină de cărbune. Zona Iskitim. Regiunea Novosibirsk. Foto. VM Litovchenko

Deci, în mlaștinile, ca și în sistemele de neechilibru, suntem martorii, de asemenea, apariția unor structuri ordonate spațial. Acesta este un sistem complex, format dintr-un număr de subsisteme - apă, roci, vegetație, gaz care formează geometria specifică a spațiului cristalografie auto-organizare. Sunt așa-numitele structuri ordonate în timp.

Fotografii 7. Marie (mlaștină). partid de cercetare geologică. afluenți vecinatatea cursul superior al râului Zeya, Amur regiune. Foto VN Salnikov 1965

BB Kadomtsev A. Reazanov Ce este un ka sinergică? // Natura. - 1983. - № 8. - pp 2-11.

Acoperiri VA Vortex sistemului terestru. - Tomsk, 1976. - 166c. VINITI, №3137-76 Dep.

Svirezhev YM Nonlinear structura val disipativ și catastrofa de mediu. - M. Nedra, 1987. - 368 p.

G. Haken Sinergetica. - M., 1980. - 404 p.

Vă aducem revistele publicate de editura „Academia de Științe Naturale“

(Factor de impact ridicat RISC, teme reviste care acoperă toate domeniile științifice)