Ганжара Геология и ландшафтоведение

социально-экономических и экологических функций в заданных пределах, при сохранении биосферных функций.

Имеется в виду, что природно-антропогенные ландшафты, особенно и в первую очередь наиболее распростран¸нные — агроландшафты должны выполнять биосферные функции, связанные с сохранением почв, растительного и животного мира, природных вод и воздушных масс. Устойчивость природно-антропогенных ПТК обеспечивается сочетанием процессов управления человеком и саморегуляции.

В.И. Кирюшин выделяет экологическую, производительную со-

циально-экономическую устойчивости агроландшафтов.

Экологическая устойчивость включает:

–физическую (устойчивость литогенной основы, противоэрозионную устойчивость, структурного состояния почв);

–биологическую (восстановление и защитные свойства растительности, устойчивость против вредных организмов);

–геохимическую (способность к самоочищению от загрязнения токсикантами, буферность, противостояние засолению);

–гидрогеологическая и гидрологическая (противостояние ос-

тепнению, опустыниванию, заболачиванию).

Производительная — устойчивость урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности пастбищ, качества продук-

öèè.

Социально-экономическая — рекреационная устойчивость, устойчивость экономических параметров производства.

Устойчивость геосистем подчиняется принципу относительности:

–к одним нагрузкам геосистема может быть устойчива, к другим нет;

–разные геосистемы обладают разным потенциалом устойчи- вости к одним и тем же воздействиям (пример: верхние звенья степной катены лучше переносят загрязнение, чем нижние, а нижние лучше переносят эрозию, чем верхние).

Относительно малая устойчивость к возмущающим внешним воздействиям характерна для геосистем реликтового характера (пример: островные леса в степи), находящихся в дисгармонии с внешней средой. Также неустойчивые геосистемы, находящиеся на ранних стадиях формирования (пример: только начинающие зарастать пески). Гораздо более устойчивы климаксные геосистемы.

Устойчивость ландшафтов во многом зависит от того, какой вид динамики у них преобладает. Господство стабилизирующей

360

динамики значительно повышает устойчивость. Очень сильно падает устойчивость, если динамический тренд усугубляется нало-

жением однонаправленных антропогенных нагрузок. В таком слу- чае происходит ландшафтный резонанс — внутренние колеба-

ния системы усиливаются внешними колебаниями (например, опустынивание степей из-за засухи может усиливаться нерегулируемым выпасом скота).

Различают три основных механизма ландшафтной устойчивости:

1. Инерционная устойчивость — устойчивость геосистемы, отсутствие реакции на нагрузки до каких-то пороговых значений. Такой устойчивостью обладают квазистационарные ландшафты, в

первую очередь расположенные в срединных частях природных зон.

2. Резистентная (упругая) устойчивость — связана с восстановительными сукцессиями. Свойственна системам с мощным растительным покровом, так как именно он главным образом обес-

печивает восстановительную сукцессию.

3. Адаптивная устойчивость — устойчивость приспособления, толерантность (терпимость, пластичность). Геосистема способна чутко приспосабливаться в изменяющимся условиям внешней среды и антропогенным нагрузкам, но в определенных рамках терпимости. Наибольшей адаптивной устойчивостью обладают экотоны. Закон толерантности В. Шелфорда: адаптивная (пластич- ная) устойчивость определяется широтой диапазона между максимальным и минимальным значениями факторов, в пределах которого геосистема способна сохранять характерные для нее структурные и функциональные особенности.

В.И. Кирюшин предлагает различать три вида устойчивости при-

родных экосистем: структурно-статистическую, функционально-ди- намическую и буферность. Под структурно-динамической устойчивостью понимается свойство экосистемы при возмущаю-

щих воздействиях сохранять состав и соотношение между отдельными структурными компонентами системы. Функционально-ди- намическая устойчивость — свойство экосистемы сохранять

стабильное функционирование, которое определяется устойчивос-

тью и сбалансированностью отдельных звеньев биогеохимических потоков и биохимических циклов в целом. Буферность — способ-

ность экосистемы к самовосстановлению структурных свойств и функциональных параметров, нарушенных в результате возмущающих воздействий.

Чем меньше разнообразие горизонтальной структуры геосистемы, тем более слабы ее механизмы компенсации, тем слабее е¸

361

устойчивость. Поэтому локальные антропогенные нарушения обыч- но не сказываются или почти не сказываются на ландшафтных провинциях, зонах и т. п.

Л.К. Казаков (2004) приводит следующие свойства природных компонентов, обусловливающие устойчивость ландшафтов к антропогенным нагрузкам:

–денудационный потенциал территории (относительные превышения и расчлен¸нность) — чем он больше, тем меньше устойчи- вость геосистем к денудации, эрозии и механическим нагрузкам;

–уклоны поверхности — чем они больше, тем устойчивость ниже; при уклонах менее 1° устойчивость может снижаться из-за возможного переувлажнения и низкого самоочищения ландшафтов от загрязнения;

–мощность почвогрунтов — при снижении до 1,2 м и меньше устойчивость снижается;

–гигропотопы (увлажн¸нность) — максимальная устойчивость ландшафтов при умеренном увлажнении, в сухих и влажных условиях она падает;

–климат — максимальная устойчивость геосистем при оптимальном соотношении тепла и влаги (коэффициент увлажнения в пределах 1); при избытке тепла и влаги или недостатке устойчи- вость снижается, снижают устойчивость сильные ветры, бури и ураганы;

–почвы — максимальная устойчивость у почв с большой мощностью гумусового горизонта, высоким содержанием гумуса, высокой ¸мкостью катионного обмена, высокой насыщенностью ППК кальцием и магнием;

- биота — чем более ¸мкий и интенсивный круговорот веществ, чем выше степень проективного покрытия, тем выше устойчивость ПТК; лиственные породы более устойчивы, чем хвойные; луговостепные виды трав, чем лесные;

–ландшафты в целом — более устойчивы: а) с повышенным разнообразием и повторяемостью; б) более типичные для зоны или региона; в) трансаккумулятивные устойчивее трансэлювиальных; г) более высокого ранга (зона выше ландшафта — выше — урочи- ща — выше фации)

Для сохранения устойчивости природно-антропогенных ландшафтов необходима система регулярных мероприятий, направленных на поддержание свойств ландшафта обеспечивающих выполнение им природных и социально-экономических функций (санитарные рубки леса, воспроизводство почвенного плодородия, ле-

362

сомелиоративные мелиоративные и гидротехнические мероприятия и др.).

В.И. Кирюшин предлагает ввести такую категорию, как цена устойчивости, которая включает в себя затраты на освоение, ис-

пользование и природоохранные мероприятия.

363

Глава 16. Физико-географические и геологические карты

16.1. Топографические основы

Практическая деятельность человека в различных областях народного хозяйства (сельскохозяйственное производство, лесное хозяйство, инженерная и строительная деятельность, наука) всегда протекает в пределах отдельных участков поверхности Земли разных размеров, сложенных определенными комплексами горных пород, почв, растительностью, гидрографической сетью и пр., весьма разнообразных по составу и свойствам, форме нахождения и механизму образования.

В процессе геологических, физико-географических, ландшафтных исследований, в основе которых лежит изучение природных объектов, их взаимосвязей и изменений в пространстве и времени, оценки взаимоотношений с окружающими явлениями и средой создаются модели участков земной коры. Самой распространенной моделью земной поверхности является карта. В настоящее время карты приобрели огромное значение как средство научных исследований, особенно физико-географических. Каждое географическое исследование начинается с существующих карт и имеет цель дать материалы для их исполнения и совершенствования.

Карты позволяют выявить фактическое состояние и пространственные связи конкретных объектов (явлений), что позволяет находить закономерности этого размещения.

Сфера использования карт как средства научного исследования быстро расширяется по мере общего нарастания темпов науч- ного прогресса, чему активно содействуют успехи в информатики и в разработке теории моделирования.

Значение карты в исследованиях Земли очень велико. «Карта есть начало и конец географического изучения, описания и выде-

ления ландшафта», — писал Л.С. Берг.

По содержанию карты делятся на общегеографические è

тематические.

Тематическими называются карты, основное содержание которых определяется отображаемой конкретной темой, специально посвящены какому-либо элементу или явлению, например, населенным пунктам, климату, почвам, транспорту и т.п.

364

Тематические карты подразделяются на карты природных явлений (физико-географические) è карты общественных явлений (социально-экономические). Далее карты делятся на

более узкие группы, к каждой из которых относится ряд карт конкретной тематики.

Например, к группе геологических карт относятся стратигра-

фические, тектонические, гидрогеологические, металлогенические, инженерно-геологические и другие карты; к группе ботанических карт относятся геоботанические, флористические карты лесов и другие.

В ряде случаев карты относятся одновременно к двум различ- ным областям картографирования, например агрохимические

карты, могут быть отнесены к почвенным и к геохимическим картам, а сейсмические — к геологическим и к геофизическим кар-

òàì.

Тематические карты делятся также и по ширине охвата темы – на общие, отображающие относительно более широкую тему, и ча- стные (отраслевые), посвященные более узкой теме. Степень широты темы может определяться на разных уровнях.

В основе составления карты любого масштаба лежат математические законы построения карты, особые способы графического изображения предметов и явлений (условные обозначения), генерализация воображаемых предметов и явлений.

Масштаб карты определяет степень уменьшения расстояний и площадей на карте по отношению к горизонтальным проекциям этих расстояний и площадей на местности. Численный масштаб выражают в виде дроби: в числителе ставится единица, в знаменателе – число, показывающее, во сколько раз расстояние на местности уменьшено при изображении его на карте. Чем меньше знаменатель масштаба карты, тем изображение на карте крупнее.

По масштабам, используемым при картографировании земной

поверхности, различают:

– обзорные карты (масштаб мельче 1:1000000) на географи- ческой основе дают общее представление о физико-географичес- ких параметрах природно-территориальных комплексов глобального уровня (территории крупных государств, материков земного

øàðà);

– мелкомасштабные карты (масштаб 1:1000000 и 1:500000) на упрощенной топографической основе характеризуют природнотерриториальные комплексы глобального и регионального уровня (крупные регионы и государства);

365

– среднемасштабные карты (масштаб 1:300 000 и 1.100000) строятся на топографической основе с разреженной сетью горизонталей. Они передают основные черты природно-территориаль-

ного комплекса на уровне ландшафта;

– крупномасштабные карты (масштаб 1:50000 и 1:10000) составляются на точной топографической основе и достаточно подробно изображают состав и строение урочищ и подурочищ. Карты данного масштаба являются основным по масштабу видом ланд-

шафтных карт, используемых для решения прикладных задач.

– детальные карты (масштаб 1:5000, 1:200) дают подробную геологическую характеристику отдельных фаций, месторождений

полезных ископаемых, районов гражданского или промышленного строительства. Геологические планы горизонтов по масшта-

бу относятся к детальным, но имеют свои специфические особенности. Они характеризуют условия залегания тел полезных ископаемых, их морфологию и вещественный состав. Эти планы составляются по данным детальной и эксплуатационной разведки месторождений, вскрытых многочисленными буровыми скважинами и горными выработками, пространственное положение которых наносится по данным маркшейдерских съемок.

Картографической основой для составления карт различного типа, являются топографические карты, материалы аэрофо-

тосъемки, материалы космической съемки, контурные планы землепользования.

Топографические карты имеют точный масштаб, унифицированную систему условных знаков, координатную сетку. Рельеф на топографических картах изображается горизонталями, соединяющими одинаковые отметки высот. Основные горизонтали нанесены сплошной линией, вспомогательные — пунктирной. Контрольные горизонтали имеют отметки высот и наносятся утолщенной сплошной линией. На основании рисунка и взаимного расположения горизонталей на топографической карте можно определить основные формы рельефа. Разность в отметках высот между двумя соседними горизонталями называется высотой сечения рельефа. Обыч- но на топографических картах имеется шкала заложений, которая служит для определения крутизны склона.

Разделение многолистной топографической карты на отдельные листы называется разграфкой карты. Обозначение отдельных листов такой карты по определенной системе называется номенклатурой.

Основными принципами составления номенклатуры топографических карт являются связь с географическим положением и

366

зависимость от масштаба изображения. Разграфка и номенклатура листов отечественных топографических карт всего масштабного ряда основана на разграфке и номенклатуре Международной карты масштаба 1:1000000.

Границы листа миллионной карты, образуемые меридианами, совпадают с границами координатной зоны в проекции Гаусса-Крю- гера. Для изображения всей зоны (6°) нужно несколько десятков листов милионной карты (колонна карт). Колонны обозначаются арабскими цифрами, их счет ведется от 180-го меридиана (поэтому номер колонны на 30 больше номера соответствующей зоны). В горизонтальном направлении листы карты масштаба 1:1000000 образуют широтные ряды (пояса). Они обозначаются прописными латинскими буквами.

При разграфке одного листа миллионной карты на четыре части (А–Г) получаются листы карты 1:500000; на 36 частей — 1:200000, на 144 — 1:100000. При этом листы нумеруются слева направо и сверху вниз. Разграфка листов масштабов 1:100000 и крупнее производится путем деления на 4 части. Листы масштаба 1:50000 обозначаются буквами А–Г, листы масштаба 1:25000 — буквами а–г,

листы масштаба 1:10000 — цифрами 1–4.

Контурные планы внутрихозяйственного землеустройства служат дополнительной картографической основой при крупномасштабном картографировании территории. На них специальными унифицированными знаками изображены: населенные пункты, дорожная и гидрографическая сеть, границы землепользования, все сельскохозяйственные угодья. Отсутствие изображения рельефа не позволяет использовать контурные планы в качестве картографической основы.

Существует четыре вида аэрофотоматериалов, используемых в качестве картографической основы: контактные аэрофотос-

нимки, репродукции накидного монтажа, трансформированные фотопланы и фотопланы с перенесенными на них с

топографической карты горизонталями, изображающими рельеф

территории.

Контактный аэрофотоснимок — это фотография местности, снятая с самолета. Ценность аэрофотоснимков заключается в большой объективности изображения земной поверхности, рельефа, растительности, рек, дорог и других элементов ландшафта. Насыщенность аэрофотоснимков объектами очень велика, что позволяет ориентироваться на местности, пользуясь аэрофотографической плановой основой, с предельной точностью.

367

Накидной фотомонтаж изготавливают из контактных аэрофотоснимков, обрезанных по полезной площади и совмещенных по границам обреза и наклеенных на плотную бумагу. В настоящее время эти работы можно проводить с помощью компьютерной программы.

Фотоплан составляют на основе трансформированных аэрофотоснимков. Он привязан к геодезической сети, имеет координатную сетку и точный масштаб (обычно 1:10000 или 1:25000). Ранее фотоплан содержал менее качественное изображение местности, по сравнению с контактными аэрофотоснимками, что обуславливалось пересъемкой. В настоящее время с развитием цифровой фо-

тографии это проблема устранена.

Космический снимок — это фотография земной поверхности, снятая с космического корабля или искусственного спутника Земли. Космические снимки подразделяются на обзорные (масштаб 1:10000000 – 1:100000000), мелкомасштабные (1:500000 – 1:2500000) и среднемасштабные (1:100000 – 1:300000). Последние получают с помощью специального оборудования. Они с высокой детальностью передают изображения земной поверхности.

Поскольку при съемке из космоса, с высоты более 80–100 км, получают в основном мелкомасштабные снимки, то для приведения их масштабов в соответствие с масштабом картографирования оригиналы увеличивают в 2–5 раз.

16.2. Основные типы карт по характеристике земной поверхности

Рассмотрим назначение основных типов карт для изучения зем-

ной поверхности:

1. Геологические карты используются для познания глобальных, региональных и локальных особенностей строения земной коры,

происходящих в ней процессов, поиска полезных ископаемых и т.д. Это обширная группа карт. В не¸ входят: собственно геоло-

гические, тектонические, структурные, стратиграфические, металлогенические (прогнозные) карты. А также карты четвертичных отложений, гидрологические, полезных ископаемых, сейсмические, неотектонические, охраны геологической среды.

В последние годы наблюдается тенденция совместного использования геологических карт, аэрокосмических снимков, космофотогеологических карт для познания глобальных геологических сис-

368

тем (литосферных плит и рифтовых зон), а также для поиска полезных ископаемых, оценки современных геологических процессов и опасных явлений.

Основой построения геологической карты являются результаты

соответствующего вида геологической съемки.

Собственно геологические карты являются по своему содержанию стратиграфическими картами дочетвертичных (коренных) пород. Четвертичные континентальные отложения на них не показываются, за исключением тех случаев, когда их мощность велика или неизвестны подстилающие их коренные породы. Условными знаками на картах показывают возраст, состав, происхожде-

ние, условия залегания горных пород и характер границ между ними.

Карты четвертичных отложений изображают эти отложения с разделением их по генезису, возрасту и составу. Коренные

породы обычно показывают одним цветом без расчленения. На литологических картах помимо возраста горных пород отобра-

жается их вещественный состав.

Íà тектонических картах показаны формы залегания, время и условия образования структурных элементов земной коры различных порядков. На общих тектонических картах выделяют основные структурные элементы с указанием тектонических режимов и времени формирования. На региональных картах отображаются особенности структуры определенных районов. Структурные формы на тектонических картах выделяют границами, либо показывают их способом изогипс (линий одинаковых глубин) кровли или почвы маркирующих горизонтов поверхностей несогласия, границ

между различными комплексами.

Íà геоморфологических картах отражаются основные типы рельефа и его отдельные элементы с учетом их происхождения и

возраста.

Гидрогеологические карты на геологической основе несут информацию о водоносных горизонтах, условиях залегания, распро-

странения, составе происхождения и режиме подземных вод. На

инженерно-геологических картах показывают физико-механи- ческие свойства горных пород и характеристики современных гео-

динамических явлений.

Карта полезных ископаемых составляется на геологической основе и отражает все сведения о месторождениях полезных иско-

паемых, разделенных на группы по направлениям промышленного использования, масштабу запасов и происхождению. Прогнозные металлогенические карты отражают закономерности размеще-

369