Лабораторная работа №2 - 2013

ПРИРОДНЫЕ ГЕОСИСТЕМЫ

1. Иерархия геосистем

Параллельно с представлениями о единстве окружающего нас мира зародилась идея о том, что мир мозаичен, состоит из множества взаимосвязанных структурных элементов. В античные времена принцип атомизма был положен в основу учения о дискретном (прерывистом) строении материи. Наряду с простейшими единицами – атомами, признавалось существование неких структурных блоков, разномасштабных микро-, мезо- и макроскопических материальных систем. Об этом догадывались древнегреческие атомисты Левкипп и Демокрит, а позже писали Платон и Аристотель.

Зернистое и одновременно блочное видение устройства мира нашло впоследствии отражение во всех естественных науках. Были разработаны иерархические шкалы объектов – от простейших до самых сложных. В геологии такая иерархия объектов исследования включает (снизу вверх): кристаллы – минералы – горные породы – геологические формации – тектонические структуры разных порядков – земную кору – земной шар в целом. В геоморфологии по размерности различают формы нано-, микро-, мезо-, макро- и мегарельефа. Биология оперирует следующей иерархией: молекула – клетка – ткань – орган – организм – биоценоз – биом – биостром

– биосфера.

Ландшафтная оболочка также подчиняется закону иерархической организации слагающих ее частей. В ее структуре участвуют природные геосистемы различных пространственно-временных масштабов. От самых крупных и долговечных образований океанов и континентов до малых и очень изменчивых, подобных песчаной отмели на речном берегу или каменистой осыпи у подножия горного склона. От мала до велика они составляют многоступенную систему таксонов, именуемую иерархией природных геосистем.

Из признания факта соподчиненности разноранговых геосистем проистекает методологическое "правило триады", согласно которому каждая природная геосистема должна изучаться не только сама по себе, но обязательно как распадающаяся на подчиненные структурные элементы и одновременно как часть вышестоящего природного единства.

Предложено несколько вариантов таксономической классификации природных геосистем. Разумеется, все они представляют собой лишь приближенное отражение реальной действительности. В табл. 1 демонстрируется одна из подобных классификаций. По предложению Э. Неефа и В. Б. Сочавы многоступенную иерархию природных геосистем принято членить на три крупных отдела: планетарный, региональный и локальный.

На первый взгляд иерархия геосистем воспринимается как модель

1

пространственной организации ландшафтной оболочки. На самом деле суть ее глубже. В ней видится диалектическое единство ландшафтного пространства времени. Каждая вышестоящая в иерархии природная геосистема является по отношению к нижестоящим объемлющей не только пространственно, но и исторически, эволюционно, как более древняя по возрасту. При этом иерархическая соподчиненность перерастает в пространственно-временную, структурно-эволюционную. Например, зональная область (природная зона в пределах физико-географической страны) обычно древнее слагающих ее ландшафтов. А ландшафты долговечнее своих морфологических единиц.

	Таблица 1
Иерархия природных геосистем
Геосистемные уровни	Иерархические таксоны геосистем
Планетарный	Ландшафтная оболочка
	Географические пояса
	Континенты, океаны
	Субконтиненты
Региональный	Физико-географические:
	страны;
	области;
	провинции;
	районы;
	ландшафты
Локальный	Морфологические единицы ландшафта:
	местности;
	урочища;
	подурочища;
	фации

2. Локальные геосистемы – морфологические единицы ландшафта

Элементарной единицей морфологической структуры ландшафта принято считать природную геосистему ранга фации. Разумеется, признание ее простейшей составляющей ландшафта в определенной мере условно. Но основания, чтобы считать ее ландшафтным "атомом", достаточно веские. Они вытекают из самого понятия фации.

В географическую литературу термин фация был введен в 30-е годы Л. Г. Раменским. К тому времени этим термином уже около столетия пользовались геологи. Фацией они называли пачку осадочной горной породы, отличающуюся одинаковой литологией и сходными органическими остатками. Нередко фацией обозначали не только относительно гомогенные геологические тела, но и физико-географические условия, в которых они образовались. По аналогии с геологическим пониманием фации Л. Г.

2

Раменский предложил использовать термин в ландшафтоведении. Фацию он рассматривает как мельчайшую единицу ландшафта, вся территория которой характеризуется однотипным происхождением и экологическим режимом, соответственно, одинаковой биотой. Несколько позже термин

"фация" для использования в том же смысле был рекомендован Л. С. Бергом. После того как Н. А. Солнцевым была разработана теория морфологии ландшафта, представление о фации как элементарной природной геосистеме получило всеобщее признание.

Фация – единственная природная геосистема, отличающаяся полной гомогенностью. На всей занимаемой ею площади вертикальная структура геогоризонтов одинакова. В характеристике слагающих фацию природных компонентов рефреном звучит признак однородности, однотипности. По Н. А. Солнцеву, в пределах фации "... сохраняется одинаковая литология поверхностных пород, одинаковый характер рельефа и увлажнения, и один биоценоз".

Однако ландшафтное пространство, согласно общему системному закону необходимого разнообразия, структурно дифференцировано. Полная природная однородность сохраняется на местности лишь на очень небольших участках. Поэтому размеры фаций невелики. В равнинных условиях их площадь колеблется от 10–20 м2 до 1–3 км2. В горах она еще меньше. Всюду прослеживается территориальная связь фаций с нано- и микроформами рельефа, либо элементами последних.

Дробной фациальной дифференциацией отличаются, например, полупустынные ландшафты Прикаспийской низменности. На глинистой древнеморской плоскозападинной равнине господствует трехчленный ландшафтный комплекс. В его составе фации: а) микрозападин – луговостепные закустаренные с лугово-каштановыми почвами; б) микросклонов к западинам – пустынно-степные полынно-злаковые со светло-каштановыми солонцеватыми почвами; в) межзападинных микроповышений – пустынные солянково-полынные с солонцами солончаковыми. Поразительно, но смена этих контрастных по своей природе фаций происходит на расстоянии всего 10–15 м, а амплитуды относительных высот микрорельефа не превышают

25–30 см.

Фации, связанные друг с другом горизонтальными вещественноэнергетическими потоками, образуют объемлющие геосистемы. В отличие от межкомпонентных вертикальных (радиальных) связей, межфациальные связи называют латеральными (или боковыми). Они могут быть обусловлены различными факторами – гравитационными силами, переносом воздушных масс, биогенной миграцией вещества и т. д. В результате фации интегрируются сразу в несколько различных по своей природе и генезису объемлющих геосистем, что приводит к полиструктурности ландшафтного пространства. Теоретические представления о ландшафтной полиструктурности были изложены в трудах К. Г. Рамана и В. Н. Солнцева. Суть их заключается в признании возможного сосуществования в одном и том же ландшафтном пространстве сразу нескольких разнородных

3

геосистемных образований.

В классическом ландшафтоведении фации рассматриваются как структурные элементы природных геосистем ранга урочища и подурочища. Эти фациальные связки обусловлены в первую очередь их местоположением в пределах одной мезоформы рельефа. Отсюда проистекает не простое топогенное соседство фаций, а генетическая и функциональная сопряженность их. Если урочищам, как правило, соответствуют целостные формы мезорельефа (холм, балка, котловина, бархан), то подурочищам – элементы (грани) этих форм (вершина, склоны, подножье холма; склоны и днище балки и т. п.). Таксон ранга урочища признан одной из важнейших морфологических единиц ландшафта. Подурочище – единица факультативная. Дифференциация природных геосистем на уровне подурочища чаще всего происходит в районах с достаточно расчлененным рельефом.

Термин урочище введен в научный обиход Л. Г. Раменским. Он заимствован из народного языка, в котором обозначает местность, отличающуюся по своей природе от окружающей территории. Так, на Сатинском учебно-научном полигоне географического факультета МГУ в бассейне средней Протвы путем опроса старожилов было установлено множество местных природных урочищ: Дубница, Соколиха, Серебряный луг, Баскаков лес, Черненовка, Журавка, Песьянская пустошь и др. В научной литературе принято более строгое определение понятия урочища. Закрепилось то, которое было предложено Н. А. Солнцевым: "Урочищами называются природные территориальные комплексы, представляющие закономерно построенную систему генетически, динамически и территориально связанных фаций или их групп (подурочищ); обычно урочища формируются на основе какой-либо одной мезоформы рельефа и являются важной составной частью ландшафта". Типичные урочища равнинных ландшафтов: балка с байрачным лесом; моренный холм, залесенный темнохвойной тайгой; степная сопка; луговой лиман среди степи; такыр в пустыне и т. п.

Что касается понятия "географическая местность", то оно не получило до сих пор достаточно четкого определения в ландшафтной литературе. В самом общем виде, в качестве географической местности

рассматривается "...наиболее крупная морфологическая часть ландшафта, характеризующаяся особым вариантом сочетания основных урочищ данного ландшафта". Дополняя приведенное определение, следует подчеркнуть, что географическая местность всегда сопряжена не с одной мезоформой рельефа, а морфогенетической совокупностью их. Важнейшими интегрирующими факторами для местности служат позиционное единство в рамках того или иного элемента макроформы рельефа и связанный с ним парагенезис слагающих ее урочищ. На возвышенных равнинах европейской России в лесостепной зоне выявляются следующие местности: плакорная луговостепная; склоновая придолинная с нагорными дубравами и овражнобалочной сетью; надпойменно-террасовая боровая; пойменная лесолуговая.

4

Географическая местность служит связующим звеном между локальными геосистемами ранга урочищ, подурочищ и ландшафтом. В ходе конкретных исследований не всегда удается провести четкую грань между собственно ландшафтом и географической местностью.

3. Природный ландшафт

Ранее была показана целесообразность использования понятия "ландшафт" для обозначения сложно организованных природных и природно-антропогенных геосистем региональной размерности. В московской университетской ландшафтной школе эта позиция в трактовке ландшафта всегда оставалась ключевой. Использование понятия ландшафта как геосистемного индивидуума региональной размерности обеспечивает возможность проведения таких важных научных операций, как ландшафтная классификация, систематика, картографирование, прикладные оценки, ландшафтное проектирование и прогнозирование.

Подобно многим другим научным объектам, природный ландшафт в ходе его всестороннего исследования получал различные определения. Большинство из них являются взаимодополняющими.

По Н. А. Солнцеву, ландшафт – это генетически однородный природный территориальный комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственного только данному комплексу набора динамически сопряженных и закономерно повторяющихся урочищ. Говоря о генетической однородности ландшафта, ее следует понимать сугубо относительно, главным образом при сравнении ландшафта с вышестоящими, более сложно организованными и еще более гетерогенными природными геосистемами. Сам же по себе ландшафт внутренне неоднороден, на что обращал внимание еще Л. Г. Раменский. Он состоит из закономерно сочетающихся фаций, урочищ, местностей различного происхождения. Таковы, например, внутриландшафтные сопряжения: а) холмистых моренных равнин с темнохвойными лесами, песчано-боровых долинных зандров и заболоченных низин в таежной зоне восточно-европейского Севера; б) степных увалов и балок с байрачными лесами на возвышенностях степной зоны; в) навеянных барханно-бугристых полуобнаженных песков и дефляционных солончаковых котловин в песчано-эоловой пустыне и т. п. Парагенезис и функциональная (латеральная) сопряженность разнородных урочищ внутри ландшафта – важнейшая черта его системного единства.

Немного в ином ракурсе видится ландшафт А. Г. Исаченко. Он считает нужным кратко определить его как "генетически единую геосистему, однородную по зональным и азональным признакам и заключающую в себе специфический набор сопряженных локальных геосистем". В отличие от Н. А. Солнцева, А. Г. Исаченко акцентирует внимание на зональной и азональной однородности ландшафта. На этом основании он приходит к заключению о том, что ландшафт следует считать

5

узловой единицей во всей иерархии природных геосистем.

Вобоих определениях ландшафта лишь косвенным образом затрагивается вопрос о его геосистемной размерности. В. Б. Сочава, напротив, на первое место ставит этот признак: "ландшафт – наиболее крупная таксономическая единица топологической размерности и наименьшее подразделение региональной размерности". Иными словами,

ландшафт, по его мнению, находится на стыке локальных и региональных геосистем.

Разумеется, в кратких определениях, которыми обычно пытаются охарактеризовать ландшафт, невозможно отразить все многообразие его свойств как геосистемы. В связи с этим возникает желание дать и другие определения, представляющие этот сложной природный объект с различных сторон. Главными, на наш взгляд, могут быть следующие.

Природный ландшафт – геосистема региональной размерности, состоящая из взаимосвязанных генетически и функционально локальных геосистем, сформировавшаяся на единой морфоструктуре в условиях местного климата.

Ландшафт – территориально организованная геосистема, его морфологические элементы (фации, урочища, местности) закономерно сменяют друг друга в пространстве, образуя определенного типа текстуру (рисунок) ландшафта.

Ландшафт – эволюционирующая геосистема, со свойственным ей полигенезом морфологической структуры, обладающая исторической памятью.

Ландшафт – динамическая геосистема, представляющая собой закономерную череду переменных состояний в рамках разновременных природных ритмов.

С геоэкологической точки зрения, ландшафт – средообразующая и ресурсовоспроизводящая геосистема, обладающая определенным экологическим потенциалом.

Гармонически организованное пейзажное пространство ландшафта – объект эстетического восприятия и главный "учитель" прекрасного.

Перечень определений можно было бы продолжить, ибо ландшафт как объект научного исследования поистине неисчерпаем. Проиллюстрируем изложенное выше региональное толкование ландшафта двумя примерами с акцентом на морфологическом устройстве ландшафта и его сопряженности с геолого-геоморфологическими структурами.

ВЮжном Подмосковье, в краевой зоне среднеплейстоценового московского оледенения детально изучены ландшафты бассейна Средней Протвы. На междуречье Протвы и ее правого притока – Лужи был отчетливо

обособлен ландшафт лесистой (сураменной) моренной равнины, поименованный как Сатинско-Бородухинский. Площадь ландшафта 156 км2. Если окрестные зандровые равнины образуют геоморфологический уровень с отметками 170–175 м, то моренное междуречье приподнято до высоты 200– 230 м над уровнем моря. Ландшафт локализован в пределах горстообразного

6

геологического блока (или древнеэрозионного выступа) кровли коренных пород, представленных известняками и глинами среднего карбона. В связи с этим его отличает малая (до 10 м) мощность четвертичных отложений. Поверх карбона залегает московская морена, перекрытая чехлом покровных суглинков мощностью около 2 м. На месте былых влажноватых лесов сураменного типа в Сатинско-Бородухинском ландшафте господствуют вторичные хвойно-мелколиственные. В приводораздельной слабодренированной части междуречья сохранились западинные низинные болота. Редкие, влажные и сырые балки залесены. На придолинных склонах междуречья их сменяют балочные и овражные долины ручьев, питаемых грунтовыми водами карбона. В осевой зоне ландшафта встречаются камовые всхолмления, высотой 10–15 м. Сложенные гравийными песками с чехлом песчанистого суглинка, они образуют редкие судубравно-суборевые урочища. Пейзаж возвышенного моренного междуречья видится со стороны сплошь залесенным пологим куполом, плавно снижающимся к долинам Протвы и Лужи. Его структурное и генетическое единство не вызывает сомнений.

Другим примером географического ландшафта, понимаемого как региональная геосистема, может служить изученный нами в Центральном Казахстане островной массив Каркаралинских гор. На общем фоне степного нагорного мелкосопочника с абсолютными высотами 600–800 м он высится четко обособленной глыбой, достигающей отметок 1200–1350 м над уровнем моря. Площадь его около 600 км2. В геологическом отношении горы Каркаралы – герцинский гранитный батолит, испытавший блоковое неотектоническое поднятие. Его выдавливание из недр складчатого палеозоя сопровождалось массовым раскрытием древних разломов и трещин в гранитной толще. В результате низкогорье дробно расчленено как эрозионными, так и тектоническими процессами. Горный массив представляет собой скалистые нагромождения с резкими перепадами высот, обрывистыми уступами и узкими ущельями долин. Внешне горы напоминают разрушенные башни, замки, крепостные сооружения. Они выглядят как руины гор. Потому их рельеф называют руинным.

Другой характерной чертой гор Каркаралы, расположенных в подзоне сухих степей, является их залесенность. Сосновые остепненные леса и редколесья приурочены к выходам интрузивных гранитоидов – субстрату, свободному от карбонатно-солевых накоплений степного литогенеза и в то же время богатому пресными трещинными водами. По периферии гранитного низкогорья, на осыпных и пролювиальных шлейфах у подножья склонов лесная растительность вытесняется степной и кустарниково-степной. Самую нижнюю ступень в структуре горно-лесного ландшафта формируют гидроморфные урочища лугового и лесного типов, наличие которых связано с разгрузкой трещинных грунтовых вод у подножья гранитного массива. До 70% площади горного ландшафта Каркаралы занимают урочища сосновых лесов и редколесий на гранитных вершинах и склонах гор. Около 20% приходится на петрофитные степи осыпных и пролювиальных шлейфов и до

7

10% на гидроморфные природниковые и приручьевые леса и луга.

Как видно, ландшафт – сложная природная геосистема региональных масштабов. Все его структурные элементы – геосистемы локальной размерности – сопряжены между собой парагенетически и функционально.

Особая примета ландшафта – его локализация в границах определенной морфоструктуры, чем обеспечивается оротектоническое единство геосистемы.

4. Морфологическая структура ландшафта

Первые соображения о морфологии ландшафта были высказаны Л. Г. Раменским. Однако в настоящую научную теорию они оформились в трудах Н. А. Солнцева и его ландшафтно-географической школы. В результате была создана научно-методическая база, которая позволила широко развернуть полевые ландшафтные исследования и крупномасштабную ландшафтную съемку. Параллельно появилась возможность дистанционного изучения ландшафтов по материалам аэрофотосъемки. Ландшафт, воспринимавшийся ранее как умозрительная конструкция, стал реальностью, доступной для непосредственного исследования географов.

Под морфологической структурой ландшафта понимается:

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

б. взаиморасположение морфологических единиц в пространстве, т. е. территориальная организация ландшафта;

в. парагенетическая сопряженность морфологических единиц; г. латеральный энерго-массообмен между морфологическими

единицами.

В роли морфологических единиц выступают фации, подурочища, урочища, географические местности. В зависимости от степени их участия в строении ландшафта различают доминирующие, субдоминантные, редкие и уникальные морфологические единицы. Чаще всего подобным образом оценивается ландшафтообразующая роль урочищ. Доминирующие урочища, занимая большую часть площади ландшафта (60–80%), образуют его общий фон. Площадь регулярно повторяющихся в пространстве субдоминантных урочищ суммарно обычно не превышает 20–40% площади ландшафта. На общем фоне они формируют "рисунок, узор" ландшафта. Редкие урочища образуют частные детали этого рисунка, встречаются спорадически и занимают менее 10% площади ландшафта. Уникальные урочища единичны.

Если в морфологической структуре ландшафта только один вид природных урочищ играет роль доминирующего, ландшафт определяется как монодоминантный. Примером могут служить степные ландшафты цокольных междуречных равнин южного Зауралья. В их морфологии абсолютно господствуют лессово-суглинистые плакоры с разнотравно-

8

злаковыми степями на черноземах. Субдоминантную роль здесь играют солонцово-степные литогенные комплексы покато-пологих придолинных склонов, на которых денудацией вскрыты каолинитовые глины древней коры выветривания. Редкими, но характерными для данного ландшафта являются урочища одиночных кустарниково-степных сопок с выходами скальных пород палеозойского цоколя. Это монадноки (останцы-твердыши) древнего зауральского пенеплена.

Если же в морфологической структуре ландшафта в равной мере представлены два или несколько урочищ – содоминантов, ландшафт определяется как полидоминантный. К числу полидоминантных можно отнести лесостепные ландшафты Западно-Сибирской равнины. На низменных слабодренированных междуречьях здесь закономерно чередуются урочища западинных березовых и осиново-березовых лесов, именуемых колками, и лугово-степных межколочных пространств. На долю первых приходится до 40% площади ландшафта; вторые занимают примерно 50%. Остальная площадь занята заболоченными лугами, луговыми солончаками и солонцами.

Вкаждом ландшафте слагающие его морфологические единицы определенным образом пространственно организованы. Они закономерно сменяют друг друга, нередко ритмично повторяясь. В результате территориальное (плановое) устройство ландшафта приобретает тот или иной рисунок (узор). Точнее это свойство морфологии ландшафта следует называть ландшафтной текстурой. Слово текстура в переводе с латинского означает ткань, строение, сплетение. В геологии термином "текстура" характеризуют совокупность признаков строения горной породы, взаимное расположение ее составных частей. Под ландшафтной текстурой понимается плановое взаиморасположение слагающих ландшафт морфологических единиц. У зрелых ландшафтов она никогда не бывает хаотичной, и напротив, как правило, подчиняется определенным математическим законам.

Вподавляющем большинстве случаев текстура ландшафта зависит от особенностей его литогенной основы. Главным фактором, формирующим ее, выступает рельеф. В складчатых областях, где денудацией бывают вскрыты дислоцированные пласты различных по литологическим свойствам горных пород, ландшафтная текстура становится зеркалом геологического строения местности. И в том, и в другом случаях в текстуре ландшафта мы видим результат информационного влияния литогенной основы на прочие природные компоненты и ландшафт в целом.

Ландшафтных текстур наблюдается сравнительно немного. “Природа часто "повторяется", – говорил Н. Ф. Реймерс. Встречаются текстуры (рисунки): дендритовые, перистые, пятнистые, ячеистые, параллельно полосчатые, веерные, концентрические и некоторые другие. Дендритовые текстуры – следствие эрозионного расчленения территории. Они прослеживаются от субполярных до экваториальных широт. То же можно сказать о пятнистых текстурах, которые могут быть сформированы

9

процессами карста, суффозии, термокарста, дефляции в самых разных по своим геолого-геоморфологическим и биоклиматическим свойствам ландшафтах. Текстура ландшафта, как правило, хорошо видна на аэро- и космических снимках.

Учитывая, что ландшафт закономерно организован в пространстве, Л. Г. Раменский пришел к заключению о целесообразности введения в

научный обиход такого понятия как "площадь выявления ландшафта". Под ней подразумевается то минимальное ландшафтное пространство, которое необходимо исследовать, чтобы получить исчерпывающую информацию о его морфологии. В наше время в аналогичном смысле используют понятия: минимум-ареал ландшафта или характерное ландшафтное пространство. По сути дела, это ключевой выдел или ключевая трансекта ландшафта. При этом нет необходимости изучать природный ландшафт сплошь на всей занимаемой им территории. Достаточно умело определить его характерное пространство (площадь выявления) и организовать там исследовательские работы. Экстраполяция полученных результатов на весь ландшафтный ареал может быть произведена на основе аэрокосмических материалов.

Как видно, морфологическая структура ландшафта представляет собой его горизонтальное устройство. По мнению А. Г. Исаченко, "...

латеральная, или горизонтальная, структура ландшафта – это то же, что морфологическая структура". Совместный анализ вертикальной и горизонтальной структур позволяет судить о ландшафте как объемной, трехмерной геосистеме.

Вопросы для контроля

1.Иерархическое устройство ландшафтной оболочки.

2.Геосистемы планетарной, региональной и локальной размерности. Их пространственно-временные параметры и соотношения.

3.Фация – элементарная природная геосистема.

4.Урочища и географические местности – морфологические "блоки" ландшафта.

5.Ландшафт – региональная геосистема.

6.Морфологическая структура ландшафта и ее характерные свойства.

10