Порядки размеров в ветвлении

Реки следуют разнообразным наземным паттернам, которые определяются процессами, под воздействием которых сложился рельеф (смещение земных плит, образование складок, извержение вулканов), эрозией и характеристиками проницаемости подстилающих пород (известняк, иловый известняк, песчаник, глина). То есть конечный паттерн речной сети зависит от геологических процессов и подстилающей основы; мы можем воспроизвести эти процессы и среду в рамках нашей модели.

Мы можем легко заметить, что речные паттерны это сумма предшествующих событий, которые дали начало геологическим процессам и типам пород, реки могут многое нам рассказать о таких процессах, этот навык приобретается при интерпретации фотографий. На Рисунке 4.24 представлена некоторая информация, которую можно получить чисто из речных паттернов.

Но если мы абстрактно рассмотрим идеальный паттерн древовидного ветвления реки как на Рисунке 4.25, мы можем выявить только из одного паттерна следующее:

· ПОРЯДОК каналов; объем или РАЗМЕР веток.

· КОЛИЧЕСТВО ВЕТОК в каждом порядке.

· ОБЩАЯ ДЛИНА КАНАЛА в каждом порядке.

· ЧАСТОТА ИЗВИЛИН в каждом порядке или динамика потока в порядках ветвлений.

Реки обычно имеют от одного до пяти порядков в зависимости от их возраста, размера или уклона (отношение падения реки к её длине). Малый уклон наблюдается там, где верховье реки заканчивается и река наполняет нижние области, извилистость нарастает, скорость потока снижается. Более старые реки, подобно зрелым деревьям, развили все свои ветки (как например, давно существующая фирма или армия). Если сами условия речного потока не меняются (за счёт перехвата потока, увеличения дождей, или изменение рельефа), в потоках (и бизнесе) поддерживается баланс порядка. Глядя на наш древовидный спокойный поток, мы можем выявить некоторые данные, как например в Таблице 4.1.

Объединённые ветви формируют ещё большие порядки каналов, которые в 3 раза больше чем меньшие ветви, составляющие каждую б о льшую группу, и так далее. Тем не менее, длина каждых отдельных частей (любой ветки в каждом порядке) увеличивается в 2 раза по мере возрастания порядков от 1 - 6. Это очень обобщённый принцип ветвления потоков даже не в древовидных паттернах, и он верен для многих потоков. Аналогично меандры или изгибы также имеют свою определённую частотность в зависимости от объёма и уклона (потока). Наличие регулярных меандров зависит от определённых скоростей и ширины потока (как например регулярность вихревых дорожек Фон Кармана; Рисунок 4.14). Пропорции меандров или вихревой дорожки 1:3,6 (Вогель, 1981 г.).

Такая регулярность ветвления может напомнить нам последовательность ИМПУЛЬСОВ (волновые фронты), действительно, поскольку меняется порядок величины, также меняется не только динамика водного потока, но и поведение соответствующей флоры и фауны и их формы. В ручьях и родниках наблюдаются струйные и вихревые потоки. В верхних частях речного уклона (плоское S-образное русло реки в профиле) мы обнаруживаем насекомых и рыб с присосками, способных прикрепляться к камням, они имеют плоские плавники, чтобы их прижимало ко дну, плоские тела и удлиненный хорошо обтекаемый профиль.

Block faulting - СМЕЩЕНИЕ ЗЕМНЫХ ПЛИТ Folding – ОБРАЗОВАНИЕ СКЛАДОК Assymetric river pattern (plan) - АССИМЕТРИЧНЫЙ РЕЧНОЙ ПАТТЕР (ВИД СВЕРХУ) Trellis pattern (plan) – ШПАЛЕРНЫЙ ПАТТЕРН (ВИД СВЕРХУ) Grid pattern imposed by jointing in rock - РЕШЁТЧАТЫЙ ПАТТЕРН ВЫЗВАННЫЙ СТЫКОВКОЙ ГОРНЫХ ПОРОД Classical dendritic pattern not determined by rock type – КЛАССИЧЕСКИЙ ДРЕВОВИДНЫЙ ПАТТЕРН НЕ ЗАВИСЯЩИЙ ОТ ТИПОВ ГОРНЫХ ПОРОД   РИСУНОК 4.24 ПАТТЕРНЫ РЕК Хотя речные паттерны (вид сверху) часто определяются физическими структурами рельефа, порядки размеров и веток сравнимы с древовидным паттерном.

В средних порядках у нас менее бурный водный поток, плавно снижающийся, менее насыщенный кислородом и с большим простором для плавания, но очень подвижным рыбам требуется высокое содержание кислорода; они не могут жить в спокойных водах потоков высокого порядка с низким уровнем кислорода. Таким образом, мы видим, что на газообмен влияет бурлящий поток, что в свою очередь определяет жизненные формы в этих областях (Вогель, 1981 г.).

В нижней части потока или устьях, в тихих водах с низким содержанием кислорода, у нас медленно плавающие, менее вытянутые, плоские рыбы, такие как камбала, неуклюжие моллюски, медузы. Мы можем перечислить множество изменений в этих жизненных формах, которые соответствуют изменениям порядка потока, итак мы видим, что порядки потоков оказывают большое влияние на динамику воды, рельефа и формы живых организмов в водосборном бассейне. Поэтому ветвление путей сказывается на изменении видов, поведения, потоков и темпов обмена питательными веществами или материалами, переносимых потоком. При исследовании дерева мы обнаруживаем, что птицы и насекомые также приспособлены под порядки ветвления и имеют соответствующее строение тела.

4.17