6 Функционально–динамические аспекты учения о ландшафте

6.1 Генезис, история развития, функционирование ландшафта

Под генезисом ландшафта понимают «совокупность процессов, обусловивших возникновение ландшафта и его современное динамическое состояние». С этой точки зрения, под генезисом ландшафта подразумевается история его возникновения и последующего развития.

По способу образования различают следующие генетические ряды ландшафтных комплексов:

1. Климатогенные – ведущая роль принадлежит климату. Сюда можно отнести муссонные, барьерные ландшафты, а в широком смысле все зональные типы ландшафта (тундровый, таежный, смешанных лесов, лесостепной, степной, пустынный и т.п.).

2. Тектогенные – определяющую роль в формировании ландшафтов играют тектонические процессы. Примером тектонических ландшафтов могут служить материки, океаны, горы, межгорные котловины, глубоководные желоба, соляные купола и многие другие географические объекты, имеющие тектоническую природу. В основе тектонических процессов лежат механические движения земной коры, вызванные эндогенными факторами. Различают эпейрогенические и орогенические, вертикальные и горизонтальные, обратимые и необратимые, новейшие и современные тектонические движения.

Под воздействием современных тектонических движений происходит всеобщая трансформация ландшафтов всех таксономических уровней (урочищ, ландшафтных участков и др.).

3. Вулканогенные – горы, холмы вулканического происхождения, кратеры, лавовые покровы и пласты и т.д.

4. Флювиальные (речные) – эрозионный ландшафт – долинно-балочный овражный, аккумулятивный – дельты конуса выноса, озерно-аллювиальные равнины.

5. Криогенные – связанные с мерзлотными процессами: аласы и воронки термокарстового происхождения; гидролакколиты, наледи, каменные многоугольники и кольца.

6. Эоловые – происхождение которых обусловлено деятельностью ветра (эоловыми процессами): развеванием (дефляцией), перевеванием, выдуванием и навеванием, главным образом, песка и лесса. Эоловые ландшафты характерны для районов с аридным климатом. Это пустыни тропического, субтропического и умеренного поясов. Иногда эоловые ландшафты встречаются и вне пустынь, на зандровых равнинах, песчаных побережьях морей и озер, террасах рек, отвалах вскрышных горных пород и др.

Эоловые ландшафты неоднородны в генетическом отношении. Одни из них – результат ветровой эрозии, другие – следствие процессов перевевания и аккумуляции. Обработанные ветром массивы горных пород образуют решетчатые или сотовые скалы, ярданги, ложбины, котлы, ниши выдувания, солончаково-дефляционные впадины; в местах аккумуляции сформировались в основном ландшафты псаммофитных пустынь, со структурными элементами – барханных гряд, барханных цепей, бугристых песков и др.

Существует еще классификация с разделением на три типа: обнаженные с легкоподвижными песками; полузадернованные со слабо подвижными песками и задернованные с неподвижными песками (Федорович,1964).

7. Нивально-гляциальные (моренные типы) – ландшафты, развитые в местах современного и древнего оледенения: цирки, кары, морены, озы и т.д.

8. Гидрогенные (водные ландшафты) – болота, солонцово-солончаковые западины, солоди.

9. Литогенные – в формировании которых определяющую роль играет литология выходящих на поверхность горных пород (карстовые ландшафты, урочища иссопников и тимьянников на писчем мелу, ландшафты развеваемых песков и т.д.).

10. Гидродинамические – абразионно-эрозионные территории, уступы, ниши, обрывы; аккумулятивные – валы, косы, террасы.

11. Биогенные – барьерные рифы, бобровые пруды, растительные кочки

12. Антропогенные.

13. Парагенетические – смежные комплексы (овражно-балочнаяф система). Процесс формирования парагенетических ландшафтов происходит по следующей схеме: ложбина стока – лощина – балка – боковой и донный овраги – конус выноса в степной зоне.

В физико-географическом ландшафте функционирует пять достаточно обособленных и в то же время тесно взаимосвязанных парадинамических систем (Ф.Н. Мильков, 1977).

Первая система – внутренняя компонентная. Это вертикальная система, ограниченная рамками литосферы Земли, включающей почвы с современной корой выветривания и бистром с приземными слоями воздуха, в ней осуществляется фотосинтез и накапливается органическое вещество в ландшафте. Вертикальные ландшафтные горизонты: 1) воздушный; 2) надземно-биостромный; 3) подземно-биостромный; 4) литогенный.

Для внутренней компонентной системы свойственны вертикальные встречные потоки вещества и энергии. Они отражение круговоротов воды, углерода, азота и биогенных элементов.

Вторая система – внутренняя структурно-морфологическая – взаимодействие структурно-морфологических единиц между собой.

Третья система – внешняя комплексная – взаимодействие ландшафта с другими комплексами.

Четвертая система – внешняя воздушная – через нее поступает в ландшафт и излучается ландшафтом солнечная радиация, осуществляется взаимодействие ландшафта с отдаленными комплексами.

Пятая система – подстилающая литогенная – взаимодействие ландшафта с литогенной основой, распространяющаяся на всю земную кору и мантию.

Функции систем в ландшафте. Внутренние системы – компонентная и структурно-морфологическая – свойственны собственно ландшафту («ядру» ландшафта). В них заложен механизм саморегуляции, хорошо выраженной у естественных ландшафтов.

Внешние системы – комплексная, воздушная и литогенная – представляют собой поле взаимодействия ландшафта с окружающей средой. Метод изучения – метод приходно-расходных балансов вещества и энергии.

6.2 Динамика и эволюция ландшафтов

Динамика ландшафта – функциональные, пространственные и структурные изменения, протекающие в природно-территориальном комплексе. Различают три вида динамики ландшафта:

1) хорологическая – пространственное изменение границ ландшафтных комплексов (направленное смещение зон);

2) структурная – изменение морфологического строения ландшафтного комплекса и взаимосвязей между его структурными частями;

3) временная – изменения в ландшафте, связанные со временем – длительностью и характером ритмичности динамических проявлений (суточная, сезонная, периодическая, флуктуирующая динамика).

Временная динамика подразделяется тоже на три вида:

1) динамика функционирования – моментальный срез (время наблюдения) процессов обмена веществом и энергией в ландшафтном комплексе. Из сопоставления таких срезов в различные часы и дни наблюдений складываются общие представления о динамике ландшафта;

2) циклическая динамика – изменения в ландшафтном комплексе по замкнутому кругу в более или менее строго очерченные отрезки времени. Сюда входит суточная динамика (смена дня и ночи), лунно-суточная динамика (приливы, отливы), сезонная (годичная) динамика (метод фенологического наблюдения); ландшафтные проявления 11-летнего (в среднем) климатического цикла;

3) периодическая динамика – изменение ландшафта с повторением его состояний, напоминающим исходное, в сроки различной продолжительности (повторение засух, суровых зим, землетрясения, извержения вулканов, трансгрессии и регрессии морей, смена ледниковых эпох межледниковыми в четвертичный период).

Флуктуирующая динамика (пульсирующая) – незначительные, колебательного характера изменения ландшафтного комплекса (травостой злаковых степей).

Длительная по времени односторонне направленная динамика ландшафта переходит в развитие ландшафта (по Милькову).

«Все обратимые изменения ландшафта образуют его динамику, тогда как необратимые смены составляют сущность его развития». (А.Г Исаченко, 1991).

Ф.Н. Мильков выделяет 6 генетических видов динамики ландшафтных комплексов.

1. Спонтанная динамика – динамика саморазвития, протекающая в силу внутренних причин, без влияния внешних факторов. Классический пример – зарастание озер → низинное болото → переходное болото → верховое сфагновое болото.

2. Климатогенная динамика – обусловленная колебаниями климата различной продолжительности – солнечные ритмы 3, 5-6, 30-50, 160-180 лет, в несколько столетий и даже тысячелетий.

3. Тектогенная динамика – вызванная неотектоническими движениями (тоже имеет цикличность от нескольких лет до миллионов лет).

4. Геоморфологическая динамика – обусловленная как самими формами рельефа (динамика склонов), так и экзогенными рельефообразующими процессами – водной и ветровой эрозией, нивацией (снежная эрозия), экзарацией (ледниковое выпахивание), абразий (берег волнами).

5. Биогенная динамика – связанная с деятельностью животных как компонента ландшафтных комплексов (циклические колебания численности, участие в обмене веществом и энергией).

6. Антропогенная динамика – вызванная деятельностью человека.

«Механизм» развития ландшафта состоит в постепенном количественном накоплении элементов новой структуры и вытеснении элементов старой структуры. Этот процесс приводит к качественному скачку – смене ландшафтов.

Некоторые ландшафтоведы ставят знак равенства между развитием и эволюцией ландшафта. По мнению Ф.Н. Милькова – эволюция – это один из этапов (или фаз) процесса развития.

Направление развития может быть прогрессивным – нарастание биологической продуктивности с одновременным усложнением структуры и ростом стабильности; и регрессивным – уменьшение биологической продуктивности, упрощение структуры и снижение устойчивости (рисунок 3).

лесостепной

лесостепной

степной

лесной

степной

полупустынный

полупустынный

болотный

пустынный

пустынный

прогрессивный

р егрессивный

Рисунок 3 - Направление развития ландшафта

В ландшафте могут быть представлены разновозрастные элементы – реликтовые, консервативные и прогрессивные. Реликтовыми могут быть формы рельефа – ледниковые, элементы гидрографической сети (сухие русла в пустыне); консервативные элементы – те, которые наиболее полно соответствуют современным условиям и определяют современную структуру ландшафта; прогрессивные элементы наиболее молодые и показывают тенденцию развития ландшафта – островки леса в степи, пятен талого грунта в области многолетней мерзлоты и т.д.

Возраст ландшафта – отрезок времени, прошедший с момента возникновения современной типовой структуры (инварианта) ландшафта. Инвариант ландшафта – наиболее общие и устойчивые черты структуры типа ландшафтного комплекса. Смены старой типовой структуры на современную происходит под влиянием изменений климата, тектоники, деятельности человека, саморазвития (переход низинного болота в верховое). Наиболее древние ландшафты земли – в тропическом поясе, самые молодые в полярных и умеренных поясах, где физико-географические условия неоднократно и резко менялись на протяжении четвертичного периода. Самый молодой ландшафт – антропогенный, возникновение этих ландшафтов может быть строго датировано историко-археологическими документами. К молодым относятся и некоторые ландшафты вулканогенного и флювиального рядов.

Долговечность ландшафта – продолжительность его существования, т.е. время, в течение которого он может сохранять основные черты своей структуры и функционирования. Долговечность различных элементов ландшафта неодинакова.

Всякий ландшафт переживает две главные стадии в своем развитии:

1) стадию формирования (протекает быстро);

2) стадию эволюционного развития (длительная).

Возраст ландшафта есть сумма возрастов: 1) возраст первичных элементов современного ландшафта в недрах прежней структуры; 2) возраст современного ландшафта в буквальном смысле слова – как сложившегося устойчивого образования.

Зрелый почвенный профиль – «память ландшафта», свидетельствует об относительной устойчивости всех физико-географических факторов почвообразования в течение всего того времени на протяжении которого формировалось данная почва (Курский чернозем ~3000 лет).

6.3 Геофизика и геохимия ландшафта

Геофизика ландшафта – особое направление в ландшафтоведении, занимающееся изучением массоэнергообмена и передачи информации в ландшафтных комплексах. В центре внимания геофизики ландшафта находятся вопросы взаимодействия абиогенных компонентов, изучаемых по результатам балансов: радиационного, теплового, воздушного, водного и др. Геофизика ландшафта базируется на экспериментальных данных, получаемых в ходе полустационарных и стационарных исследований.

Возникновение геофизики ландшафтов в качестве самостоятельного напрвления обязана работам А.А.Григорьева, который обосновав понятие о географической оболочке, широко использовал для ее характеристики ряд гидроклиматических показателей и других количественных данных. Дальнейшее развитие ее как «учение о физическом взаимодействии компонентов ландшафта, анализируемом на уровне и методами современной физики». Особое место занимают его труды по проблеме межкомпонентного взаимодействия, ее энергетические аспекты (Д.Л. Арманд, 1975).

Геохимия ландшафта – один из разделов ландшафтоведения, занимающийся изучением закономерностей миграции, рассеяния и концентрации атомов химических элементов в ландшафтных комплексах. В центре внимания геохимии ландшафта находятся процессы миграции атомов химических элементов в геохимическом ландшафте, выявленные методом сопряженного анализа. Теоретические основы геохимии ландшафта были разработаны Б.Б.Полыновым (1940) на основе докучаевского генетического почвоведения и учения о природных зонах, а также учения В.И.Вернадского «о геологической роли живого вещества».

Миграция химических элементов – процесс перемещения и перераспределения химических элементов в географической оболочке Земли – протекает в газообразной среде, водных растворах, расплавах, твердых веществах в виде движения ионов, молекул, коллоидных частиц, аэрозолей, механическим путем. Зависит от химической активности элементов и от внешних факторов (температура, давление, щелочно-кислотных и окислительно-восстановительных условий). Наиболее активными мигрантами являются Cl, Br, I, N, Na, K, Ca и др.

В зависимости от способа перемещения миграция химических элементов подразделяется на механическую, физико-химическую, биогенную, техногенную. Все они служат основой для выделения таких рядов элементарных и геохимических ландшафтов, как абиогенный (ведущая роль в формировании ландшафта принадлежит механической и физико-химической миграциям), биогенный (господствует биогенная миграция) и антропогенный (перемещение элементов определятся деятельностью человека).

Зачастую интенсивность миграции резко изменяется на коротком расстоянии, что приводит к концентрации химических элементов. Такие участки называются геохимическими барьерами (рисунок 4).

Рисунок 4 – Распределение на идеальном склоне химических элементов под действием водной миграции

Наиболее значимые биогеохимические барьеры – это растительный покров, почва, толща водоненасыщенных горных пород, особенно мелкоземов, области застойного скопления подземных вод. Биогеохимические барьеры могут быть вертикальными или горизонтальными (латеральными), препятствующими, соответственно, вертикальным или горизонтальным потокам загрязняющих веществ. Человек может управлять биогеохимическими барьерами, усиливая или ослабляя их действие, создавать искусственные барьеры.