2. Вклад в геоморфологию

Среди того нового что внес Дэвис в геоморфологию своими научными исследованиями в геологию и геоморфологию, центральное место занимает его концепция цикла эрозии, которую он называл «географическим циклом».

Суть его заключается в последовательной смене стадий "юности", "зрелости" и "старости" рельефа. В стадии "юности" под влиянием тектонических поднятий возникает горный рельеф, интенсивно расчленяющийся в результате эрозии (размывание горных пород реками) на глубокие узкие долины и островерхие хребты; в стадии "зрелости" эрозия и денудация (снос горных пород) расширяют долины, вырабатывают их плоское дно, выполаживают и округляют склоны и водоразделы; в стадии "старости" денудация выравнивает рельеф до состояния "почти равнины" (пенеплена), чем и завершается данный цикл. Новые тектонические поднятия могут привести к возобновлению эрозии и омоложению рельефа, давая начало новому Г. ц. В зависимости от климата и ведущего фактора денудации Дейвис различал "нормальный" (водноэрозионный), ледниковый, аридный (пустынный), морской и другие Г. ц. Модель Дэвиса работала при двух условиях: после тектонического поднятия не должно происходить каких-либо дальнейших поднятий и опусканий, и во время заключительного цикла не должно быть существенных изменений климата. С первого же момента, как некий участок поверхности Земли начинает подниматься, принимается за дело и речная эрозия. Постепенно река вырабатывает V-образную долину, верховья которой все более и более проникают в пределы этой поверхности, по мере того как она эродируется. Однако река не может углублять свое русло до бесконечности. Всегда существует «базис эрозии», определяемый уровнем водного тела, в которое впадает водоток. Более того, еще прежде чем долина будет прорезана до базового уровня, река вырабатывает в ней определенный профиль своего русла. Этот уклон, или профиль равновесия, зависит от соотношения между крутизной падения воды, ее объемом и количеством переносимых водой наносов. После достижения руслами этих равновесных условий реки начинают расширять свои долины, и площадь возвышенных водораздельных пространств постепенно сокращается.

Важно, что Дэвис выработал терминологию. Стадия, когда исходная поверхность еще не расчленена долинами, а сами долины имеют V-образную форму и реки ниспадают бурными потоками, называется стадией юности. Местность приобретает наиболее выраженный рельеф к моменту, когда оказываются рассеченными последние остатки исходной поверхности. Затем поверхность постепенно сглаживается, и долины начинают расширяться. Эту стадию Дэвис назвал зрелостью. Когда же в широких долинах у рек образуются меандры, а водораздельные пространства приобретают мягкие волнисто-холмистые формы, то наступает стадия старости. В целом же некогда возвысившийся блок земной коры стачивается почти до уровненной поверхности, которую Дэвис назвал пенепленом. Он указывал, что весь цикл может вновь начаться при условии нового тектонического поднятия и тогда произойдет омоложение рельефа.

Дэвис предложил инструмент для описания и изучения рельефа путем учета взаимодействия трех факторов: структуры, или характера и расположения подстилающих пород; процесса, или сочетания агентов эрозии — текучих вод, медленного перемещения рыхлых пород (крип), подпочвенных вод, льда; и стадии, или того момента в последовательности развития форм рельефа, который был достигнут к определенному времени.

Дэвис специально подчеркивал, что идеальная последовательность форм рельефа не должна рассматриваться как догма, а лишь как схема, обеспечивающая возможность теоретического подхода, сославшись на которую можно было бы объяснить реально наблюдаемую картину. Он называл это «объяснительным описанием форм рельефа». Дэвис ясно понимал, что в природе существует бесконечное разнообразие привходящих факторов, нарушающих идеальную последовательность, и что поэтому почти в каждом районе обнаружатся специфические особенности, делающие его единственным в своем роде. То есть здесь мы сталкиваемся все с тем же вопросом выбора между описанием особенностей любого отдельно взятого района, понимаемых как уникальные или же рассматриваемых в аспекте закономерностей, общих для целого ряда районов. Дэвис сам установил последовательности развития цикла для некоторых особых условий: для поверхностей, сложенных наклонно расположенными пластами пород, где эрозионное расчленение коснулось их опрокинутых краев; для блоков, окаймленных сбросовыми уступами; для районов с аридным климатом. Он подчеркивал, что лишь в крайне редких случаях (а быть может, и никогда) тектоническое поднятие происходит очень быстро и не сопровождается последующими движениями, как того требует его модель. Дэвис показал, как следует видоизменять теоретическую модель, если происходит дальнейшее поднятие, и на любой из стадий цикла будет осуществляться омоложение рельефа; он же приводил бесчисленные примеры изменения идеального цикла в тех или иных специфических условиях. Свою концепцию развития Дэвис использовал также и при выделении идеальной последовательности гляциальных форм рельефа, созданных ледниками в горных районах, при выявлении строения островов, окаймленных рифами, и в исследовании карстовых форм в районах распространения известняков. В этом он увидел путь реализации своей схемы.

«В схеме цикла эрозии... воссоздается мысленный двойник каждой формы рельефа с подстилающими ее геологическими структурами, эрозионными процессами, протекающими на ней, и достигнутой стадией развития под их воздействием, выраженный в понятиях всей последовательности стадий от возникновения цикла эрозии из-за тектонического поднятия или какой- либо другой причины деформации участка земной коры до его окончания, когда эрозионная деятельность исчерпает себя. Таким образом, исследователь форм рельефа описывает не ту непосредственную картину, которую он видит, а ту, что предстает перед его мысленным взором. Сущность схемы проста и без труда воспринимается; в то же время она настолько эластична и так легко расширяется или детализируется, что позволяет представить формы рельефа даже самой сложной структуры и с наиболее продолжительной историей создания». Дэвис не только наименовал стадии открытого им цикла, он также предложил термины для обозначения различных форм рельефа, точно определив каждую из них. Он принял предложенное Поуэллом разделение рек на три вида: консеквентные, антецедентные и эпигенетические, добавив к ним субсеквентные, обсеквентные и ресеквентные. Невысокие горы – останцы, возвышающиеся над общим уровнем пенеплена, Дэвис назвал монадноками — по имени горы Монаднок в Нью-Гемпшире, господствующей над пенепленом Новой Англии. Этим он вновь продемонстрировал, как специалисты, занимающиеся изучением Земли, начинают замечать объект лишь тогда, когда он получил свое наименование. Любопытный пример, иллюстрирующий, насколько тесно восприятие связано с представлением.

Дэвис с такой страстью пропагандировал и защищал гипотезу цикла эрозии и соответствующую терминологию, что в целом они были приняты во всем мире. Его приглашали для чтения лекций во многие страны, а написанные им работы были переведены на несколько иностранных языков. Однако полное изложение цикла эрозии со всеми вариантами содержится лишь в немецком переводе его берлинских лекций, сделанном Альфредом Рюлем. Французскому географу Эммануэлю де Мартонну принадлежит одно из наиболее ясных истолкований идей Дэвиса (de Martd'nne, 1909; см. также Baulig, 1950). Дэвис посетил многие страны, где на практике применял свои методы объяснительного описания при изучении характерных форм рельефа отдельных местностей.

Ему же принадлежат эксперименты с методами географического описания; так в своей знаменитой статье о Передовом хребте в Колорадо он сопроводил свое описание форм рельефа пояснениями, касающимися использованного им метода. В 1915 г. он опубликовал большую статью о принципах географического исследования, которая сохранила свое значение до наших дней (Colby, 1915).

Конечно, созданная Дэвисом схема, как он и ожидал, подверглась нападкам: так всегда бывает с подобными гипотетическими разработками. Любопытно, что именно в Германии, где концепция Дэвиса была опубликована в наиболее полном виде, отмечалось наибольшее ее неприятие. Геттнер, например, полагал, что теоретическая модель цикла эрозии слишком жестко детерминирована и слишком специфична, чтобы в нее могли уложиться реально существующие условия уникальных ситуаций (отдельных местностей). Дэвис предложил теоретическую модель, а Геттнер указал, что она ошибочна. Разгоревшаяся дискуссия прекратилась после того, как ученые, владевшие и английским и немецким языками, путем тщательного анализа установили, что недоразумение возникло из-за неправильного понимания значения слов. Пассарге, рассматривавший описание форм рельефа, как основную часть всех работ по изучению ландшафта, выступал против дэвисовского метода объяснительного описания. Вместо этого он настаивал на чисто эмпирическом исследовании рельефа. Дэвис не уставал возражать против попытки Пассарге трактовать рельеф эмпирически, указывая на бесчисленные несообразности такого подхода. Но теперь-то нам ясно, что спор между Пассарге и Дэвисом разгорелся из-за полного непонимания основных целей, которые преследовал каждый из них в своих исследованиях. Для Дэвиса история развития форм рельефа составляла ядро географического изучения ландшафта; при таком подходе остальные элементы последнего оказывались второстепенными. Задача Пассарге состояла в познании ландшафта как целостного явления путем изучения многих присущих ему элементов различного происхождения, среди которых рельеф хотя и рассматривался как фундамент, основание ландшафта, но не всегда относился к самым важным определяющим его элементам. Да и в деятельности самого Дэвиса можно найти множество примеров как эмпирического подхода к изучению форм рельефа, так и успешного их изучения с использованием метода объяснительного описания.

Учение о «географическом цикле» сыграло большую положительную роль в развитии геоморфологии, однако оно содержит и ряд недостатков: тектонические поднятия рассматривались лишь в качестве начального толчка, вызывающего усиление денудации, протекающей затем вне связи с движениями земной коры: отдельные факторы денудации рисовались в отрыве друг от друга, выделяясь в самостоятельные, параллельно существующие; развитие рельефа рассматривалось как ряд замкнутых циклов, в конце каждого из которых рельеф возвращается к исходному положению. Представления об определённой направленности эволюции рельефа Земли учение о Г. ц. не даёт.

Особым нападкам критиков подвергается та часть схемы Дэвиса, в которой он постулирует, что поднятие какого-либо блока земной поверхности происходит лишь единожды. Теперь мы знаем, что каждому футу смытых с поверхности какого-либо участка суши пород соответствует изостатическое поднятие всей колонки подстилающих этот участок пород на 9— 11 футов. Это приводит к тому, что нигде на Земле не создаются условия для образования истинного пенеплена, и объясняет, почему не существует нерасчлененных денудационных равнин. Еще в 1878 г. Г.К.Гилберт писал, что эрозионное стачивание поверхности бассейна стока до равнины требует такой однородности условий, которая нигде не существует (Gilbert, 1978). Много позднее А. Н. Штралер высказался в том смысле, что концепция эрозионного цикла Дэвиса неспособна выразить динамику процесса эрозии. По-видимому, логически правильнее было бы заменить идею о «зрелости» представлением об устойчивом, или равновесном, состоянии открытой системы, а стадию «старости» можно было бы вообще исключить» (Stijahler, 1950.).

Важно отметить, что в последние годы жизни сам Дэвис написал критические обзоры своей собственной модели и что ему принадлежит много других оригинальных работ.

Среди работ Дэвиса можно отметить следующие:

1. Physical geography, Boston — L., 1899;

2. A journey across Turkestan, Wash., 1905 (Pumpelly's Explorations in Turkestan);

3. Grudzüge der Physiogeographie, 2 Aufl., Bd 1—2, Lpz., 1915—17 (совм. с G. Braun);

4. Die erklärende Beschreibung der Landformen deutsch bearb. von A. Rühl, 2 Aufl., Lpz., 1924; в рус. пер. — Геоморфологические очерки, М., 1962.

5. "Geographic methods in geologic investigations", National Geographic Magazine 1: pp. 11-26 (1888)

6. "The Rivers and Valleys of Pennsylvania", National Geographic Magazine 1: pp. 183-253 (1889)

7. "The geographical cycle", Geographical Journal, vol. 14, pp. 481-504 (1899)

8. "The Physical Geography of the Lands", Popular Science Monthly 2: pp. 157-170 (1900)