2.Основні закономірності функціональної динаміки.

Як уже було сказано, під функціональною динамікою геосис­теми розуміється сукупність процесів трансформації, переміщен­ня речовин та енергії в її вертикальній структурі. В результаті цього геосистема здійснює ряд функцій — продукує органічну речовину, забезпечує вологообіг, газообмін, круговорот речовин тощо. Аналіз динамічних процесів геосистеми можливий у двох основних аспектах. Перший має на меті встановити часові зако­номірності протікання процесу, другий — виявити його механізм, внутрішню структуру.

Часові закономірності процесів. При аналізі часових законо­мірностей протікання процесу визначається його певна характе­ристика (змінна) і за деякий часовий інтервал фіксуються її значення. Наприклад, при аналізі біоінтродуційного процесу гео­системи вимірюється жива фітомаса протягом року, при дослід­женні процесу галоморфізації геосистеми — запас солей у грунті за кілька років тощо. Основними часовими закономірностями процесу, які необхідно встановити, є: наявність тренду, ритміч­ності, циклічності, періодичності процесу, його частота, тривалість періоду, величина амплітуди та деякі інші характеристики. При аналізі кількох процесів або різних характеристик одного процесу необхідно виявити їх корельованість у часі, наявність ефектів інерційності, синхронності.

Періодичним є процес, при якому однакові значення його ха­рактеристики повторюються через однакові проміжки часу, які називаються періодом. У геосистемах більшість процесів квазіперіодичні, для яких характерна повторюваність однакових зна­чень характеристики не через строго один інтервал часу (напри­клад, рік), а через більш-менш однакові його проміжки. Квазіперіодичними процесами в геосистемах є зміна температури поверхневих горизонтів грунту (період - одна доба), хід середньо­добових температур повітря (період- один рік).

Циклічність процесу полягає в повторенні однакових значень характеристики через будь-який часовий інтервал (в геосистемах життєві цикли рослин, тварин, цикли ерозії В.Девіса тощо).

Ритмічність полягає в повторенні системою станів, близьких, але не ідентичних початковому, через деякі, не обов'язково близь­кі, проміжки часу. Ритмічною є динаміка чисельності популяцій, зв'язаних відношенням хижак — жертва, деякі екзогенні рельєфоутворюючі процеси та нагромадження пухких відкладів мають риси ритмічності.Тренд процесу полягає у в цілому спрямованій зміні характе­ристики у бік зростання або зменшення її значень з часом. Наяв­ність тренду може свідчити про еволюційність змін геосистеми.

Часто основна часова закономірність процесу затушована на­кладеними на неї короткоперіодичними або флуктуаційними змі­нами. Щоб виявити тренд або довгочастотну квазіперіодичність процесу, необхідно виконати математичну обробку динамічних рядів. Методами згладжування рядів або їх фільтрації можна позбавитись малосуттевих особливостей динаміки процесу та вия­вити основну домінуючу його тенденцію. За цією тенденцією ди­намічні процеси умовно поділяють на три групи — періодичного, перехідного та деструктивного (еволюційного) типів.

При аналізі взаємозв'язків кількох процесів часто виявляєть­ся ефект інерційності — затримка реакції одного з процесів на дію іншого. Так, поверхневий стік виникає не одразу після дощу, а через деякий час. Максимум сонячної радіації спостерігається в червні, а найвищі температури повітря запізнюються відносно нього на кілька десятків днів, а глибоких шарів грунту — на кілька місяців. При цьому коливання затухають і амплітуда їх зменшується. Взаємодія певних елементарних ландшафтно-екологічних про­цесів у відповідних умовах зумовлює деякий складніший процес, який, у свою чергу, може взаємодіяти з іншим і зумовлювати процес ще більшої складності. Виходячи з цього, структуру інте­грального ландшафтно-екологічного процесу можна представити у вигляді дерева, елементами якого є простіші процеси та їх умови, а вершиною («коренем дерева») — кінцевий інтеграль­ний процес.

Ефективним методом аналізу таких структур є метод «дерев подій» (англ. — fault-tree method), розроблений X. А. Уотсоном для оцінки надійності системи запуску ракет «Minitment». Його інтерпретація до аналізу функціональної дина­міки геосистем зводиться до побудови «дерева процесів»(наприклад, засолення грунту відбувається за умови, коли капілярна кайма ґрунтових вод піднімається до ґрунтового профілю, і ці води мінералізовані, аба розпорошення агрегатного стану грунту може бути зумовлене або заміщенням кальцію натрієм у грунтовому поглинаючому комплексі, або зменшенням вмісту гумусу, або крапельною ерозією). За такими схемами оцінюють ймовірність виникнення процесу, визначають найважливіші, вузлові елементарні процеси та умови, з яких випливає інтегральний процес, оцінюють стій­кість геосистем, виявляють найбільш ефективні шляхи регуляції процесу або методи його недопущення.