Формирование ландшафтного баланса Земли

 

Рис. 1. Основные типы элементарных ландшафтов:

1. поступление веществ в ландшафт;
2. удаление веществ из ландшафта.

 

 

 

Ландшафтно-географическое поле – сфера вещественно-энергетического  и информационного влияния одних  геосистем на другие. Каждая геосистема обладает своим полем – большим или меньшим по площади и по интенсивности влияния на смежные геосистемы.  Поля могут быть геофизической (ветровые, инсоляционные – например, поле горного хребта), геохимической (например, поле пухлого солончака), гидрогеологической (например, при разгрузке трещинных грунтовых вод у подножья гор на их пролювиальных шлейфах), биогенной (например, опыление) природы. Различного рода поля накладываются друг на друга. Мощные геофизические и геохимические поля создают вокруг себя города. Напряженность полей ослабевает по мере удаления от геосистемы, формирующей эти поля. Действует принцип удаления («плата за расстояние»), сформулированный П. Хаггетом – чем на большее расстояние распространяется латеральное воздействие, тем большего расхода энергии это требует. Если имеется какая-либо природная или антропогенная геосистема, обладающая мощным вещественно-энергетическим воздействием на смежные системы, то формируется нуклеарная геосистема. Нуклеарная геосистема (хорион) состоит из ландшафтного ядра с большим вещественно-энергетическим (или информационным) потенциалом и пограничных слоев (географических полей), его окружающих и соединенных латеральными связями. Примеры: вулкан и окружающие лавовые накопления, крупный город. Нуклеарные геосистемы мощного антропогенного воздействия называются импактными. Примеры: Норильский никелевый комбинат, Чернобыльская АЭС. В нуклеарных системах, как и в ландшафтно-географических полях, действует принцип векторного убывания. Векторное убывание вещественно-энергетического воздействия геосистемы или импактного ядра на смежные территории проявляется в постепенном ослаблении ее ландшафтно-географических полей по мере удаления от источника воздействия (от ядра).

2. Зональные и интразональные ландшафты

 

 

Ландшафтная структура природных регионов, материков и земной суши в целом характеризуется определенной пространственной организацией. Основными факторами, определяющими ландшафтную дифференциацию суши являются климатический и геолого-геоморфологический. Природная зональность – одна из основных закономерностей ландшафтной дифференциации суши, связанная с климатическими различиями физико-географических поясов, зон и подзон. В соответствии с этой закономерностью в типологической-дшафтов выделяются разряды, типы и подтипы (РИС.2).

 

 

 

Рис. 2. Ландшафтное районирование и псевдотипология регионов (Исаченко А.Г.1991Г.)

 

Ландшафтная зона (на равнине) – пространство с господством  определенного зонального типа ландшафтов (таежного, лесостепного и т. д.). Природные  зоны на равнинах называются широтными, или точнее - горизонтальными. Зональный тип ландшафта – ландшафт, сформированный в автономных (элювиальных, плакорных) условиях, т. е. под влиянием атмосферного увлажнения и зональных термических ресурсов (рис.3). Наряду с зональными типами ландшафта, могут встречаться всевозможные интразональные ландшафты, обусловленные либо повышенным грунтовым увлажнением, либо особыми эдафическими условиями. Интразональные ландшафты также зональны (например, зональность болот в Западной Сибири). В горах горизонтальная природная зональность трансформируется в вертикальную (высотную) зональность. Высотная зональность в горах во многом зависит от положения горной страны в пределах той или иной горизонтальной природной зоны. Плакор (термин предложен Г. Н. Высоцким) – приводораздельная возвышенно-равнинная территория с незначительным эрозионным расчленением, глубоким залеганием грунтовых вод и сложенная с поверхности суглинистыми отложениями. Плакор развивается в условиях только атмосферного увлажнения и является эталоном географической зональности.

 

Рис. 3. Основные ландшафтные зоны (формации) Земного шара (Исаченко А.Г.1991Г.)

 

Геолого-геоморфологическое азональное членение ландшафтной сферы, отражающейся в типологической классификации  ландшафтов в таксоне, называемом класс ландшафтов. Однако азональность проявляется не только в членении суши на горы и равнины, но и в членении гор и равнин на ярусы. Ландшафтная ярусность – дифференциация ландшафтной структуры регионов на высотные генетические ступени в соответствии с основными геоморфологическими уровнями территории. Ландшафтным ярусам соответствуют подклассы ландшафтов. На равнинах ландшафтные ярусы представлены в основном тремя уровнями: возвышенным, низменным и низинным. Возвышенные ландшафты – древние элювиальные ландшафты, обычно плакоры (например, ландшафты Среднерусской возвышенности). Низменные ландшафты – обычно неоэлювиальные ландшафты, недавно вышедшие из состояния супераквальных и субаквальных и перешли в элювиальный режим (Причерноморская низменность). Низинные ландшафты обычно приурочены к поймам, дельтам или к слабодренированным низменностям. В их пределах господствуют гидроморфные и полугидроморфные ландшафты (грунтовое, натечное или пойменное увлажнение). Часто низинные ландшафты интразональны. Примеры: Волго-Ахтубинская пойма и дельта Волги, Барабинская низменность).

В горах выделяют следующие  ландшафтные ярусы:

- предгорный;

- низкогорный;

- высокогорный;

- межгорно-котловинный.

 

 

Рис. 4. Природные (ландшафтные зоны бывшего СССР) (Исаченко А.Г.1991Г.)

 

Экспозиционная ландшафтная  асимметрия – следствие совместного  влияния на ландшафты суши геолого-геоморфологического  и климатического факторов. Отклонения склоновых ландшафтов от типично  зональных связаны со своеобразием водно-теплового (гидротермического) режима склоновых поверхностей, речных долин, холмов, балок и других положительных и отрицательных форм рельефа, вызванного их разным расположением по отношению к сторонам света и господствующим ветровым потокам. На уровне региональных геосистем выделяют макроэкспозицию (экспозицию макросклонов), а на уровне локальных геосистем - местную экспозицию (экспозицию склонов мезоформ рельефа). Существует два основных типа экспозиции склонов – инсоляционная и циркуляционная экспозиция. Ориентация склонов относительно стран света (сторон горизонта) определяет продолжительность и интенсивность солнечного облучения склоновых ландшафтов в разные сезоны годы. Такая экспозиция является инсоляционной. От нее зависит радиационный, термический режим склоновых ландшафтов. По степени инсоляционной обеспеченности в северном полушарии на первом месте стоят южные склоны, потом западные, потом восточные, потом северные. Ориентация склонов относительно направления господствующих воздушных потоков называется циркуляционной (ветровой) экспозицией. Различают наветренные и подветренные склоны. Часто проявляется барьерный эффект макроформ рельефа. С воздушными потоками происходит принос не только влаги, но и тепла (холода). Поэтому циркуляционная экспозиция определяет не только водный, но и тепловой режим склоновых ландшафтов. Неравномерный приход тепла и влаги на склоны разной экспозиции приводит к возникновению экспозиционной асимметрии. Экспозиционная ландшафтная асимметрия – разнородность склоновых природных геосистем (склоновых ландшафтных структур) мезо- и макроформ рельефа, обусловленная неодинаковым поступлением тепла и влаги на склоны разной экспозиции. На локальном геосистемном уровне (в урочищах и подурочищах) наиболее ярко проявляется инсоляционная экспозиционная асимметрия. Асимметрия макроэкспозиций обычно включает и инсоляционную, и циркуляционную составляющие (Крымские горы, Джунгарский Алатау (РИС.5.)). Правило предварения: на равнинах плакорные местообитания характеризуются растительностью данной природной зоны (подзоны), в то же время местообитаниям склонов северной экспозиции свойственна растительность более северной зоны (подзоны), а местообитаниям склонов южной экспозиции – растительность более южной зоны (подзоны).

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Фрагменты ландшафтной карты с нанесением регионов (Беручашвили Н,Л Жучкова В.К 1997)

3. Эволюция природных ладшафтов. Метахронность их структуры «Память ландшафта»

 

 

В ландшафтной оболочке действуют два важнейших параметра  – ландшафтное пространство и  ландшафтное время. Каждый ПТК есть историческое образование. Ландшафты являются открытыми геосистемами и, следовательно, меняются под воздействием факторов внешней среды. Важнейшие факторы, обеспечивающие эволюцию ландшафта:

1. Климатический фактор;

2. Геолого-геоморфологический фактор.

18-20 тыс. лет назад  на территории Среднерусской  возвышенности располагалась перигляциальная  зона (по периферии Валдайского  ледника). Сейчас наблюдается климатический  оптимум голоцена. 5-7 тыс. лет назад  широколиственные леса были распространены вплоть до Белого моря. Таким образом, ландшафты средней полосы существенно менялись с течением времени.

Основные эпохи голоцена:

1. 10-7,7 тыс. лет назад  – ранний голоцен, бореальная  эпоха – холодные, сухие условия;

2. 7,7-4 тыс. лет назад  – атлантическая эпоха - климатический оптимум;

3. 4-2,5 тыс. лет назад  – суббореальная эпоха – небольшое  похолодание, иссушение климата,  бореальные леса заменились тайгой.

4. 2,5-0 тыс. лет назад  – субатлантическая эпоха.

Помимо факторов внешней  среды, не менее важным для эволюции природных геосистем является фактор саморазвития, или фактор спонтанного развития. Любая сложная система, в том числе и геосистема, какой бы открытой по отношению к внешней среде она ни была, обладает способностью к саморазвитию, обладает спонтанностью. Примеры: развитие ландшафтной оболочки, зарастание пресного водоема. Направленность саморазвития геосистем, историческая неповторимость их природы – чрезвычайно важное свойство геосистем. В ходе спонтанного развития природная геосистема проходит ряд последовательных стадий. Самые важные из них:

1. Зарождение геосистемы. Обычно происходит возникновение  новой литогенной основы.

2. Становление геосистемы. Появляется почвы и растительный  покров, в первую очередь –  пионерные группировки однолетних  эксплерентных растений (сорняки, «шакалы растительного мира»). Они готовят экотоп для более требовательных многолетних растений.

3. Зрелость геосистемы. Появляются многолетние растения. Они образуют устойчивые фитоценозы. Система находится в состоянии  максимального равновесия или климакса (термин введен Клеменсом). Примеры климаксовых систем: смешанные леса на моренной равнине, суглинках с дерновыми почвами, богато разнотравные степи на черноземах.

4. Отмирание геосистемы. При этом на ее месте зарождается  новая геосистема. Например, на месте озера появляется низинное болото, на месте низинного болота – верховое, на месте верхового болота – лес.

Последовательная закономерная смена стадий в процессе зарождения и формирования природной геосистемы называется сукцессией ландшафта. Эволюция природных ландшафтов – их направленное, необратимое развития, сопровождающееся качественными изменениями как вертикальной, так и горизонтальной структуры. Как для вертикальной, так и для горизонтальной структуры природных геосистем, характерна метахронность. Метахронность структуры природного ландшафта – последовательная разновременность исторического формирования, разновозрастность его природных компонентов и составляющих морфологических единиц. Пример метахронности горизонтальной структуры: наличие в лесостепях Средне-Русской возвышенности субдоминантных овражных урочищ, появившихся 200-300 лет назад из-за распашки.

Функционирование природных  геосистем – совокупность взаимосвязанных  процессов переноса, обмена и трансформации  вещества и энергии между составляющими геосистему природными компонентами, ее морфологическими частями, а также геосистемой в целом и внешней средой. Основные энергетические факторы функционирования геосистем – лучистая энергия Солнца и сила земного тяготения. Их источники находятся за пределами ландшафтной оболочки. Среди многообразных процессов функционирования геосистем различают физико-механические, химические, биохимические (в почве) и биологические. Все вместе эти процессы называются биогеохимическими процессами, биогеохимическим круговоротом или метаболизмом геосистемы. Каждая природная геосистема в зависимости от ее таксономического ранга характеризуется круговоротом вещества и энергии различного размера. На крайних ступенях иерархии природных геосистем выделяют малый круговорот (свойственен фациям, охватывает только вертикальную структуру геосистемы) и большой круговорот (свойственен всей ландшафтной оболочке, охватывает вертикальную и горизонтальную структуру геосистем всех рангов). Между этими крайними по своему размаху биогеохимическими круговоротами существует множество промежуточных. Процессы собственно функционирования природных геосистем мало изучены. Наибольшее внимание уделяется тому, что продуцирует геосистема, что является результатом ее функционирования. С этим связаны показатели продуктивности геосистем. Биологическая продуктивность – способность всех живых организмов и их сообществ производить за определенную единицу времени биологическую продукцию. Различают первичную (производимую продуцентами), вторичную (производимую консументами) и абсолютную (суммарную) биологическую продукцию. Общая масса живого вещества на единицу площади ландшафта называется биомассой. Общая биомасса Земли составляет 184*109 т. В лесных ландшафтах накопленная за много лет биомасса во много раз превышает биологическую продукцию.