Файл: Бакарасов. Экология ландшафтов. Курс лекций .doc

Нуклеарные ландшафты могут обладать центробежными, т.е. рассеивающими, вещественно-энергетическими полями и центростремительными – стягивающими к ядру потоки вещества и энергии. Рассеивающие ландшафтно-географические поля формируют вулканы, горные вершины и хребты и многие другие геосистемы, обладающие определенным потенциалом гравитационной энергии.

Стягивающие поля свойственны разного рода депрессиям: замкнутым межгорным котловинам, бессточным озерным водоемам, суффозионно-просадочным западинам и т.п. Нуклеарные геосистемы первого типа могут быть названы диссипативными (рассеивающими), второго типа – аттрактивными (стягивающими). Многие природные хорионы обладают одновременно и рассеивающими, и стягивающими полями. Озерный водоем, например, помимо того, что стягивает жидкий, твердый и ионный сток со своего бассейна, оказывает на смежную территорию климатическое, гидрогеологическое и некоторые другие виды латерального воздействия. Все населенные пункты и, прежде всего, города сопровождаются ландшафтно-географическими полями обоих типов.

Если ядро нуклеарных геосистем обладает особо мощным антропогенным воздействием на прилегающие ландшафты (например, крупные промышленные центры, мощные ГРЭС), то такие нуклеарные геотехнические системы называются импактными. Характерный пример – Чернобыльская АЭС с зоной радиоактивного загрязнения.

Ландшафтные экотоны. Термин экотон ввел в экологию Ф. Клеменс в 1928 г. Он понимал под ним переходную полосу (зону) между двумя достаточно контрастными ландшафтами. Особенности, свойства, специфика такой переходной полосы не позволяют отнести ее ни к одному из смежных ландшафтов. Типичный пример, полоса (зона) между лесом и лугом. В ландшафтоведении для таких полос употребляется специфическое понятие: переходная ландшафтная единица (Д. Арманд, 1955), буферная геосистема (Сочава, 1978), геотон (Беручашвили, 1988), ландшафт-экотон (Коломыц, 1987), геоэкотон (Преображенский, 1989).

Возникновение ландшафтных экотонов обусловлено общей закономерностью эволюции пространственных систем – т.е. постепенным стиранием (сглаживанием) резких границ в природе в следствии все большего развития межгеосистемных взаимоотношений. В результате линейная граница со временем трансформируется в переходную полосу. Дальнейшее развитие ландшафтного экотона приводит к формированию в нем определенных специфических черт, не характерных ни одному из контактирующих ландшафтов. Со временем ландшафтный экотон преобразуется в клинальную или типичную (обыкновенную) геосистему с собственными границами, возможно также экотоннового характера.

По ширине и длине контактирующих ландшафтов эстонские ландшафтные экологи Ю. Мандер и Ю. Ягомяги выделяют микроэкотоны (они образуются на контакте парцелл и геотопов до 40 м в диаметре); мезоэкотоны (контакт луг-лес, болото-лес и т.д.); макроэкотоны (возникают на границах больших лесных и болотных массивов, крупных озер). Г. Вальтер (1978) выделяет также зоно-экотоны (например, зона лесостепи, субальпийский пояс).

Лучше всего экотонновый эффект проявляется на контакте лесных ландшафтов с травяными (луговыми, степными). Основные особенности ландшафтных экотонов следующие. Экотон между лесом и травянистыми ландшафтами выполняет барьерную и контактную функции. Барьерная функция может реализовываться тремя способами: 1) экотон как барьер-трансформатор влияет на пересекающий его горизонтальный поток так, что характеристики потока существенно изменяются при достижении смежной геосистемы. Например, атмосферные потоки тепла и водяного пара в направлении из леса к лугу в границах экотона нагреваются и иссушаются, а в обратном – охлаждаются и увлажняются. 2) экотон как барьер-преграда не позволяет определенным потокам достичь смежного ландшафта. При этом материал, который переносится потоком аккумулируется в границах экотона и в дальнейшем включается в межэлементные связи его вертикальной структуры. 3) экотон как отталкивающий барьер поворачивает (отталкивает) горизонтальные потоки, которые поступают к нему от ядер смежных ландшафтов. Например, зоогенные миграции типично лесных или типично луговых видов (Люри, 1991).

Контактная функция ландшафтного экотона может быть реализована в виде: 1) простого контакта, когда горизонтальные потоки без препятствий и изменений пересекают экотон; 2) активного контакта, когда в экотоне формируются новые потоки не характерные для ядер типичности контактирующих геосистем (например, атмосферные потоки на опушках, бризовые летние ветры и т.д.); 3) вторичного контакта, который проявляется в том, что материал, накапливаемый в экотоне начинает мигрировать за его пределы в соседние ландшафты.

Ландшафтные экотоны оказываются благоприятными для резкого увеличения видового и ценотического разнообразия биоты – «краевой (опушечный) эффект». Экотонные ландшафты и освоены обычно лучше, так как благоприятны для поселения, активного труда и отдыха человека. В то же время при проектировании хозяйственной деятельности в этих ландшафтах следует учитывать повышенную вероятность и силу развития опасных природных явлений, связанных с большими градиентами и интенсивностью идущих, а порой и обостряющихся здесь процессов (в предгорных районах – землетрясения, сели и т.д.).

Бассейновая ландшафтная структура представлена территориальными единицами, сформировавшимися в результате гидрофункционирования. Это бассейны рек разного порядка, анализируемые с ландшафтных позиций – прежде всего путем исследования парагенетических и других отношений, составляющих речной бассейн территориальных единиц. По мере перехода к бассейнам более крупных водотоков в них уменьшаются признаки генетико-морфологической структуры, в то время как парагенетические отношения приобретают все большее значение. Последние в комплексе образуют специфические ландшафтные системы разных порядков. Можно полагать, что бассейновый подход к вычленению ландшафтных территориальных структур привлекает внимание чрезвычайной простотой выделения границ (по водоразделам) и процедуры выделения иерархической дифференциации территории (то есть каждый бассейн более высокого порядка довольно просто разделить на бассейны более низкого порядка).

Барьерные ландшафтные территориальные структуры. Еще одной характерной деталью пространственных структур Земли является наличие многочисленных барьеров. Барьерами называют участки географической оболочки (тела, поверхности, линии, точки), которые оказывают существенное влияние на поля и потоки вещества и энергии, задерживая, трансформируя, ослабляя или усиливая их. Наиболее масштабные и заметные барьеры – горные системы. Они трансформируют воздушные массы, атмосферные фронты, что выражается в увеличении количества осадков на наветренной стороне гор и уменьшении – на подветренной стороне.

Любое повышение рельефа и даже небольшой перегиб склона изменяют скорость ветра, что приводит к перераспределению снега. По отношении к водным потокам препятствиями являются и понижения рельефа (геоморфологические барьеры, или пороги): водный поток, дойдя до понижения, изменяет свое направление и начинает двигаться вдоль него. Любое понижение служит ловушкой для снежного покрова. Осевые линии хребтов и даже водораздельные линии пологих междуречий выполняют барьерные функции иным образом: они вынуждают выпадающие атмосферные осадки растекаться в противоположные стороны.

Известны эффекты, связанные с геохимическими барьерами, т.е. участками земной коры, где на коротком расстоянии происходит смена обстановки (окислительная – восстановительная, кислая – щелочная и т.д.), уменьшение интенсивности миграции химических элементов, их концентрация. А.И.Перельман (1975) выделяет природные и техногенные геохимические барьеры, которые подразделяются на механические, физико-химические, биогеохимические.

Специфическим барьером является экватор – невидимая граница, от которой отклоняющаяся сила вращения Земли (сила Кориолиса) направлена в разные стороны: в Северном полушарии – в право, в Южном – в лево. Слабая выраженность силы Кориолиса в приэкваториальной зоне определяет отсутствие здесь тропических циклонов.

При хозяйственной оценке ландшафтной структуры территории необходимо учитывать не только отдельные виды и типы ландшафтов, но и свойства их катенарных сопряжений, ландшафтных геополей и пограничных экотонных зон. Поэтому в ландшафтной экологии изучаются геосистемы как генетически и морфологически структурно однородные (например, фации и т.д.), так и всевозможные парагенетические, в которых разнородные ландшафты территориально сопряжены и связаны латеральными потоками вещества и энергии.

1.4. Границы ландшафтов

Границы ландшафтов – это поверхности раздела смежных ландшафтов, смены их качеств, свойств; а также поверхности, которыми ландшафт как бы отделен от других, неландшафтных географических образований, например, от не входящих в состав ландшафта слоев атмосферы или литосферы (Охрана ландшафтов, 1982). Различают границы между соседними ландшафтами (горизонтальные или территориальные границы), а также верхние и нижние, выявляемые при рассмотрении вертикального строения ландшафта. Принципиальные различия горизонтальных и вертикальных границ ландшафтов заключаются в том, что через первые (горизонтальные) осуществляется обмен веществом и энергией между ландшафтами, а через вторые (верхние и нижние) – связи ландшафтов с глубинными частями Земли и верхней толщей атмосферы.

Горизонтальные границы ландшафтов. Границы ландшафтов могут быть резкими, четкими, отражаемыми на карте линиями, или расплывчатыми, постепенными, отражающимися на поверхности Земли и на крупномасштабных картах в форме переходных полос различной ширины. Формирование переходных полос обусловлено разными темпами динамики и распространения свойств различных компонентов, быстротой их реакции на внешние факторы. Резкие границы встречаются не часто. Они обычны в случае изменения литологии (например, выход базальтовых покровов) или при смене состояния вещества (например, граница: море, озеро – суша и т.д.). Степень выразительности границ (ширина переходной полосы) в ландшафте любого ранга непостоянна и может меняться на коротком расстоянии. Выразительность границы не зависит от ранга и возраста ландшафта, она определяется степенью генетической близости или контрастности соседних ландшафтов, а также их динамическим состоянием. Чем выше ранг ПТК, тем более глубокий генетический анализ требуется для точного проведения границ. Существует точка зрения (Мамай, 1978), что горизонтальные границы геосистем любого ранга складываются, в конечном итоге, из небольших отрезков границ разных фаций. Однако на поверхности Земли далеко не каждая фация или урочище входят в пограничную зону. Поскольку динамичен ландшафт, динамичны и его границы.

В ландшафтно-экологических исследованиях используется ряд подходов к выявлению границ. Как показывает опыт, данная задача не простая. Необходимо отметить, что избежать субъективности в определении границ практически невозможно. Поэтому критерии проведения границ должны быть четко оговорены. Назовем несколько групп критериев (конкретные количественные величины для одного или группы признаков), которые могут быть использованы при проведении границ. Например, 1) по изолинии 2 градуса – для выделения районов, подверженных ускоренной эрозии (Д.Л.Арманд, 1975); 2) по фоновому содержанию загрязняющих веществ в почве для выделения района загрязнения ландшафтов выбросами металлургического комбината (Дончева, 1978); 3) по линии наибольших и наименьших градиентов индикационных признаков. На картах – резкое сгущение или рассредоточение изолиний. Так, например, проводились границы распространения влияния мелиоративных систем (Бакарасов, 1991); 4) по линии, условно разделяющией районы «плюсового» или «минусового» значения, т.е. такие, где изучаемое явление проявляется или может проявиться, и районы, где оно проявиться не может. Например, руководствуясь этим критерием была установлена граница природно-технической геосистемы в бассейне Можайского водохранилища (Лебедева, Хропов, 1988); 5) по существующим границам природных или хозяйственных объектов (например, ландшафтным, административным и т.д.).

Важно не только установить границы, но и оценить их значимость, равноценность, т.е. выявить границы главные и второстепенные. Это может быть осуществлено на основе ряда способов оценивания значимости границ. В настоящее время существует целая система критериев и показателей оценки результатов выделения границ. Например, подходы В.А.Углова (1971), Д.Л.Родионова (1968), В.Е.Шувалова (1982) по предложенными ими формулам позволяют, учитывая большое количество признаков проводить оценку значимости границ.

Вертикальные границы ландшафтов. Если горизонтальные границы геосистем исследованы относительно хорошо, то о верхней и нижней границе ландшафта (фации, урочища) имеется еще мало данных. Поэтому вопрос о том, где проходят вертикальные границы, до сих пор остается дискуссионным. Некоторые сведения об этих границах имеются в работах А.Г.Исаченко (1965, 1991), А.Ю.Ретеюма (1966), К.Н.Дьяконова (1971), В.Б.Сочавы (1978), И.И.Мамай (1978), Н.Л.Беручашвили (1990).

Верхняя граница. А.Ю.Ретеюм (1966) посвятил специальную статью строению ландшафта и его верхней границе. Он считает, что верхняя граница биогеоценоза (фации) чрезвычайно непостоянна и зависит от типа биологического круговорота, радиационного баланса поверхности, ее шероховатости и метеорологических условий. У фации с травянистой растительностью она расположена на высоте от нескольких десятков сантиметров (ночью, зимой и вообще при устойчивой стратификации) до 1-3 метров (днем, летом и при сверхадиабатических градиентах температуры). В лесных фациях эта же граница проходит на высоте нескольких десятков метров. Верхний ярус урочищ – это приземный или квазистационарный слой воздуха. Поэтому высота верхней границы урочища в зависимости от его географического положения, свойств подстилающей поверхности и термической стратификации колеблется от нескольких метров и десятков метров до сотен метров. Вертикальные пределы распространения насекомых и птиц соответствующих биоценозов имеют близкие значения. Ландшафт, благодаря своим размерам, обладает гораздо более мощным верхним ярусом, чем морфологические части и охватывает пограничный слой атмосферы (в котором отчетливо проявляется взаимодействие и взаимопроникновение компонентов ландшафтной оболочки и наблюдается хорошо выраженная суточная периодичность переноса тепла, влаги и примесей). Колебания высоты пограничного слоя обусловлены теми же причинами, что и колебания высоты верхних ярусов морфологических частей ландшафта. Наиболее характерные ее значения 0,8 – 2,0 км.

К.Н.Дьяконов (1971) установил, что для дневного времени суток в условиях антициклональной погоды межфациальные различия в температуре воздуха в тундре (в фациях березового редколесья) сглаживаются на высоте 4-5 м. Верхняя граница урочищ по этому признаку (внутриурочищных связей) находится на высоте 7-9 м, но эти выводы построены лишь на одном климатологическом показателе, по разовым наблюдениям при одной синоптической ситуации, в условиях одного из сезонов года. Для ландшафтов пока нет даже подобных отрывочных данных.