Лекция 3. Пограничная природа береговой зоны
Границы в географии существовали изначально. Подробное описание вновь открытого острова или материка всегда начиналось с того, что на карту скрупулезно наносились его границы контуры береговой линии. Известный учёный Семёнов-Тян-Шанский ещё в начале .XX века назвал географию «наукой о границах». Однако несмотря на это серьезное изучение границ началось только в середине XX века. Наука о границах получила название лимология.
ГРАНИЦЫ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ – линии или переходные полосы, при пересечении которых характерные черты одного географического комплекса сменяются чертами другого.
При исследовании границ анализируются их свойства и функции, динамика, возможности представления их как объектов мониторинга, делаются попытки определения динамики границ и геотехнических систем. Существуют три основные точки зрения на границы:
❖ Они имеют переходный характер, т.е. представляют собой полосы разной величины (Геттнер, 1930; Докучаев, 1951; Коломыц, 1987; Крауклис, 1979; Преображенский ..., 1988 и т.д.);
❖ Могут быть такими резкими, так и переходными (Арманд, 1955, 1975, 1988; Берг, 1945; Беручашвили, 1995, 1997, 2007; Геренчук, 1961; Глазовская, 1964; Докучаев, 1952, 1953; Исаченко, 1965, 1991, 1997; Калесник, 1954; Кузнецов, 1950; Лидов ..., 1949, 1954; Мильков, 1952, 1986; Михайлов, 1985; Раменский, 1938; Семенов-Тян- Шанский, 1928);
❖ Преимущественно линейные образования (Видина, 1962; Коноваленко, 1963; Мамай, 1978, 2004; Солнцев, 2001).
В.А. Боков (1983, 1990) классифицирует границы следующим образом:
• Переходные зоны
• Экотоны (участки пространства или времени, где экологические условия изменяются и потому более резко происходят изменения компонентов)
• Пороги
• Конвергентные
• Барьеры
• Дробления
Г. ф.-г. бывают частными (отражающими изменения части компонентов географической среды) и комплексными (ландшафтными). Степень резкости Г. ф.-г. зависит от их происхождения. Наиболее резкими бывают азональные границы: тектонические (линии сброса), геоморфологические (гребни, тальвеги); береговые линии и т.п. Зональные границы – почвенные, геоботанические – чаще всего постепенны, т.к. они обусловлены шарообразностью Земли. Наиболее расплывчаты климатические границы, определяемые повторяемостью погод, т.е. имеющие статистический: характер. Они отражают реальные климатические различия, хотя не могут быть обнаружены на местности, т.к. проводятся с помощью интерполирования значений метеоэлементов, регистрируемых в пунктах наблюдений. При изображении на картах степень резкости одной и той же Г. ф.-г. зависит от масштаба. Граница, линейная на мелкомасштабной карте, на крупномасштабной может оказаться более или менее широкой полосой.
Г. ф-г. бывают обусловлены либо качественными различиями (напр., между руслом и поймой, лесом и лугом), либо количественными (изолинии). Последние приурочиваются к избранным значениям какого-либо существенного признака, постепенно нарастающим и приводящим к изменению типа местности. Так, границу между лесным и лесостепным типом местности можно провести, например, по линии облесённости в 60%, границу между приводораздельным пространством и склоном – по уклонам в 2°. Изолиниями являются многие климатические, гидрологические, почвенные (например, по % гумусности) границы. Они всегда более или менее условны, выбор их определяется целесообразностью.
По происхождению В.А. Боков (1983, 1990) выделяет границы между ландшафтами:
- Границы контактные (контакт однотипных геосистем)
- Нуклеарные (контакт ландшафтного комплекса со средой)
- Субстратные
- Барьерные
- Стратификационные
- Трансформационные (связанные с трансформацией потока)
- Квантованные (связанные с квантованием отдельных геокомплексов).
Ландшафтные границы могут выделяться по ведущему (для данной ступени районирования) признаку или по комплексу признаков. В первом случае их резкость соответствует резкости изменения, ведущего признака. Количественно ландшафтные границы целесообразно проводить по линии наибольших градиентов. Г. ф.-г., проведённые, по комплексу признаков, почти всегда расплывчаты вследствие того, что
1) в комплекс входят зональные признаки,
2) места изменений отдельных компонентов не вполне совпадают. Последнее объясняется корреляционным характером природ, связей и различной быстротой приспособления компонентов к происходящим изменениям. В широком смысле Г. ф.-г. можно считать и поверхности раздела между геосферами или трёхмерными природными телами.
Г. ф.-г. могут быть естественные и антропогенные. Последние обычно отличаются резкостью и нередко прямолинейностью (границы угодий, полей и т.п.). При рациональном хозяйстве они, как правило, подчёркивают ранее существовавшие естественные границы, при стихийном – могут идти с ними вразрез.
Кроме того, границы различают (Сочава, 1978) как границы воздействия природы на геотехническую систему, и границы влияния геотехнической системы на окружающую природу.
В целях генерализации и упрощения карт районирования расплывчатые границы на них обычно изображаются линиями, проходящими вдоль осей переходных полос. Но еще В.В. Докучаев ставил вопрос об их особом изображении гаммой оттенков. Возможны и другие приёмы, позволяющие передать на карте истинный характер и разнообразие.
Границы одновременно являются барьерами и контактами.
Пороговые границы отделяют две совершенно различные территории.
Границы-заборы (экстремальные) – это границы между одинаковыми по строению территориями: лесополоса, разделяющая два поля, река между двумя схожими по строению равнинами.
По процедуре выделения различают границы резкостные, дизъюнктивные, условные и произвольные.
К резкостным границам относятся естественные границы, которые отмечаются по резкой, смене физических свойств, структуры, характера и т. п. Таковы, например, поверхности напластования, разделяющие в разрезе коллекторы и неколлекторы, контуры нефте- и газоносности и т. п.
Дизъюнктивными являются естественные границы, связанные с разрывом сплошности геологического пространства. Эти границы могут сочетаться с резкостными и условными (например, нарушенная резкостная или условная граница). Дизъюнктивные границы представляют собой тектонический контакт в виде поверхности, линии или точки. При переходе
Условные –
Произвольные –
Правило фаз Гиббса (разделение границ).
Основной закон гетерогенных равновесий: в ф.г. системе, находящейся в термодинамическом равновесии, число фаз не может превышать числа компонентов.
Вертикальное распределение экосистем по биотопам:
На Всесоюзном гидрологическом съезде 1928 г. были выделены следующие вертикальные зоны: супралитораль, литораль, сублитораль (материковое плато), батиаль (материковый склон), абиссаль (ложе океана). Эту схему отечественные авторы в той или иной степени модифицировали (Зёрнов, 1949; Беляев и др., 1959; Беляев, 1966; Виноградова, 1977 и др.) для районирования биоты, хотя схема эта была принята на гидрологическом, а не гидробиологическом съезде. В её основу положены геоморфология и гидрология, а отнюдь не распределение биоты, ещё плохо известное в то время, особенно за пределами шельфа.
Рис. Схема морских зон (Всесоюзном гидрологическом съезде, 1928)
Рис. Вертикальная зональность Мирового океана
(по А.И. Кафанову, В.А. Кудряшову (2000))
Л.А. Зенкевич (1951) выделил литораль (зона приливов-отливов), сублитораль (зона водорослей), псевдоабиссаль («нижние горизонты эпиконтинентальных водоёмов, если край континентального склона опускается ниже 200 м), батиаль (материковый склон) и абиссаль (ложе).
Е. Forbes (1856) выделил литораль (<0), циркумлитораль (0-15 fms), медиаль (15-100 fms) и абиссаль (>100 fms).
S. Ekman (1935, 1953) выделил литораль, архибенталь (от внешней кромки шельфа до примерно 1000 м) и абиссаль – глубины более 1000 м.
A.F. Bruun (1956) выделил шельф, батиаль (внешняя кромка шельфа - 2000 м), абиссаль (2000-6000 м) и хадаль (>6000 м).
J.W. Hedgpeth (1957) выделил шельф, батиаль (внешняя кромка шельфа – 4000 м), абиссаль (4000-6000 м) и хадаль (>6000 м).
А.С. Константинов (1972) выделил супралитораль, литораль, сублитораль (0 – «нижняя граница распространения донных фотосинтезирующих растений» или 200 м), батиаль (материковый склон), абиссаль (океаническое ложе), ультраабиссаль (>6-7 км).
J.C. Briggs (1995) выделил шельф (<200 м), склон (200-2000 м), абиссаль (2000-6000 м) и хадаль (>6000 м).
А.И. Кафанов, Б.А. Кудряшов различали «зону заплеска и штормовых выбросов – супралитораль, приливно-отливную зону, или литораль, зону материковой отмели, или шельфа – сублитораль, зону континентального склона – батиаль, зону океанического ложа – абиссаль, зону глубоководных океанических желобов – ультраабиссаль, или хадаль.
Легко заметить, что набор вертикальных зон остаётся примерно постоянным, особенно в последние полвека: супралитораль, литораль, сублитораль (подразделяемая иногда на несколько зон), батиаль, абиссаль и ультраабиссаль. Варьируют лишь глубины, по которым проводят границы зон и их названия. При том в нашей стране наиболее глубокую зону называют ультраабиссаль, а за рубежом – хадаль. Причина этого состоит в том, что изначально полагали: жизни на таких глубинах нет. В 1949 г. во 2-м рейсе «Витязя» с глубины 8100 м подняли трал, полный полихет, которых определили как Amphicteis gunneri. Открытие жизни на таких глубинах тут же почему-то засекретили. Позже в рейсе датского научно-исследовательского судна «Galathea» также была открыта жизнь на глубинах более 6000 м, и датчане написали об этом Л.А. Зенкевичу. Он тут же пошёл в соответствующие инстанции, где говорил о советском приоритете. Публикацию открытия советских учёных разрешили. Но было уже поздно: публикация датчан вышла на несколько месяцев раньше.
Литораль – участок берега, который затопляется морской водой во время прилива и осушается во время отлива. Располагается между самым высоким уровнем воды в прилив и самым низким в отлив. Самая высокопродуктивная область Мирового океана. Биомасса достигает 100 кг/км
Сублитораль – зона шельфа (до 200 - 500 м). Площадь 27,5 млн км2 – 7,6 % от площади дна МО. Здесь протекают следующие процессы: отложение крупнообломочного и мелкообломочного материала. Зона развития морских водорослей, распространения кораллов и ценных промысловых пород рыб. Биомасса – 100-300 г/м.
Батиаль – зона континентального склона (от 200 - 500 м до 2000 - 3000 м). Высшей водной растительности нет, количество фауны с глубиной убывает. Биомасса – несколько г/м.
Абиссаль – зона океанического ложа (2-6 км). Полное отсутствие света, зона тьмы. Рельеф равнинный. Обитают черви, организмы, перерабатывающие детрит. Биомасса бентоса: 0,1 г/м, средняя 0,00 г/м. Здесь сосредоточено 13 % от всех видов водных животных. Очень много эндемичных видов (до 60 %). На глубинах более 3000 м происходит резкая смена видового состава увеличивается количество эндемичных видов, проживает всего 71 вид рыб.
Ультраабиссаль – зона наибольших океанических глубин (6-11 км). Не имеет сплошного распространения, очень низкие температуры воды - +2, незначительное колебание их. Соленость достаточно высока: 34,2-34,7‰. Низкое насыщение кислородом. Донные осадки состоят из очень тонких фракций. Кроме того, выделяют псевдобатиаль и псевдоабиссаль с глубинами, соответствующими батиальным и абиссальным зонам, но изолированных от океана более мелководными порогами. Эти зоны населены мигрирующими с меньших глубин местными видами организмов. Талассобатиаль – склоны океанических островов, подводных горных хребтов, изолированных от батиальных глубин, окружающих материки.
В пелагиали выделяют следующие зоны: эпипелагиль (0-200 м), мезопелагиаль (200-1000 м) и глубоководную (более 1000 м), в которой различают подзоны – батипелагиаль (верхнюю), абиссо-пелагиаль (среднюю) и ультраабиссаль (нижнюю). В верхнем слое продуцируется фитопланктоном основная масса органического вещества. Фауна более глубоких зон пелагиали и бентали существует за счет органического вещества, поступающего из пелагиали.
В районах проявления гидротермов, обычно на глубине 2.5- 3.0 км, выделяют особую зону абиссогидротермаль. Источником питания обильных поселений животных здесь является первичная продукция, создаваемая хемоавтотрофными бактериями. По горизонтали пелагиали разделяют на сектора: неретический (прибрежный) и океанический (глубинный).