Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 84
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1.2. Основные факторы, определяющие развитие и дифференциацию мерзлотных ландшафтов
Современные ландшафты являются результатом исторического развития природной среды. Мерзлотные ландшафты неотделимы от формирования и развития криолитозоны. Основными факторами, определяющими их формирование, дифференциацию и развитие, являются тесно связанные друг с другом климатогенный, литогенный, биогенный и антропогенный факторы. Климатогенный фактор. Современный климат северных и высокогорных регионов способствует существованию ММП, и следовательно, функционированию мерзлотных ландшафтов. Вопросы взаимоотношения современного климата и ММП наиболее подробно рассмотрены в работах М.К. Гавриловой (1978, 1981).
Развитие мерзлотных ландшафтов связано с интенсивным промерзанием верхних горизонтов литосферы. Отрицательные температуры горных пород являются интегральным показателем сложного взаимодействия комплекса климатических характеристик – радиационного баланса, температуры и влажности воздуха, осадков и т.д. В распределении мерзлотных ландшафтов существенную роль играют общие закономерности пространственной дифференциации – широтная зональность, долготная секторность и высотная поясность.
Так, по М.К. Гавриловой (1981), в целом для области распространения ММП характерен радиационный баланс от 5-10 (около 210-420 МДж/м2) в Арктике до 30 ккал/(год.см) (около 1250 Мдж/м2) у их южной границы; ею рассматриваются и секторные различия: например, по параллели 60 с.ш. для европейской территории России – около 30 и на северо-востоке СССР - 20 ккал/(год.см) (около 840 МДж/м2), что зависит от континентальности климата. Продолжительность холодного периода в области сплошного распространения ММП в Азии и Северной Америке от 300 до 240 дней, прерывистого – от 240 до 200, островного – от 200 до 180 дней. Суммы отрицательных температур, температура самого холодного месяца и средняя годовая температура воздуха являются основными показателями потенциальной возможности промерзания горных пород, т.е. характеризуют условия функционирования мерзлотных ландшафтов (табл. 1-3, по Гавриловой, 1981).
Закономерное распределение суммы отрицательных температур, средней температуры самого холодного месяца и средней годовой температуры воздуха четко отражает контрастность условий функционирования мерзлотных ландшафтов, определяя области сплошного, прерывистого и островного распространения ММП.
На функционирование мерзлотных ландшафтов влияют и другие характеристики. Так, например, соотношение тепла и влаги определяет развитие тех или иных ландшафтов - тундровых или таежных, что в свою очередь сказывается на характере криогенной составляющей ландшафта -температуре пород и мощности СТС-СМС. На дифференциацию мерзлотных ландшафтов также оказывают влияние ветровой режим и перераспределение снежного покрова, воздействующее на температурный режим грунтов (Дорофеев и др., 1981; Железняк, 2005). В общем климатогенный фактор, по М.К. Гавриловой (1981), на развитие мерзлотных ландшафтов оказывает влияние от глобального (планетарных и макроклиматических) до наноклиматических, почвенно-грунтовых масштабов.
Литогенный фактор. В развитии мерзлотных ландшафтов, в их пространственном распределении большую роль играет литогенный фактор, определяющий характер и состав отложений, условия их формирования. Как известно, формирование отложений во многом зависит от тектонических условий и вызванных ими геологических и геоморфологических особенностей. В северных регионах климатический фактор, обусловливающий процессы промерзания-протаивания, определяет наличие самостоятельного типа литогенеза - криолитогенеза (Попов, 1967, 1983). Литогенной основой мерзлотных ландшафтов являются криолитогенные, сформировавшиеся в условиях вечной мерзлоты (Катасонов, 1983) и промерзшие, уже ранее сформировавшиеся горные породы (эпикриогенные, по А.И. Попову). Литогенный фактор определяет перераспределение физико механических свойств ММП, их льдистости и криогенного строения, что в свою очередь обеспечивает пространственную дифференциацию мерзлотных ландшафтов. Рассмотрим классификационные построения Е.М. Катасонова (1954, 1983), наиболее близкие по принципам мерзлотно-ландшафтной дифференциации. В области распространения ММП выделяются три мерзлотно-геологические формации: 1) коренные скальные и полускальные породы, в которых лед заполняет готовые трещины и пустоты; 2) толщи рыхлых дочетвертичных и четвертичных отложений, которые проморожены эпигенетически; 3) осадочные образования и отложения, сформировавшиеся в условиях развития вечной мерзлоты, отличающиеся закономерным распределением в них льда (криогенными текстурами), или криолитогенные отложения.
Далее на примере криолитогенной формации Е.М. Катасонов предлагает следующий уровень классификации, основанный на критериях, обеспечивающих закономерную генетическую дифференциацию криолитологических особенностей. Выделяется более мелкий таксон – комплекс криолитогенных отложений. Примеры: долинно-дельтовый, аласный, предгорно-ледниковый, ледниково-морской, долинно-дельтовый едомный, водораздельный ледовый, пресноводный. Здесь довольно четко прослеживается смысловая логичность, выражающаяся в систематизации криолитологических особенностей.
Следующую ступень в этой иерархии занимает обоснованная Е.М. Катасоновым еще в 1954 году геокриологическая фация. Примеры: полигональные поймы, заторфованные аласные пространства и т.д. Примерно такие же закономерности распределения литогенного фактора даны в инженерно-геологических классификациях. Д.С. Дроздов (1983) выделяет следующие категории: формация – стратиграфо-генетический комплекс – литолого-фациальный комплекс (ЛФК-1 и ЛФК-2) – монопородное геологическое тело. Рассмотренные построения определяют принципы дифференции литогенного фактора, которые служат основой для изучения особенностей пространственного распространения мерзлотных ландшафтов.
Для изучения литогенной основы мерзлотных ландшафтов, кроме этого, необходимо учитывать и региональные особенности, т.е. то, при каких конкретных геологических условиях формируются эти отложения. Например, элювиальные отложения на карбонатных породах имеют глинистый состав, а на терригенных (песчаниках) - супесчаный и песчаный. Это, в свою очередь, влияет на распределение криолитологических особенностей: в первом случае будут преобладать линзовидно-слоистые криогенные текстуры, во втором – массивные.
Литогенный фактор играет существенную роль в функционировании мерзлотных ландшафтов. Особенно явно это проявляется при техногенном воздействии на них, когда степень нарушения в основном зависит от характера распределения льда в их литогенной основе.
Биогенный фактор. Тесные связи растительного покрова и свойств ММП обусловливают использование биогенного фактора в качестве одного из основных в дифференциации мерзлотных ландшафтов. Например, характер растительного покрова оказывает влияние на распределение температуры пород и мощности СТС.
1.3. Мерзлотные ландшафты как структурная часть ландшафтной сферы Земли
Возникновение термина «мерзлотные ландшафты» неразрывно связано с развитием ландшафтного направления географической науки, начало которой было положено в середине XIX века как учения о природно-территориальных комплексах (ПТК). ПТК как объект исследования, представляет собой относительно однородное территориальное образование, где все природные компоненты находятся в тесной взаимосвязи и обуславливают друг друга. Становление этого понятия происходило в результате развития идеи о единстве и взаимосвязанности природных явлений и процессов на Земле, о которых писал в своих трудах еще А. Гумбольдт в конце XVIII и начале XIX в. Термин «ландшафт» в отечественную географическую науку ввел Л.С. Берг (1930), он определил его как предмет изучения географии; им же были проведены первые работы по ландшафтному районированию в труде «Ландшафтно-географические зоны СССР». Бурное развитие теоретических и методических основ изучения ландшафтов в физической географии в Советском Союзе приходится на середину XX века, при этом надо отметить формирование нескольких устойчивых концепций об организационной структуре ландшафтов. Развитие самого понятия о ландшафте в XX веке емко сформулировал Е.Ю. Колбовский (2006), обозначив его как век «терминологической бури», отметив наличие множества трактовок и разночтений. Огромный вклад в развитие теоретических и методологических основ изучения ландшафтов этого периода привнесли труды Д.Л. Арманда, А.Г. Исаченко, А.А. Крауклиса, Ф.Н. Милькова, Э. Неефа, В.А. Николаева, В.С. Преображенского, Н.А. Солнцева, В.Б. Сочавы, А.И. Перельмана, Б.Б. Полынова и др. Заложенные ими теоретические представления о целостности и взаимообусловленности природной системы стали основанием для изучения роли мерзлотных условий в ландшафтах.
Мерзлотно-ландшафтные исследования начались с работ по изучению закономерностей распространения мерзлотных условий в различных таксономических уровнях ПТК. В первую очередь они выражаются в применении методов ландшафтной индикации для пространственной дифференциации конкретных мерзлотных условий. Для этого были определены ландшафты-индикаторы, по которым проводилось геокриологическое картографирование [Мельников, 1966; Лазукова, 1967; Вейсман, 1974; Тыртиков, 1979; Дроздов, 2004 и др.]. С широким внедрением ландшафтных методов в геокриологию появились первые работы по классификации ПТК с таксономическими единицами, связанными с мерзлотными характеристиками, по которым были разработаны мерзлотно-ландшафтные карты. Так, первые ландшафтные карты с учетом мерзлотных условий были сделаны по территории Западной Сибири [Мельников, 1983; Козин, 1984] и Якутии [Федоров, 1989].
Анализ целого ряда теплофизических параметров ММП (льдистость, температура пород, глубина активного слоя, криогенная текстура) со свойствами природных компонентов ландшафтов, с такими как (формы мезо- и микрорельефа, стратиграфо-генетический комплексы отложений, тепло- и влагообеспеченность, растительный покров и механический состав почв) установили важную роль мерзлотных условий в литогенной основе ПТК [Дроздов, 2004]. Поэтому специфика таких ПТК определена наличием льда в литогенной основе и фазовыми переходами - при промерзании--протаивании [Федоров, 2020]. Структурная соподчиненность с другими параметрами ландшафтов позволила определить типологические и региональные комплексы, к которым приурочены конкретные мерзлотные условия. Были определены сочетания типов растительного покрова, мезорельефа и стратиграфо-генетического комплексов отложений, определяющие развитие основных криогенных процессов: термокарста, термоэрозии, морозобойного растрескивания, пучения, термосуффозии и др. [Brown, 2002; Зотова, 2018].
Мерзлотные ландшафты возникли в научной литературе как структурные единицы в рамках таксономических систем Ф.Н. Милькова, Н.А. Солнцева и А.Г. Исаченко [Козин, 1984; Федоров, 1989]. Определения сочетания немерзлотных и мерзлотных характеристик позволяют проводить пространственную дифференциацию состава и функциональных особенностей ПТК различного таксономического уровня. На этой основе развивается ландшафтно-ориентированный подход к изучению природной среды криолитозоны. По определению А.Н. Федорова, мерзлотные ландшафты - это «относительно однородное природное образование, функционирующее под воздействием криогенеза, с определенными, закономерными только для него сочетаниями мерзлотных характеристик» [Федоров, 1991]. Наряду с «мерзлотными ландшафтами» используются два схожих по смыслу термина «криогенные ландшафты» [Дроздов, 2004; Москаленко, 2012 и др.] и «криогенные геосистемы криолитозоны»[Мельников и др., 2010; Хименков, 2013], которые иногда трактуются, по сути, как синонимы «мерзлотных ландшафтов», но термин «криогенные ландшафты» чаще используется для ПТК, индицируемых по криогенным формам рельефа и при доминирующей роли криогенеза в его формировании, например, термокарстовые котловины, полигональные тундры и булгунньяхи. В учении о геохимических ландшафтах используется термин «мерзлотные геохимические ландшафты», для определения ПТК с криогенным и биогенным циклами геохимической активности [Тайсаев, 1994].
Термин «мерзлотные ландшафты» позволяет принимать во внимание функциональные и структурно-динамические особенности природных комплексов с многолетнемерзлыми породами, сохраняя преемственность теоретических и методологических основ развития понятия о ПТК (ландшафтах), заложенных классиками ландшафтоведения. Кроме того, «мерзлотность» ландшафтов подчеркивает низкий порог устойчивости при внешнем вмешательстве антропогенного и, безусловно, техногенного характера и с необходимостью принимать во внимание особые условия природопользования.
Вся совокупность ПТК формирует ландшафтную сферу Земли в рамках географической оболочки, где термодинамические, геохимические и биотические процессы соприкасаются [Мильков, 1970]. Согласно Ф.Н. Милькову, структурными элементами ландшафтной сферы являются типологические, региональные, парадинамические и парагенетические комплексы. В высшей категории дифференциации ландшафтной сферы Земли мерзлотные ландшафты составляют специфическую часть наземного отдела ландшафтов, распространенных по Евразии и Северной Америке. При этом В.И. Булатов предлагает наряду с остальными отделами ландшафтов, т.е. вариантов ландшафтной сферы Земли отдельно выделить мерзлотные, мотивируя это значительным распространением ММП [Булатов, 2015].
Основа современной классификации мерзлотных ландшафтов, по которым проводятся исследования на территории Якутии, прежде всего Институтом мерзлотоведения СО РАН имени П.И. Мельникова, концептуально базируется на теоретических и методологических разработках ландшафтно-географической школы Ф.Н. Милькова и на его таксономической системе типологических и региональных комплексов ландшафтной сферы Земли.
Необходимость изучения динамических аспектов мерзлотных ландшафтов в условиях антропогенного воздействия и деградации мерзлоты привела к интеграции системных идей в организации и функционировании ландшафтов. Развитие системного подхода в отечественной науке связано с теорией геосистем В.Б. Сочавы. Термин «геосистема» был введен в научную литературу именно им и означает «целое, состоящее из взаимосвязанных компонентов природы, подчиняющихся закономерностям, действующим в географической оболочке или ландшафтной сфере» [Сочава, 1978]. Геосистемный подход дает широкие возможности использования новых для географической науки математико-статистического и дистанционного методов исследований, прежде всего для определения биотического (растительного) и абиотического (рельеф и горные породы) компонентов, и на их основе выявления «невидимые» внутренних свойств ландшафтов.