2 Каскадные ландшафтно-геохимические системы

Идеи взаимосвязи между компонентами почвенного покрова были заложены еще В. В. Докучаевым, Н. М. Сибирцевым и др. В географии почв это направление в наиболее целостном виде нашло отражение в учении о структуре почвенного покрова (В. М. Фридланд). В этих работах были введены понятия о почвенных комбинациях, почвенных комплексах, почвенных цепях и катенах, отражающих генетические и топологические связи почв с рельефом, горными породами, условиями стока и дренажа.

Б. Б. Полыновым показано, что системообразующую роль в сопряженных почвах и элементарных ландшафтах играет миграция химических элементов. В районах со стоком водоразделы, склоны, долины, водоемы образуют единое целое, которое Б. Б. Полынов назвал геохимическим ландшафтом. По А. И. Перельману, геохимический ландшафт— это парагенетическая ассоциация сопряженных элементарных ландшафтов, связанных между собой миграцией элементов.

Характерное для каждого геохимического ландшафта закономерное сочетание элементарных ландшафтов называется его геохимическим сопряжением.Это присущий геохимическому ландшафту тип обмена веществ, энергии и информации между элементарными ландшафтами.

И для геохимического ландшафта характерны площади выявления, мощность, структура (комплекс элементарных ландшафтов и их геохимическое сопряжение), окраска и другие морфологические признаки. Чем больше площадь выявления, мощность, сложнее структура, пестрее окраска, тем больше разнообразия (информации) в ландшафте.

Природные системы с однонаправленными потоками вещества называют каскадными системами. Наиболее целостным проявлением свойств каскадной системы обладают водосборные бассейны, которые многими географами выдвигаются в качестве основных объектов не только гидролого-геоморфологической, но и физико-географической и ландшафтно-геохимической организации поверхности Земли. По М. А. Глазовской, каскадные ландшафтно-геохимические системы(КЛГС) — это такие парагенетические ассоциации ЭЛГС, целостность которых определяется потоками вещества, энергии и информации от верхних гипсометрических уровней рельефа к нижним. Каскадные ЛГС весьма разнообразны по структуре, протяженности, типам функционирования, начиная от простых водосборных бассейнов малых рек и кончая бассейнами высоких порядков (Волги, Оби и др.).

Наиболее просто организованной каскадной системой является геохимическое сопряжение элементарных ландшафтов на склоне — катена. Это не только топографический ряд почв и ландшафтов, но и отражение всех почвенных и склоновых процессов и явлений, взаимодействие которых образует более сложные системы, чем элементарные ландшафты.

Понятие о катенах возникло независимо от геохимии ландшафта и не на основе геохимической методологии, но оно важно для нашей науки, что и позволяет говорить о ландшафтно-геохимических катенах. В зависимости от сложности пространственной структуры, в первую очередь литогенного субстрата, катены делятся на монолитные и гетеролитные. Монолитные катеныхарактеризуются одинаковым составом почвообразующих пород и располагаются обычно в каскадных системах водосборных бассейнов 1 и 2 порядков, где геохимия супераквальных ландшафтов практически полностью определяется миграцией веществ из автономных ландшафтов. Этоавтохтонные илигеохимически подчиненныекатены. В каскадных системах более высоких порядков формируются в основномгетеролитные катены. Вещество в них поступает из других ландшафтов, и они называютсягеохимически слабоподчиненными,илиаллохтонными.

Подобно тому, как радиальная геохимическая структура отражает характер взаимодействия и соотношения между компонентами и блоками ЭЛГС, отношения химических элементов в катенах характеризуются латеральной геохимической структурой– инвариантными связями геохимически сопряженных систем типа автономный ландшафт – подчиненный ландшафт (L– анализ).

Следующим по сложности уровнем каскадных систем являются водосборные бассейны. Для кодирования их порядка удобно использовать схемы А. Стралера и В. П. Философова, в которых наименьшие водосборы отнесены к речным долинам первого порядка. Они представляют собой каскадные системы первого порядка (КЛГС₁) и в большинстве случаев соответствуют геохимическим ландшафтам в понимании Б. Б. Полынова (но понятие геохимического ландшафта шире, т.к. он может и не включать водосборный бассейн, как, например, в пустынях). Каждая КЛГС состоит как минимум из двух склоновых катен с общим днищем. Обычно число катен в каскадных системах первого порядка несколько больше (3 – 7). Поэтому их, не нарушая принципов кодирования водосборных бассейнов, можно относить к КЛГС нулевого порядка. Речным бассейнам второго, третьего и более высоких порядков соответствуют КЛГС этих же порядков. В зависимости от закрытости или открытости аккумулятивных звеньев М.А. Глазовская выделяет каскадные системы рассеяния и концентрации. Последние она именуетландшафтно-геохимическими аренами. Уже в каскадных системах четвертого порядка на долю водосборов первого и второго порядков приходится 75 – 80 % площади (Ю. Г. Симонов), что определяет важность исследования ландшафтно-геохимического катенарного уровня организации природной среды.

Геохимические катены и арены первого и второго порядков представляют собой локальные каскадные системы, являющиеся базовыми для установления основных особенностей ландшафтно-геохимической дифференциации территорий. Исследования на этом уровне дают информацию о радиальной почвенно-геохимической и биогеохимической контрастности ландшафтов, латеральной миграции веществ. М.А. Глазовская в зависимости от порядка водосборных бассейнов выделяет микро-, мезо-, макро- и мегаарены.

Региональные КЛГС речных бассейнов более высоких порядков (макро- и мегаарены) практически всегда гетеролитны, что затрудняет анализ их латеральной структуры. Сложная геохимическая дифференциация региональных КЛГС требует выявления объектов, химический состав которых отражает особенности латеральной миграции элементов в водосборных бассейнах. Наиболее информативны в этом отношении илы (донные отложения). По аналогии с наземными почвами их можно назвать “зеркалом” подводного ландшафта.