landshaftovedenie_dok

Почва

В.В. Докучаев: «Почва – зеркало ландшафта».

Почва – продукт длительного функционирования ландшафта, вещественно-энергетического взаимодействия его природных компонентов: морфолитогенной основы, воздушных масс (климата), природных вод, биоты.

Плодородие почвы – способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы воздухом, теплом, благоприятной физико-химической средой для нормального биологического функционирования.

Местообитания растительных сообществ, характеризуемые их плодородием, называют трофотопами.

ТРОФОТОПЫ СРЕДНЕЙ ПОЛОСЫ РОССИИ

Трофотопы	Природная геосистема
Олиготрофные	Бор-беломошник на эоловых песках с дерново-подзолистой иллювиально-железистой почвой.
	Верховое сфагновое болото
Мезотрофные	Ельник-черничник на моренной равнине с дерново-подзолистой глееватой почвой
	Широколиственно-сосновый лес на флювиогляциальной песчаной равнине с плащем покровных суглинков и дерново-подзолистой почвой
Эвтрофные	Широколиственный лес на лессовидных суглинках и лессах с серой лесной почвой
	Низинное травяное болото
Мегатрофные	Широколиственный лес на известняках с дерново-карбонатной почвой
	Пойменная дубрава на аллювиальных дерновых карбонатных почвах

Биота

Растительность и животный мир – биогенная подсистема ландшафта, наиболее активный фактор ландшафтогенеза и критический компонент природных геосистем.

Биота – преобразователь солнечной энергии в свободную биогенную энергию.

На Земле описано около 1,75 млн. видов животных; предполагается, что их число составляет около 14,5 млн. видов.

В царстве растений насчитывается около 1 млн. видов.

В том числе:

• водоросли, лишайники, папоротникообразные – 100 тыс. видов;

• голосеменные – 750 тыс. видов;

• покрытосеменные – 200 тыс. видов.

Свыше 90% всех видов растений и животных обитают на земной суше.

Развитие жизни на Земле зафиксировано в геологической истории планеты:

эоны – криптозой, фанерозой;

эры – палеозой, мезозой, кайнозой.

Рубеж криптозоя и фанерозоя – 570 млн. лет назад.

С этого времени биота стала мощным фактором процессов почвообразования, гипергенеза, литогенеза, ландшафтогенеза.

В течение фанерозоя под воздействием фотосинтеза растений-аэробов содержание кислорода в составе атмосферного воздуха возросло в 1000 раз.

Понятия «биомасса» и «биопродуктивность»

Биомасса – количество органического вещества биоты в единицах веса на единицу площади.

Суммарная биомасса Земли в живом веществе суши и океана – 1,8∙10¹² т.

Биологическая продуктивность (биопродуктивность) – количество органического вещества, вырабатываемого биотой в течение года в единицах веса на единицу площади. Суммарная биологическая продукция на Земле достигает 170∙10⁹т/год (или 170 млрд. т/год).

ПЕРВИЧНАЯ БИОПРОДУКЦИЯ ЗЕЛЕНЫХ РАСТЕНИЙ

Растительные царства	Биопродукция, % от глобальной
Водоросли, гл. обр. фитопланктон океана	25–27
Леса	35–37
Травянистые и кустарниковые сообщества	25–30
Агроценозы	10

БИОМАССА (Б) И БИОПРОДУКТИВНОСТЬ (П) ЗОНАЛЬНЫХ ЛАНДШАФТОВ, Ц/ГА

Факторы жизни растений:

• свет (лучистая энергия Солнца);

• тепло;

• воздух (О₂, СО₂);

• вода;

• элементы питания.

Важнейшие экологические законы

Закон незаменимости факторов жизни растений: все факторы жизни растений абсолютно необходимы, отсутствие хотя бы одного из них исключает жизнь и развитие растений.

Закон минимума (закон Ю. Либиха): рост, развитие и биологическая продуктивность растений лимитируется тем фактором жизни растений, который находится в минимуме.

Закон оптимума: наибольшая биопродуктивность растений обеспечивается тогда, когда все факторы их роста и развития находятся в оптимуме. У каждого вида растений свой оптимум факторов жизни.

Трофические цепи биоты

Трофическая цепь биоты включает: продуцентов, консументов, редуцентов.

Закон пирамиды энергий – правило 10% – закон Линдемана: в трофических целях биоты при переходе биогенной энергии с одного трофического уровня на другой усваивается около 10% этой энергии, остальное отмирает и подвергается разложению в ландшафтной среде под воздействием биотических и абиотических факторов.

РОЛЬ БИОТИЧЕСКИХ И АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ГОДИЧНОМ РАЗЛОЖЕНИИ МОРТМАССЫ В ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ЛЕСОСТЕПИ, %

Геосистемы	Факторы деструкции
	Абиотические	Биотические
		Микроорга-низмы	Животные
Дубрава	15	45	40
Луговая степь	30	55	15

Около 0,004% ежегодной биологической продукции подвергается захоронению («уходит в геологию», по В.И. Вернадскому). В течение фанерозоя в среднем за год захоронению подвергалось около 7 млн. тонн органического вещества. В географической оболочке накопилось n∙10³² ккал свободной биоэнергии. В настоящее время человечество расходует за одни сутки столько биоэнергии, сколько накапливалось на Земле за 300–350 лет.

Ряд Н. А. Солнцева (по силе воздействия компонентов друг на друга)

• Литогенная основа

• Воздушные массы

• Природные воды

• Растительность

• Животное население

Вертикальная структура природной геосистемы

Вертикальная структура геосистемы – состав и вертикальные (радиальные) связи слагающих ее природных компонентов, представленных упорядоченной последовательностью геогоризонтов.

Геогоризонт – структурный элемент (подсистема) вертикального профиля, сформированный определенным природным компонентом или (чаще) их сочетанием и обладающий специфической геомассой (аэральной, биотической, биокосной, минеральной и др.). Под воздействием гравитационного поля Земли вертикальная структура природных геосистем и ландшафтной оболочки в целом стратифицирована, т.е. распадается на ряд ландшафтных слоев – геогоризонтов.

ЛАНДШАФТНЫЕ СВЯЗИ

Непременное условие существования ландшафта: движение через него потоков вещества, энергии и информации. Ландшафту свойственны вещественные, энергетические и информационные связи между его компонентами и морфологическими частями.

Ландшафт подчиняется закону всеобщей причинно-следственной связи: Изменение любого компонента геосистемы приводит к изменениям всех других компонентов и геосистемы в целом.

Радиальные связи – межкомпонентные связи организуют вертикальную структуру геосистем, пронизывая все ее геогоризонты.

Латеральные связи являются межгеосистемными, межландшафтными; они организуют горизонтальную ландшафтную структуру регионов, соединяя природные геосистемы в ландшафтный континуум (непрерывное единство).

Вещественно-энергетические ландшафтные связи:

атмосферная циркуляция воздушных масс и воздушный перенос тепла, влаги, пыли, солей, загрязняющих веществ (SO₂, NO_x) и др.;

водные режимы геосистем (поступление, перемещение и расход влаги);

поверхностный и грунтовый сток (жидкий, твердый, ионный);

эрозионно-денудационные процессы и аккумуляция осадков;

биогеохимический круговорот;

трофические цепи в биоте.

Ландшафтные связи – коррелятивные связи. Как правило, они осложняются влиянием случайных факторов, поэтому являются вероятностными (статистическими), а не функциональными.

Ландшафтная индикация

Коэффициенты корреляции межкомпонентных связей морфолитогенной основы, почв, растительности, а иногда и грунтовых вод характеризуются весьма высокими показателями – 0,7–0,8 и более.

Возникает возможность индикации одних природных компонентов ландшафта по другим его компонентам.

В индикационном ландшафтоведении выделяют:

а) физиономичные природные компоненты – индикаторы (обычно растительность и рельеф);

б) скрытые (деципиентные) компоненты – индикаты (обычно почвы, почвообразующие породы, грунтовые воды).

С помощью первых индицируются (определяются) вторые.

Прямые и обратные ландшафтные связи

Существование любой системы возможно лишь при наличии прямых и обратных связей между ее элементами.

Прямая связь – вещественно-энергетическое и информационное воздействие: а) одного природного компонента ландшафта на другие; б) одной природной геосистемы на другие, смежные с ней; в) внешней среды на ландшафтную оболочку и ее структурные части; г) антропогенного фактора на ландшафтную среду.

Обратная связь – ответная реакция геосистемы и ее природных компонентов на возмущающие внешние воздействия, обратное воздействие геосистемы на фактор, оказывающий на нее прямое воздействие.

Системный закон обратной связи – один из важнейших в ландшафтоведении.

Различают положительную и отрицательную обратную связь.

Положительная обратная связь возникает тогда, когда природный компонент или геосистема в целом положительно воспринимают прямое воздействие, и, поддаваясь ему, соответственно перестраиваются.

При этом прямое воздействие (прямая связь) может еще более активизироваться, а сам воспринимающий это воздействие компонент или геосистема усиливают его путем цепной реакции собственных ландшафтных изменений.

Положительная обратная связь может играть роль «спускового крючка» в лавинообразных процессах трансформации, а порой и катастрофического разрушения ландшафтов.

Отрицательная обратная связь возникает тогда, когда природный компонент или геосистема в целом, на которые оказывается прямое воздействие, стремятся сохранить свою структуру, включая механизмы саморегуляции: инерционность, восстановление, адаптивность. Прямое воздействие (прямая связь), не будучи поддержанным со стороны воспринимающего объекта, со временем затухает.

Отрицательная обратная связь обеспечивает динамическое равновесие геосистемы, ее гомеостазис при возмущающих внешних воздействиях.

Принцип Брауна-Ле Шателье: система, испытывающая возмущающие внешние воздействия, стремится перейти в такое состояние, при котором эти возмущающие воздействия сводятся к минимуму.

Иерархия природных геосистем

Закон системной иерархичности: любая система (природная или социальная) иерархически организована; система состоит из подчиненных ей структурных элементов и сама выступает элементом объемлющей системы.

Ландшафтная оболочка организована в соответствии с законом системной иерархии.

Три основных геосистемных уровня организации ландшафтной оболочки: планетарный, региональный, локальный.

Локальные природные геосистемы – морфологические единицы ландшафта

Ландшафтная фация – элементарная природная геосистема, характеризуется однородными геолого-геоморфологическими условиями, одним микроклиматом, одним гигротопом и водным режимом, одной почвенной разностью, одной растительной ассоциацией, единым зооценозом. Фация на всей своей площади гомогенна.

Фации локализуются либо в микроформах рельефа, либо на элементах микро- и мезоформ рельефа.

Размеры фаций на равнинах: от 10–20 м² до 1–3 км². Горные фации мельче.

ГЕОТОПОЛОГИЧЕСКАЯ И ГЕОХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ФАЦИЙ

А^э – фации водораздельных позиций – автономные элювиальные;

Т^э – фации склоновых позиций – трансэлювиальные;

Т^а – фации подножий склонов – трансаккумулятивные;

S_аq – фации низин с неглубоким залеганием грунтовых вод – супераквальные;

А_q – фации озерных водоемов – аквальные;

А^т_аq – фации речных водотоков – трансаквальные.

Ландшафтное урочище – важнейшая морфологическая часть географического ландшафта.

Урочище – это система фаций, сопряженных друг с другом генетически и функционально (латеральным переносом вещества и энергии), локализованная в пределах мезоформы рельефа.

Средние размеры равнинных урочищ: от 1–3 км² до 10–20 км².

Географическая местность – совокупность генетически и функционально сопряженных урочищ, объединенных общим положением на одном элементе макроформы рельефа.

Средние размеры равнинных местностей – первые десятки км².

Равнинные типы местности (по Ф.Н. Милькову):

останцово-водораздельный;

плакорный;

склоновый придолинный;

междуречный недренированный (низменных равнин);

коренных склонов речных долин;

надпойменнотеррасовый;

пойменный.

Ландшафт

Термином «ландшафт» обозначаются земли, как хозяйственно освоенные, так и сохранившие свою естественную природу. Принято различать природные и антропогенные ландшафты.

Ландшафт хорошо обозрим с определенных позиций. Визуально воспринимаемый внешний облик ландшафта является пейзажем местности.

Ландшафт – геосистема региональной размерности, измеряемая несколькими сотнями км².

Природные ландшафты Нижнего Поволжья:

А - степной правобережный возвышенный;

Б - полупустынный левобережный низменный.

Первый приурочен к морфоструктуре Доно-Медведицкого тектонического вала, второй – к Прикаспийской синеклизе.

Ландшафт – узловое понятие в географии. Его герменевтика (толкование) чрезвычайно многогранна:

природный ландшафт – геосистема региональной размерности, представляющая относительно однородный участок (структурный блок) ландшафтной оболочки, ограниченный естественными рубежами;

природный ландшафт – геосистема, состоящая из взаимосвязанных генетически и функционально локальных геосистем, сформировавшаяся на единой морфоструктуре, в условиях местного (зонально-регионального) климата;

природный ландшафт – территориально организованная геосистема, морфологические единицы которой закономерно сочетаются друг с другом в пространстве и образуют определенный плановый рисунок ландшафта (его текстуру);

природный ландшафт – эволюционирующая во времени геосистема, обладающая своей исторической памятью;

природный ландшафт – геосистема динамическая, существующая и функционирующая в постоянных сменах динамических состояний (суточных, сезонных, годичных) и необратимых изменений.

Морфологическая структура ландшафта

Под морфологической структурой ландшафта понимается:

состав слагающих ландшафт природных геосистем локальной размерности, именуемых морфологическими единицами ландшафта;

взаиморасположение морфологических единиц в ландшафтном пространстве, т.е. рисунок (текстура) ландшафта;

генетическая сопряженность морфологических единиц ландшафта и латеральные вещественно-энергетические взаимосвязи морфологических единиц ландшафта.

Морфологическая структура ландшафта –устойчивый и надежный показатель для определения и локализации ландшафта на местности, аэрокосмических снимках и картах.

Наиболее представительными морфологическими единицами ландшафта выступают природные урочища.

Различают урочища:

доминирующие (занимают 60–80% площади ландшафта);

субдоминантные (20–40%);

редкие (<10%);

уникальные.

Выделяют ландшафты: монодоминантные и полидоминантные.

Монодоминантные ландшафты формируются на сравнительно однородной морфолитогенной основе, полидоминантные – на морфолитогенной основе, дробно дифференцированной.

У каждого вида ландшафта своя геометрия территориальной организации, свой рисунок (текстура).

Наиболее распространенными являются дендритовые и пятнистые рисунки. Рисунок ландшафта – верный признак идентификации ландшафта на космических и аэроснимках.

ПАРАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ГЕОСИСТЕМЫ

Парагенезис – сопряженное возникновение и развитие каких-либо объектов, связанных между собой энерго-массообменом.

Ландшафтный парагенезис – сопряженное происхождение и функционирование природных геосистем, связанных между собой латеральным переносом вещества и энергии.

Примеры парагенетических геосистем:

Ландшафтные катены

Ландшафтная катена – парагенетическая геосистема, формируемая однонаправленным потоком вещества и энергии вниз по склону от водораздела к базису денудации.

Ландшафтная катена – векторная геосистема.

Различают ландшафтные катены локальной, региональной и планетарной размерности.

Катены включают (сверху вниз по склону): автономные элювиальные, трансэлювиальные, трансаккумулятивные, супераквальные, аквальные и субаквальные геосистемы.

Ландшафтно-географические поля

Ландшафтно-географические поля – сферы латерального вещественно-энергетического воздействия одних геосистем на другие, смежные с ними.

Ландшафтные геополя подчиняются «правилу убывания» (или закону «платы за расстояние»).

По мере удаления от геосистемы, генерирующей геополя, интенсивность (напряженность) ее геополей ослабевает и, наконец, полностью иссякает.

Факторы, формирующие ландшафтные геополя (воздушные и водные потоки, гравитационные перемещения вещества и др.) векторно ориентированы. Соответственно ландшафтные геополя подчиняются «правилу вектора». Геополя мощнее и простираются на большее расстояние в том направлении, которое совпадает с направлением господствующего переноса вещества и энергии.

Различают геосистемы и геополя:

нуклеарные (ядерные);

стержневые (линейные).

Ландшафтные экотоны

Ландшафтные экотоны – сферы латерального вещественно-энергетического взаимодействия и взаимопроникновения смежных геосистем путем наложения их ландшафтных геополей друг на друга.

Ландшафтный экотон – переходная полоса между смежными природными геосистемами, отличающаяся повышенной интенсивностью латерального вещественно-энергетического взаимодействия между ними. Экотонам свойственно значительное ландшафтно-экологическое разнообразие и, как следствие, высокое разнообразие, концентрация и продуктивность биоты.

Типичные ландшафтные экотоны:

лесная опушка;

прирусловая пойменная урема;

долинный зандр;

предгорья;

морское побережье;

переходные природные зоны (лесотундра, лесостепь, полупустыня).

Ландшафтные экотоны играют одновременно буферную, мембранную и транзитную роль, препятствуя движению одних латеральных потоков, другие задерживают избирательно, третьи – свободно пропускают.

Региональные ландшафтные экотоны – очаги древнего этногенеза, культурогенеза, зарождение государственности.

Древние цивилизации и государства (Вавилония, Древний Египет, Древняя Греция, Древний Рим; Хараппа (Индия), древнеарийский Аркаим (Южное Зауралье), Бактрия (Центральная Азия), Хазарский каганат, Киевская Русь) возникали и развивались в региональных ландшафтных экотонах.

ЛАНДШАФТ И ВРЕМЯ

Эволюция ландшафтов

Динамика

Функционирование

• ЭВОЛЮЦИЯ ЛАНДШАФТОВ

Ландшафтная оболочка и ее структурные составляющие – пространственно-временные геосистемы.

Ландшафт – явление историческое, эволюционирующее во времени.

Время – четвертое измерение ландшафта.

Эволюция ландшафта – направленное, необратимое развитие ландшафта, в ходе которого происходит коренное изменение его структуры и функционирования.

Эволюция ландшафта приводит к смене его инварианта.

Инвариант ландшафта – относительная неизменность типичной структуры и характерных режимов функционирования геосистемы в течение определенного времени ее существования.

Гарантом сохранения инварианта ландшафта выступает его вертикальная и горизонтальная структура.

Перестройка структуры ведет к смене инварианта и преобразованию ландшафта.

Примеры смены инвариантов:

• лесного – в болотный;

• пойменного лугового в надпойменнотеррасовый боровой;

• лесотундрового – в северо-таежный;

• лесного субэкваториального – в антропогенный бедленд.

• Олиготрофное болото в северной тайге

• Болота в таежных ландшафтах

• Приболотье (сосняк пушицево-сфагновый)

• Факторы эволюции ландшафтов:

• внешние - экзогенные (тектонические движения земной, макроклиматические колебания и др.);

• внутренние - эндогенные (геолого-геоморфологические, гидрологические, биогенные);

• антропогенные.

Различают эволюцию ландшафтов:

• экзогенную, обусловленную факторами внешней природной среды;

• эндогенную, обусловленную внутренними природными процессами;

• антропогенную.

• Неотектоника и неоген-четвертичная эволюция ландшафтов

Неотектоника (новейшая тектоника) – активные движения земной коры неоген-четвертичного времени (последних 25 млн. лет), приведшие к возникновению новых и перестройке старых морфоструктур и общей трансформации рельефа земной поверхности.

Неотектоника – мощный экзогенный фактор ландшафтной эволюции.

• НЕОТЕКТОНИКА И ЭВОЛЮЦИЯ ЛАНДШАФТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО КАЗАХСТАНА

• Макроклиматические флуктуации плейстоцена-голоцена и эволюция ландшафтов

Неоплейстоцен (последние 700 тыс. лет) – время чередования ледниковых и межледниковых эпох. Амплитуды средних глобальных температур – 5–6ºС; периодичность – 100–150 тыс. лет.

• ПЛАНЕТАРНЫЕ ЛАНДШАФТНЫЕ ФЛУКТУАЦИИ ПЛЕЙСТОЦЕНА

Характерные черты перигляциальной ландшафтной зоны:

• суровый, холодный и сухой климат;

• сильные стоковые ветры с ледникового щита;

• многолетняя мерзлота и подземные полигональные жильные льды;

• безлесные тундрово-степные ландшафты;

• очаги холодных песчано-эоловых «пустынь».

• ЛЕДЯНАЯ ЖИЛА – НАСЛЕДИЕ ЛЕДНИКОВОЙ ЭПОХИ (ЯНО-ИНДИГИРСКАЯ НИЗМЕННОСТЬ)

• ПОЛИГОНАЛЬНАЯ ТУНДРА – СОВРЕМЕННЫЙ АНАЛОГ ПРИЛЕДНИКОВЫХ ЛАНДШАФТОВ ПЕРИГЛЯЦИАЛЬНОЙ ЗОНЫ

• МАМОНТОВЫЙ ФАУНИСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС – ЖИВОТНЫЙ МИР ПЕРИГЛЯЦИАЛЬНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПОЗДНЕГО ПЛЕЙСТОЦЕНА (20–40 ТЫС. ЛЕТ НАЗАД)

Ландшафтное наследие перигляциальных эпох на равнинах Северной Евразии:

• системы термокарстовых озер и болотных низин;

• плащи покровных суглинков на моренных и водноледниковых равнинах;

• лессы и лессовидные суглинки на равнинах, плато и низкогорьях;

• палеокриогенный блочно-западинный микро- и нанорельеф;

• палеокриогенная пятнистость почвенного покрова;

• системы параболических древнеэоловых дюн;

• парагенетические ландшафты полесий-ополий.

Колебания средних глобальных температур в голоцене – 1,5–2,0ºС, периодичность 3–4 тысячи лет.

Атлантический период – климатический оптимум голоцена (5–7 тыс. лет назад):

Характерные ландшафтные процессы климатического оптимума голоцена:

• сдвиг всей системы природных зон Восточной Европы к северу на 200–250 км;

• замещение смешанных лесов средней полосы России широколиственными лесами;

• облесение эоловых песков степной зоны сосновыми борами (реликтовые ленточные боры);

• проникновение флоры широколиственных лесов в Западную Сибирь.

• Саморазвитие ландшафтов – эндогенная эволюция

Главные этапы спонтанного развития ландшафтной оболочки:

• добиогенный – криптозой (4 млрд. лет – 570 млн. лет назад);

• биогеный – фанерозой (570 млн. лет – 40 тыс.лет назад);

• антропогенный (последние 40 тыс. лет).