Файл: Бакарасов. Экология ландшафтов. Курс лекций .doc

Геомассы – это качественно разнородные тела, которые характеризуются определенной массой, специфическим функциональным назначением, а также скоростью изменения во времени и (или) скоростью перемещения в пространстве. Таковыми, например, являются аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы (массы мертвого органического вещества), литомассы, педомассы, гидромассы.

Геомассы отличаются от компонентов большей вещественной однородностью. Например, под педомассой понимается не почва, а только почвенный мелкозем вместе с гумусом, т.е. органоминеральная смесь, куда не входят почвенная влага, почвенный воздух, скелетная часть почвы, корни растений и почвенные животные. Под аэромассой имеется в виду «сухой воздух», т.е. смесь атмосферных газов без водяного пара и других примесей. Аэромассы находятся не только в атмосфере, они пронизывают все компоненты ландшафта. Аналогично и гидромассы. Они сосредоточены не только в поверхностных и подземных водах, но и в других природных компонентах. Мортмассы не имеют аналогов среди компонентов и представляют собой мертвое органическое вещество, заключенное в сухостое, валежнике, в отмерших органах, трупах, экскрементах животных, отмерших микроорганизмах.

При вещественно-фазовой структуризации ландшафта геомассы следует рассматривать как компоненты ее вертикального строения, отдельные части их могут существенно отличаться по физическим, химическим и другим показателям. Например, фитомасса представлена такими характерными частями, как зеленые листья растений, корни, транспортно-скелетные органы, генеративные органы, лишайники, мхи, микроорганизмы. Гидромасса также состоит из различных масс, отличающихся главным образом тем, где они находятся, (то есть, размещены) – в атмосфере, в почве, грунтовых водах. Поэтому при более детальном анализе ландшафтов геомассы разделяются на элементы в зависимости от агрегатного состояния, функционального назначения, химического состава, положением в вертикальном профиле геосистемы, метрических, объемных и других особенностей. Отметим, что степень детальности разделения геомасс на элементы определяется конкретными задачами ландшафтно-экологического анализа.

Кроме разделения геомасс на элементы Н.Л. Беручашвили предложил их классификацию. В разработанной им таксономической схеме каждая геомасса подразделяется на классы, типы, роды и виды.

Наиболее крупные классификационные единицы – это классы. Они выделяются по агрегатному составу геомассы и специфическим функционированием. Различают: аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы, педомассы, литомассы, гидромассы.

При дифференциации типов геомасс за основу были взяты, например, для педомасс различия по механическому составу, аэромассы разделяются на типы по температурным параметрам, гидромассы – по содержанию влаги, литомассы – подразделяются по плотности и химическому составу, мортмассы - по степени разложения.

Роды геомасс различаются в пределах типов главным образом на основе интенсивности процессов функционирования. Так, для лиственных типов фитомасс выделяются различные роды по содержанию влаги в листьях. Педомассы подразделяются на роды по содержанию гумуса.

Наконец, виды геомасс выделяются преимущественно на основе метрических характеристик (например, формы, размера, ориентации и т.д.) их элементов, определяющих ряд мелких структурно-функциональных особенностей геомасс.

Необходимо отметить, что ценность понятия геомассы не в том, что это какой-то специальный и труднообъяснимый термин, обозначающий новое специфическое «географическое вещество». Это обыкновенная физическая масса (т.е. мера количества вещества) элементарной структурно-функциональной части ландшафта. Введение понятия геомассы не отрицает значения компонентов ландшафта в традиционном их понимании. Оно открывает новые возможности применения ландшафтных методов в ландшафтно-экологических исследованиях. Компонент геосистемы в обычном понимании – это более сложное образование, чем геомасса. В нем присутствуют элементы всех геомасс, но одна из них преобладает и служит его основным субстратом.

Пространственно-объемный (геогоризонтный) способ декомпозиции вертикальной структуры ландшафта. Исследования вертикальных потоков энергии и вещества в ландшафте, их динамических смен во времени связаны с созданием неоднородности ландшафта по вертикали – ее ярусном строении. Некоторое представление о ярусном строении дает разделение ландшафта на геокомпоненты. Однако эти структурные единицы все-таки накладываются одна на другую. Кроме того, они неоднородны по вертикали. Вместе с тем в ландшафте довольно четко выделяются определенные слои, которые однородны по составу геомасс.

Впервые ярусы, слои в экосистеме выделил В. Шелфорд (1912) на основе биотических критериев. С более комплексных позиций к этому вопросу подошли братья Арнольди (1963) и в особенности Ю.П. Бяллович (1947, 1960). Последний назвал такие слои хорогоризонтами, а позже – биогоризонтами и определил их как элементарные – дальше не делимые по вертикали части биогеоценоза. В экологии и геофизике ландшафтов близкие концепции одновременно разрабатывались в Германии (Г. Ноймастер), Грузии (Н.Л. Беручашвили) и Франции (Ж. Ришар). Приоритет здесь принадлежит Н.Л. Беручашвили (1974; 1976).

Геогоризонтами (по Н.Л. Беручашвили) называются сравнительно однородные слои в пределах вертикального профиля ландшафта, которые характеризуются специфическими наборами и соотношениями геомасс.

Основные из них – аэрогоризонт, аэрофитогоризонт (т.е. приземный слой атмосферы, пронизанный растениями), мортаэрогоризонт (т.е. с растительной ветошью), снежный горизонт, педогоризонт, литогоризонт. Каждый из перечисленных выше геогоризонтов может быть подразделен в зависимости от количественного соотношения геомасс на геогоризонты второго порядка. Например, в аэрофитогоризонте – это будут горизонты с корнями, транспортно-скелетными органами, травянистым ярусом, моховым покровом, а в педогоризонте – с разным содержанием почвенной влаги и корней.

Одним из основных свойств геогоризонтов является их состав, то есть, из каких горных пород он состоит или какие виды растений его слагают и какими фракционными частями (кроной, генеративными или транспортно-скелетными органами) они входят в это геогоризонт.

Текстура – одна из важнейших характеристик геогоризонта, от которой зависит не только распределение и пространственная организация геомасс, но и многие процессы функционирования. Например, проникновение солнечной радиации, перехват осадков и т.д.

При ландшафтно-экологических исследованиях текстура рассматривается, во-первых, с единых позиций (то есть в системе единой классификации) и, во-вторых, комплексно. Так, например, в почвенных горизонтах существует не только текстура педомасс, но и текстура корней, а также в некоторых случаях еще и текстура литомасс. Из элементарных складываются составные текстуры.

Синтез геогоризонтов в вертикальном профиле ландшафта определяет его вертикальную структуру. Вертикальная структура ландшафта описывается на основании мощности вертикального профиля (расстояния от самого верхнего до самого нижнего горизонтов) и состава (набора специфических для данного ПТК горизонтов). На основе этих признаков строится классификация вертикальных структур ПТК.

Наиболее крупная классификационная единица – класс вертикальных структур – выделяется на основе того, какой класс геомасс определяет структуру ландшафта в целом в данном состоянии. Выделяются следующие основные классы: фитогенные, постфитогенные (мортмассовые), гидрогенные, педогенные, литогенные. Довольно часто встречаются переходные типы. Например, фитогенно-постфитогенные, фитогенно-литогенные и т.д. В пределах этих классов по набору основных геомасс и геогоризонтов выделяются типы вертикальных структур. Более мелкие особенности (мощность, сложность и напряженность) служат основой дифференциации на роды и виды.

Вертикальная структура ландшафта меняется от состояния к состоянию. При этом часть геогоризонтов меняется, а другая остается постоянной. В связи с этим выделяются инвариантные, квазиинвариантные и изменяющиеся геогоризонты.

Необходимо отметить, что понятия «геомассы» и «геогоризонта» разработаны применительно к элементарной геосистеме – фации и, следовательно, - к изучению первичных вертикальных связей в ландшафте. Поскольку геомассы и геогоризонты специфичны для разных фаций, установить их единую систему для ландшафта как целого практически невозможно, и поэтому традиционные компоненты продолжают сохранять свое значение при изучении вертикальных структур геосистем разных уровней.

1.3. Ландшафтные территориальные структуры

Ландшафты могут быть образованиями разной размерности и сложности. Кроме того, они могут интегрироваться в различные территориальные структуры в зависимости от того, какое системообразующее отношение принято в качестве основы этой интеграции.

Генетико-морфологическая ландшафтная структура представлена традиционным рядом территориальных единиц (природных территориальных комплексов), сгруппированных по их генетической близости (происхождению) и условиям развития (эволюции). Ландшафты выделяются таким образом, что в их пределах сохраняются относительно постоянными генетико обусловленное сочетание компонентов природы и характер их взаимодействия.

Наиболее разработанной и принятой в настоящее время является морфологическая структура ландшафта. В ней выделяются основные морфологические части – фации и урочища и промежуточные – подурочища, сложные урочища и местности.

Кроме ландшафтных образований генетико-морфологического типа, существуют еще и геосистемы, организованные на градиентной или функционально-динамической основе. Парагенетическими ландшафтами называются устойчивые пространственно смежные образования, сформированные и объединенные однонаправленными вещественно-энергетическими потоками. Выделение парагенетических ландшафтов можно рассматривать как логическое развитие полисистемной (хорической) модели ландшафта, так как, кроме признака соседства, эти ландшафты выделяются и по общности происхождения. Парагенетические ландшафты бывают не только разных масштабов, но и типов.

Ландшафтные катены. Термин «катена» был введен почвоведом Г. Милном (1935). Сейчас термин употребляется в ландшафтоведении, но особенно широко он вошел в геохимию ландшафта. По существу он может рассматриваться как синоним геохимического ландшафта. Ландшафтные катены – это ряды сопряженных по элементам рельефа природных комплексов от водоразделов до местных или региональных базисов эрозии, объединенных однонаправленными латеральными связями в единую парагенетическую систему (Николаев, 1990). Например, сопряжение фаций – от автоморфных (элювиальных) на вершине холма до супераквальных и субаквальных (аккумулятивных) в понижениях у подножий холмов, объединенных латеральными связями. В ландшафтно-геохимической терминологии – это геохимический ландшафт (векторная геосистема), то есть сопряженные природные комплексы, объединенные миграцией химических элементов. Иногда термин катена используют и для обозначения других последовательных изменений. Например, литокатена, биокатена, экокатена и даже хронокатена (временная). В ландшафтной катене интегрирующей является система факторов – поверхностного, внутрипочвенного и грунтового жидкого, твердого и ионного стока. В ландшафтных катенах разнородные ландшафты своими частями как бы нанизаны на единый стержень вещественно-энергетического потока. В пределах катены обычно можно выделить три звена, приуроченных к разным ярусам или ступеням рельефа: элювиально-денудационное (самое верхнее), транзитное (промежуточное), аккумулятивное (самое нижнее). Именно они определяют каскадное строение катен.

Ландшафтные геополя – это сферы вещественно-энергетического влияния одних ландшафтов на другие. Они тоже являются своеобразными парагенетическими геосистемами. Любые тела, в том числе ландшафты, обладают большим или меньшим по площади и интенсивности полем влияния на смежные геосистемы.

Геополя могут быть геофизической, геохимической, гидрогеологической, биогенной природы. Например, горная система – это геофизическое поле (барьерная тень или орографическое обострение осадков). Березовый колок или даже отдельный куст в степи тоже создают в ветровой и радиационной тени свои геофизические поля. Геохимическое поле имеют солончак или осушенные солончаковые участки днищ соленых водоемов (например, Аральского моря, озера Баскунчак), промышленные предприятия с дымовыми выбросами и золоотвалы. Биогенные поля природных лесных «микрорезерватов» среди пахотных земель могут проявляться в увеличении количества насекомых-опылителей, птиц, более интенсивном рассеивании семян.

При проектировании хозяйственных объектов следует учитывать, что различные геополя накладываются друг на друга и влияют на смежные ландшафты. Например, геополя водохранилищ и каналов интерферируют с полями гидрологических пространств подтопления на расстояниях от сотен метров до десятков километров. Геополе Каракумского канала до 50 км. Города и промышленные предприятия создают вокруг себя геохимические и геофизические поля. Геохимические поля крупных городов хорошо прослеживаются в радиусе 15-20 км вокруг городов, а по отдельным загрязнителям и в значительно большем радиусе. Геохимическое поле тепловых электростанций фиксируется вокруг них в радиусе от 5 до 30 км и более. Обычно сила воздействия, а, следовательно, и напряженность геополей ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния от ландшафтов, формирующих эти поля.

Когда вокруг мощных природных или антропогенных тел или геосистем, как специфических вещественно-энергетических ядер, формируются системы полей высокого напряжения, существенно трансформирующих смежные ландшафты, выделяются так называемые нуклеарные парагенетические геосистемы (по А.Ю.Ретеюму и В.А.Николаеву). Нуклеарными геосистемами называются такие природные и природно-антропогенные образования, которые состоят из и окружающих его сфер (полей) вещественного, энергетического и информационного влияния.

В географии учение о геосистемах, состоящих из ядра и его полей, было разработано в работах А.Ю. Ретеюма (1988). Ландшафты такого рода предложено называть хорионами. Ядро, как правило, обладает повышенным вещественно-энергетическим и информационным потенциалом, что позволяет ему создавать оболочки (поля) латерального влияния. Функции ядра могут выполнять тектонические структуры, формы рельефа, водоемы, толщи наземных и подземных льдов, растительные сообщества, колонии животных и другие природные объекты. Каждая природная геосистема, будь то фация, урочище, ландшафт и другие физико-географические системы, также играют роль ядра хориона, образуя по периферии ряд оболочек – ландшафтно-географических полей.