Характеристика ландшафтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Компоненты ландшафта

Ландшафт состоит из компонентов, каждый из которых является "представителем" отдельных частных геосфер, входящих в географическую оболочку. В системе организации вещества Земли географические компоненты занимают промежуточное положение между простыми дискретными телами (минералами, горными породами, газами и газовыми смесями, отдельными организмами) и геосистемами. По отношению к геосистемам они являются структурными частями первого порядка, частями их вертикальной (радиальной, ярусной) структуры, поскольку им присуще упорядоченное ярусное расположение внутри геосистемы.

Основная часть современных ландшафтов Земли состоит из сочетания абиотических и биотических компонентов. Абиотические компоненты в известном смысле выступают как первичные по отношению к биоте. Это не только потому, что они возникли раньше в ходе эволюции Земли, но и вследствие того, что они составляют первичный материальный субстрат геосистемы, за счет которого организмы создают живое вещество, кроме того, теоретически можно представить себе геосистемы, построенные только из абиотических компонентов (ледниковые). Без жизни и почвы такие ландшафты можно рассматривать как неполноразвитые или как протоландшафты. Однако после возникновения жизни как высшей формы организации вещества географической оболочки состав и строение всех абиотических сфер претерпел существенную трансформацию, живое вещество стало важным ландшафтообразующим фактором, биологический круговорот привел к коренному преобразованию атмосферы, гидросферы и литосферы. Согласно В.И. Вернадскому кислород, азот и углекислый газ, основные составляющие той части атмосферы, которая входит в географическую оболочку, имеют биогенное происхождение. Вся толща осадочных пород образовалась при участии организмов, они же играют важнейшую роль при формировании газового и ионного состава природных вод, формируют почвы.

В современных ландшафтах биота служит наиболее активным компонентом, вещество литосферы, наоборот, отличается наибольшей косностью, и только благодаря постоянной циркуляции воды, проникновению кислорода, углекислоты и воздействию организмов это вещество вовлекается в круговорот. Абиотическими компонентами ландшафта являются геологический фундамент и рельеф.

Однородный геологический фундамент. Основными показателями твердого фундамента служат петрографический состав поверхностных горных пород, условия их залегания, режим новейших и современных тектонических движений. Характеристике литогенной основы ландшафта наиболее отвечает понятие о геологической формации как совокупности горных пород, близких по генезису, вещественному составу (например, флишевая формация, состоящая из чередующихся слоев песчаников, глин, мергелей; галогенная формация, красноцветная и т.д.). Это соответствие полностью реализовывается на равнинах, где геологическая колонка дочетвертичных отложений завершается породами одной формации. В горах, где на поверхность выходит складчатое основание, фундамент одного ландшафта может быть образован комплексом пород, разных по возрасту и составу, но связанных с самостоятельным структурным элементом земной коры (синклинальной или антиклинальной структурой, чередованием мелких складок, интрузией или эффузивным покровом).

Рельеф земной поверхности. Ландшафт приурочен к самостоятельной морфоструктуре и характеризуется сочетанием различных морфоскульптур - т.е. ему соответствует определенный геоморфологический комплекс, который связан с однородным геологическим фундаментом и однотипным характером экзогенных геоморфологических процессов.

Климат. Ландшафтные границы в тропосфере отличаются крайней изменчивостью и неопределенностью. Обычно компонентом ландшафта называют определенную совокупность свойств и процессов атмосферы, т.е. климат. В климатологии принято подразделять проявления климатических процессов по территориальному масштабу следующим образом: макроклимат, собственно климат, местный климат (мезоклимат) и микроклимат. Рангу ландшафта в такой классификации соответствует собственно климат. Климат урочища, представляющий собой локальную вариацию климата ландшафта определяется как местный климат, климат фации как микроклимат. Под макроклиматом подразумевают всю совокупность климатических черт данной географической области или зоны, т.е. высших региональных комплексов.

Полное представление о климате ландшафта складывается из двух составляющих:

1) фонового климата (макроклимата), отражающего общие региональные черты климата, определяемые положением ландшафта в системе региональной дифференциации, т.е. определяемые величиной получаемой инсоляции, атмосферной циркуляцией, гипсометрическим и барьерным положением.

2) совокупности локальных (мезо и микро) климатов, присущих различным фациям и урочищам, хотя климат ландшафта ни в коей мере не сводится к простой сумме локальных климатов.

Все климатические показатели в пределах отдельного ландшафта испытывают небольшие колебания и поэтому требуют интервала значений. Но допустимых пределов колебаний климатических характеристик для ландшафта не установлено, они в общем виде установлены для зон и по этой причине климатические показатели не используются при определении границ ландшафтов.

Гидросфера. Гидросфера представлена в ландшафте разноообразными формами воды, находящейся в непрерывном круговороте. Вода в ландшафте может находится в газообразной, жидкой и твердой форме; иметь разную концентрацию солей (пресные, соленые, рассольные воды) разного химического состава (гидрокарбонатные, сульфатные хлоридные) и образовывать характера озера, реки, болота.

В каждом ландшафте наблюдается свой набор водных скоплений и все их свойства - режим, интенсивность круговорота, минерализация, химический состав - зависят от соотношения зональных и азональных условий и от внутреннего состояния самого ландшафта.

Органический мир представлен в ландшафте комплексом биоценозов, В отличие от фации, ландшафт невозможно охарактеризовать одним растительным сообществом или типом сообществ - ассоциацией, формацией. В одном и том же ландшафте встречаются сообщества, относящиеся к разным типам растительности. Например, в каждом ландшафте таежной зоны существует растительность лесного, болотного, лугового, а иногда тундрового и других типов.

Одна и та же растительная формация или ассоциация может встречаться в разных ландшафтах. Следовательно, каждый ландшафт может быть охарактеризован лишь закономерным сочетанием различных растительных сообществ, образующих в его пределах характерные топо-экологические ряды, связанные со сменой местообитаний по урочищам и фациям. Эти же топо-экологические ряды, отражающие упорядоченность размещения сообществ в конкретных ландшафтных условиях, кладутся геоботаниками в основу выделения геоботанических районов. Практически из этого следует, что ландшафту территориально соответствует самостоятельный геоботанический район.

Вопрос о животном мире как компоненте ландшафта разработан еще недостаточно. Некоторые виды животных более жестко приурочены к определенным местообитаниям и соответствующим фациям, другие мигрирует, но пределы миграции большей частью определяются ландшафтными рубежами.

Между почвами и ландшафтом существуют такие же соотношения как между ландшафтом и биоценозом. В ландшафте присутствуют почвы различных типов, и они образуют более или менее сложные территориальные комбинации, подчинённые морфологическому строению ландшафта. Всякий ландшафт охватывает закономерное территориальное сочетание различных почвенных типов, видов и разновидностей, которое соответствует одному почвенному району.

Факторы ландшафта. Под фактором подразумевают процессы и явления внешние по отношению к ландшафту, но определяющие характерные черты или отдельные свойства процесса, протекающего в ландшафте. Факторами могут быть, например, неравномерный поток солнечной радиации, вращение Земли, тектонические движения, общая циркуляция атмосферы. Через климат и фундамент воздействия этих факторов передаются другим компонентам, но сам климат и твердый фундамент являются продуктом сложного взаимодействия внешних процессов (факторов) и компонентов геосистемы.

2.Границы ландшафта

ландшафт фундамент абиотический

По утверждению Л.С. Берга границы ландшафтов естественные, т.е. они объективны, существуют в самой природе и не должны проводиться субъективно. На практике ландшафтоведы сталкиваются с тем, что в реальной действительности приходится иметь дело с разными типами переходов между различными ландшафтами, которые определяются изменениями не одного, а различных факторов. Ландшафтная дифференциация связана и обусловлена зональными и азональными факторами, эти же факторы обусловливают пространственные границы ландшафта. Зональные и секторные различия свое первичное выражение находят в климате, азональные в твердом фундаменте, поэтому изменение этих компонентов в первую очередь определяет границы.

Конкретными причинами смены ландшафтов являются:

постепенные зональные или секторные изменения климата,

резкие изменения высоты над уровнем моря,

смена экспозиции склона,

смены морфоструктур и связанные с ними смены коренных или четвертичных отложений.

Изменение или смена этих компонентов сопровождается изменением и других (всех) компонентов ландшафта. Но пространственные изменения и переходы разных компонентов ландшафта из одного состояния в другое проявляются по-разному. Так, изменеия характеристик состояния атмосферы (смена типов климата) происходит в пространстве постепенно и поэтому климатические границы расплывчаты. Изменения почв и биоценозов происходит по латерали как постепенно, так и резко, поэтому и почвенные и геоботанические границы могут быть как четкими, так и расплывчатыми, Геолого-геоморфологические границы преимущественно четкие.

При определении границ ландшафтов не следует забывать также, что все компоненты имеют рубежи, изменяющиеся во времени, причем у разных компонентов степень этой изменчивости различна.

Все это приводит к тому, что границы ландшафтов не линейны, а имеют определенную ширину, т.е. являются полосой, ширина которой сильно варьирует. Наиболее четкими являются границы, связанные с азональными факторами (выходами различных по петрографическому составу пород, уступами рельефа и т.д.), зональные границы более размыты.

Кроме латеральных границ, ландшафт как трехмерное тело имеет вертикальные границы в литосфере и тропосфере.

Относительно вертикальных границ существует теоретическое предположение согласно которому чем выше ранг геосистемы, тем больше его вертикальная мощность. Поэтому, условно вертикальную мощность фации определяют в 0,02-0,05 км, ландшафта - 1,5-2,0 км, ландшафтной провинции -3,0-5,0 км, а широтного пояса - 8-17 км. При этом границы ландшафта в атмосфере условно проводят там, где исчезает влияние данного ландшафта на атмосферные процессы. Но эти пределы в каждый данный момент меняются, к тому же свойства атмосферы зависят не только от подстилающей поверхности, но и от внешних причин. Поэтому поиски верхней границы вряд ли имеют практический смысл. К ландшафтам, бесспорно, относится слой тропосферы мощностью 30-50 м, иногда более, пронизанный наземными частями растений, где сказывается влияние растительности, а многие насекомые проводят большую часть жизни.

Нижние пределы ландшафта определяются глубиной, до которой прослеживается непосредственное взаимодействие компонентов ландшафта, и наблюдаются процессы трансформации солнечной: энергии, круговорот влаги, выветривание, активная геохимическая деятельность организмов, сезонная ритмичность процессов. Эти процессы выражены до следующих глубин: внутригодовые колебания температуры - 20-30 м, пределы проникновения кислорода - верхний уровень грунтовых вод, (наибольшая мощность зоны окисления - 60 м), мощность коры выветривания - до 100 м, основная масса живого вещества - микроорганизмы и беспозвоночные - сосредоточена в пределах первых десятков сантиметров. Некоторые грызуны проникают до глубин в 5-6 м, дождевые черви - до 8 м. Корни некоторых растений прорастают в материнскую породу на глубину до нескольких десятков метров. В целом, нижнюю границу ландшафта можно определить как нижнюю границу зоны гипергенеза.

3.Ландшафтно-геохимические системы

По уровням организации и тесноте связей среди геосистем выделяются элементарные и сложные (каскадные) системы.

Элементарные ландшафтно-геохимические системы (элементарные ландшафты). Территориальные единицы, из которых построена земной поверхности своего рода «атомы ландшафта» разными учеными назывались по-разному. У Б.Б. Полынова это был “элементарный ландшафт”, у И.В. Ларина -- “микроландшафт”, у Л.С. Берга и Н.А. Солнцева -- “фация”, у В.Н. Сукачева -- “биогеоценоз”. М.А. Глазовская такие единицы называет “элементарными ландшафтно-геохимическими системами” (ЭЛГС) и считает, что их целостность обеспечивается более тесными внутренними миграционными связями, чем между соседними элементарными системами. В дальнейшем мы будет употреблять термин “элементарный ландшафт”, в качестве главного критерия выделения которого Б.Б. Полынов предложил однородность почвы. По Б.Б. Полынову (1953) -- элементарный ландшафт в своем типичном проявлении должен представлять один определенный тип рельефа, сложенный одной породой или наносом и покрытый в каждый момент своего существования определенным растительным сообществом. Все эти условия создают определенную разность почвы и свидетельствуют об одинаковом на протяжении элементарного ландшафта развитии взаимодействия между горными породами и организмами.

Характерная особенность элементарного ландшафта состоит в том, что в нем нет каких-либо внутренних причин, ограничивающих его размеры. Отсюда критерий выделения элементарного ландшафта: при отнесении какого-либо участка земной поверхности к элементарному ландшафту необходимо учитывать возможность (хотя бы мысленную) распространения данного элементарного ландшафта на значительно большей территории (А.И. Перельман). Поэтому пятно солончака площадью 10 м2 является элементарным ландшафтом, так как известны солончаки размером в десятки и сотни раз больше. Элементарными ландшафтами являются такыр, ельник-зеленомошник на валунных суглинках, луговая степь на лёссах и т.д., размеры которых могут колебаться от квадратных метров до сотен и тысяч квадратных километров. Однако на земной поверхности встречаются образования, размеры которых ограничены самой их природой. Так, кочку на болоте нельзя представить увеличенной в сотни и тысячи раз (длиной в несколько километров). Это относится и к муравейнику, дереву, норе землероя. Такие образования Полынов предложил называть предельными структурными элементами ландшафта или деталями ландшафта. Они входят в состав элементарного ландшафта, который определяется Б.Б. Полыновым (1953) как “участок, на протяжении которого сохраняется не только тип, но и разность почвы или повторение таких сочетаний почв, которые обусловливаются сочетаниями определенных предельных элементов ландшафта”.

Наименьшая площадь, на которой размещаются все части элементарного ландшафта, именуется площадью выявления. Чем сложнее элементарный ландшафт, чем интенсивнее в нем протекает миграция химических элементов, чем больше видовое и прочее разнообразие, т.е. чем больше в нем информации, тем больше и площадь выявления. Поэтому наименьшие площади выявления характерны для пустынь без высшей растительности (шоровые солончаки, такыры), а наибольшие -- для лесных ландшафтов влажных тропиков с их огромным видовым разнообразием (биологической информацией). Площадь выявления -- это важная константа, имеющая большое значение для классификации элементарных ландшафтов.

Под мощностью элементарного ландшафта понимается расстояние от его верхней до нижней границы (рис. 1). Верхняя граница находится в тропосфере и определяется зоной распространения пыли земного происхождения (из данного или соседнего ландшафта), обитания организмов. Нижней границей в ряде случаев является горизонт грунтовых вод (включительно). Мощность элементарного ландшафта колеблется в значительных пределах и, в общем, подчиняется тем же закономерностям, что и площадь выявления: чем разнообразнее элементарный ландшафт, т.е. чем больше в нем информации и чем она сложнее, тем больше и мощность (мощность мала на такыре и велика в экваториальном лесу).

Вследствие миграции химических элементов элементарный ландшафт неоднороден в вертикальном направлении, что создает радиальную геохимическую структуру (ярусы), характеризующуюся рядом ландшафтно-геохимических коэффициентов (R-анализ). Не все ярусы имеются в каждом элементарном ландшафте. В некоторых из них отсутствует водоносный горизонт (т.е. он находится за пределами ландшафта), в других он совмещен с почвой (поймы, некоторые болота), в третьих, кора выветривания совмещена с почвой и т.д. Каждый ярус отличается от другого химическим составом. Более того, вертикальная дифференциация характерна и для отдельных ярусов. Так, горизонты одной и той же почвы обладают различным составом и различными физико-химическими условиями. Не менее дифференцирован и растительный покров, состоящий из ярусов (например, ярус мхов и ярус деревьев в тайге). Наиболее контрастна в вертикальном профиле ЭЛГС дифференциация подвижных форм химических элементов. Поэтому резкая дифференциация вещества и физико-химических условий по вертикали составляет характерную особенность элементарного ландшафта, его структуру.

Нетрудно убедиться, что структура тесно связана с информацией: чем сложнее структура ландшафта, чем больше в нем ярусов, горизонтов, природных тел, тем он разнообразнее, т.е. обладает большим количеством информации.

К числу морфологических признаков относится и окраска ландшафта. Она нашла многообразное отражение в искусстве, особенно в живописи. Однако в геохимическом отношении этот вопрос почти не разработан, хотя пути исследования были намечены А.Е. Ферсманом в книге “Цвета минералов” (1936) и других трудах.

По условиям миграции химических элементов Б.Б. Полынов выделил три основных элементарных ландшафта -- элювиальный, супераквальный (надводный) и субаквальный (подводный).

Элювиальный ландшафт приурочен к плоским водоразделам с глубоким залеганием грунтовых вод, не оказывающих заметного влияния на бик. Вещество и энергия в этом случае поступают из атмосферы и через атмосферу. Характерны прямые нисходящие водные связи. В элювиальных почвах происходит вмывание растворимых веществ и образование иллювиальных горизонтов. Каким бы плоским ни был водораздел, все же с него возможен смыв, в связи с чем в ходе своей истории почва постепенно теряет верхнюю часть горизонта А и почвообразовательные процессы глубже проникают в подстилающую породу. По образному выражению Б.Б. Полынова, “водораздельные почвы как бы разъедают эти водоразделы и снижают их превышение над базисом эрозии”. Если формирование ландшафтов продолжается в течение геологически длительного времени и вынос протекает непрерывно, то под почвой образуется мощная кора выветривания различного типа (латеритная, красноземная, каолиновая и т.д.). Элювиальные условия определяют жизненные формы организмов и их видовой состав.

Для субаквальных (подводных) элементарных ландшафтов характерен принос

материала с твердым и жидким боковым стоком: речной или озерный ил растет снизу вверх и может быть не связан с подстилающей породой. В субаквальных ландшафтах наблюдаются особые жизненные формы растений и животных и местами особые систематические группы. В водоемы поступают химические элементы с прилегающих водосборов, в первую очередь наиболее подвижные элементы, накопление которых типично для субаквальных ландшафтов. Местами поступает избыточное количество растворимых соединений, с которыми организмам приходится вести борьбу. Условия разложения остатков растений и животных в элювиальных и надводных ландшафтах различны; различны и получающиеся продукты (например, гумус и сапропель). Характерны обратные водные связи (положительные и отрицательные).

Надводные (супераквальные) элементарные ландшафты отличаются близким залеганием грунтовых вод. Последние оказывают существенное влияние на ландшафт, т.к. поставляют различные вещества, вымытые из коры выветривания и почв водоразделов. В супераквальных ландшафтах возможно значительное накопление химических элементов, обладающих наибольшей миграционной способностью. Примером супераквальных ландшафтов служат солончаки с аккумуляциями сульфатов, соды, хлоридов, нитратов и других солей. Поступление извне ряда химических соединений оказывает глубокое влияние на интенсивность и направление химических реакций, на внешние формы, анатомию и физиологию организмов, их общую массу. В супераквальных ландшафтах преобладают обратные водные связи.

Продукты выветривания и почвообразования элювиального ландшафта поступают с поверхностным и подземным стоком в пониженные элементы рельефа и влияют на формирование надводных и подводных ландшафтов. Поэтому последние именуются подчиненными. Ландшафты водоразделов, напротив, менее зависят от надводных и подводных ландшафтов, так как не получают от них химических элементов с жидким или твердым стоком. Поэтому элювиальные ландшафты водоразделов называются также автономными, их почвы и растительность образуют центр всего ландшафта.

Независимость автономных ландшафтов от надводных и подводных весьма условна, так как поймы и водоемы оказывают определенное влияние на ландшафты водоразделов через циркуляцию водяных паров, распространение туманов, перенос ветром различных соединений, содержащихся в воздухе, миграцию флоры и фауны с прибрежных участков на водораздельные и т.д. Поэтому автономность водоразделов понимается именно в смысле отсутствия поступления жидкого и твердого стока от надводных и подводных ландшафтов. Таким образом, различия между автономными (элювиальными), надводными и подводными ландшафтами заключаются в характере аккумулятивных процессов и водных связей: в автономных аккумуляция связана с поступлением веществ из горных пород и атмосферы, а в надводных и подводных еще имеет место поступление из грунтовых и поверхностных вод. Для автономных ландшафтов характерны прямые нисходящие водные связи, для подчиненных -- обратные Наряду с основными элементарными ландшафтами существуют многочисленные переходные формы, приуроченные к склонам, поймам рек и т.д. Помимо элювиальных (автономных) М.А. Глазовская различает трансэлювиальные (ландшафты верхних частей склонов), элювиально-аккумулятивные (нижних частей склонов и сухих ложбин), аккумулятивно-элювиальные (местных замкнутых понижений с глубоким уровнем грунтовых вод). Супераквальные ландшафты она делит на транссупераквальные и собственно супераквальные (замкнутых понижений со слабым водообменом), а субаквальные -- на трансаквальные (реки, проточные озера) и аквальные (непроточные озера).

Характерное для каждого геохимического ландшафта закономерное сочетание элементарных ландшафтов называется его геохимическим сопряжением. Это присущий геохимическому ландшафту тип обмена веществ, энергии и информации между элементарными ландшафтами.

4.Каскадные ландшафтно-геохимические системы

ландшафт фундамент абиотический

Природные системы с однонаправленными потоками вещества называют каскадными системами (Р. Чорли и Б. Кеннеди). Наиболее целостным проявлением свойств каскадной системы обладают водосборные бассейны, которые многими географами выдвигаются в качестве основных объектов не только гидролого-геоморфологической, но и физико-географической и ландшафтно-геохимической организации поверхности Земли. По М.А. Глазовской, каскадные ландшафтно-геохимические системы (КЛГС) -- это такие парагенетические ассоциации ЭЛГС, целостность которых определяется потоками вещества, энергии и информации от верхних гипсометрических уровней рельефа к нижним. Каскадные ЛГС весьма разнообразны по структуре, протяженности, типам функционирования, начиная от простых водосборных бассейнов малых рек и кончая бассейнами высоких порядков (Волги, Оби и др.).

Наиболее просто организованной каскадной системой является геохимическое сопряжение элементарных ландшафтов на склоне -- катена. Это не только топографический ряд почв и ландшафтов, но и отражение всех почвенных и склоновых процессов и явлений, взаимодействие которых образует более сложные системы, чем элементарные ландшафты.

Следующим по сложности уровнем каскадных систем являются водосборные бассейны. Каждая КЛГС (каскадные системы первого порядка) состоит как минимум из двух склоновых катен с общим днищем. Обычно число катен в каскадных системах первого порядка несколько больше (3--7). Речным бассейнам второго, третьего и более высоких порядков соответствуют КЛГС этих же порядков. В зависимости от закрытости или открытости аккумулятивных звеньев М.А. Глазовская выделяет каскадные системы рассеяния и концентрации. Последние она именует ландшафтно-геохимическими аренами.

Наиболее крупная каскадная система -- “континент -- океан”. Важная ее особенность -- локализация миграционных процессов в бассейнах крупнейших рек. По А.П. Лисицину, двенадцать рек мира с максимальными модулями твердого стока поставляют в океан около половины всего осадочного материала континентов, составляющего 18,5 млрд. т взвеси. Большая часть этих рек расположена во влажных тропиках. Основная масса взвешенного вещества осаждается на границе “река--море” в дельтах, авандельтах, на шельфе и у основания материкового склона. Так, одна из наиболее мощных систем «бассейн--дельта -- подводный конус» рек Ганга и Брахмапутры имеет подводную площадь бассейна более 2 млн. км2, протягиваясь в Индийский океан еще на 2--3 тыс. км, т.е. примерно на столько же, как на континенте. Ежегодно эти реки поставляют в океан 2177 млн. т взвешенного вещества, что составляет 2/3 стока рек бассейна Индийского океана. Эта система функционирует уже около 20 млн.лет и создала осадочную толщу мощностью до 16 км. После Ганга--Брахмапутры по объему твердого стока идут бассейны Хуанхэ и Амазонки.

5. История изучения ландшафтов

Своими корнями ландшафтоведение и геохимия ландшафта уходит в замечательные направления русской научной мысли, зародившиеся на рубеже ХХ столетия. Наука о ландшафтах связана с трудами великого В.В. Докучаева (1846--1903), с его системным подходом к природе земной поверхности, стремлением изучать связи между живой и неживой природой. Хотя необходимость изучения связей между отдельными частями географической среды возникла несколько тысяч лет назад, особая наука об этих связях могла сформироваться только в конце ХIХ в., когда развились геология, ботаника, зоология, гидрология и другие науки, изучающие отдельные части географической среды. Основы этой науки и были разработаны в конце XIX столетия В.В. Докучаевым в виде учения о зонах природы, в нашу эпоху превратившегося в науку о ландшафтах (ландшафтоведение). Эта наука создавалась представителями различных отраслей естествознания, но как бы ни складывалась их научная судьба, с какой бы отраслью науки они официально ни были связаны в начале своего творчества, в дальнейшем разными путями они приходили к выводу о необходимости изучения связей между отдельными явлениями природы и земной поверхности как единого целого.

Подобная эволюция взглядов характерна и для самого В.В. Докучаева -- геолога и почвоведа, почвоведов Б.Б. Полынова и Г.Н. Высоцкого, географа Л.С. Берга, геоботаника В.Н. Сукачева. Это явилось результатом не только субъективных способностей к научному обобщению, но и следствием объективной необходимости возникновения науки о ландшафтах, подготовленного всем предшествующим развитием естествознания, а также практической потребностью в этой науке.

Среди учеников Докучаева в Петербургском университете был и будущий основоположник геохимии В.И. Вернадский (1863--1945). Таким образом, и геохимия, и наука о ландшафтах в России родились в одной научной Докучаевской школе. Отсюда понятен интерес к ландшафтам у самого Вернадского, у его учеников и последователей. Ученик Вернадского, заложивший вместе с ним фундамент геохимии, А.Е. Ферсман (1883--1945) вплотную подошел к геохимии ландшафта. В работах 20--30-х годов он дал геохимическую характеристику пустынь, полярных областей, геохимическое объяснение окраски ландшафта. Однако эти работы не сопровождались разработкой единой методологии, новых методов исследования и не привели к созданию самостоятельного научного направления. Поэтому 20-е и более ранние годы относятся к предистории геохимии ландшафта. В собственной истории геохимии ландшафта можно выделить четыре этапа, первый из которых связан с деятельностью ее основа основателя -- Бориса Борисовича Полынова (1877--1953).

Полыновский этап. Это время становления геохимии ландшафта -- конец 20-х -- начало 50-х годов. Почва является “зеркалом ландшафта”, в ней осуществляется связь между “живой” и “мертвой” природой, и как природная система она родственна ландшафту. Детальное химическое изучение почвенных процессов всегда составляло одну из важных задач почвоведения, поэтому оно ближе всего стоит к геохимии ландшафта. Как и многие ученые, Б.Б. Полынов пришел к изучению ландшафтов от докучаевского почвоведения. В начале это были почвенно-географические исследования, которые, однако, скоро перестали удовлетворять ученого. Он стал искать новые пути в изучении ландшафтов и нашел их в геохимии. В 30-х годах Полынов приступил к разработке учения о ландшафтах на геохимической основе. Им установлено понятие “геохимический ландшафт” (1944--1946), дана геохимическая характеристика влажных субтропиков, зоны смешанных лесов, черноземных степей и, что самое главное, разработана методология нового научного направления, сформулированы его задачи, намечены оригинальные методы исследования.

Методологию геохимии ландшафта Полынов построил на сочетании докучаевского учения о зонах природы (ландшафтов) с учением В.И. Вернадского о геохимической роли живого вещества и представлениями А.Е. Ферсмана и В.М. Гольдшмидта о законах физико-химической миграции элементов в земной коре. Научным центром, где развивались полыновские идеи, был Почвенный институт им. В.В. Докучаева в Москве, в котором работал Б.Б. Полынов и его сотрудники (Е.И. Парфенова, Е.А. Ярилова, М.А. Бобрицкая, А.И. Троицкий и др.). Б.Б. Полынов руководил также исследованиями его учеников в Академии наук Казахстана (М.А. Глазовская) и Институте геологических наук АН СССР в Москве (А.И. Перельман). В это время геохимия ландшафта еще не получила признания в качестве особого научного направления и исследования проводились под флагом почвоведения, географии и геохимии.

В 1951 г. на географическом факультете МГУ А.И. Перельман впервые прочитал курс “Геохимия ландшафта”, в 1955 г. была опубликована его монография, в которой систематически излагались основы этого научного направления (“Очерки геохимии ландшафта”). В 1959 г. на факультете была создана кафедра, ныне носящая название “Геохимии ландшафтов и географии почв” (зав. кафедрой -- профессор М.А. Глазовская, с 1989 г. -- профессор Н.С. Касимов). С начала 60-х годов начался быстрый рост геохимии ландшафта, использование теории и методов этой науки в практике, особенно при геохимических поисках рудных месторождений. Появляются новые научные и методические обобщения М.А. Глазовской, А.И. Перельмана, В.В. Добровольского.

За рубежом исследования в области геохимии ландшафта в этот период не получили значительного распространения, но, судя по переводам трудов советских ученых в США, Польше, ГДР, Вьетнаме, Венгрии, Румынии и других странах, она привлекала внимание. В Канаде в Университете провинции Онтарио в 1971 г. под редакцией проф. Дж. Фортескью стал выходить специальный бюллетень, посвященный геохимии ландшафта.

С середины 70-х годов быстрый рост геохимии ландшафта в СССР и России связан с появлением новой области практического ее применения -- решением проблем охраны окружающей среды. Важно отметить, что теоретические и методические принципы, используемые при поисках руд, создали основу для быстрого внедрения ландшафтно-геохимических методов в науку об окружающей среде. Развитие геохимии ландшафта в это время происходит по пяти основным направлениям.

1. Развитие теории и методологии науки, совершенствование понятийного аппарата и классификации ландшафтов. Особое значение имели представления М.А. Глазовской о технобиогеомах -- территориях, обладающих сходной ответной реакцией на техногенное воздействие, а также о каскадных ландшафтно-геохимических системах. Было введено понятие о геохимических барьерах и технофильности (А.И. Перельман). Ряд показателей техногенной миграции элементов предложен Н.Ф. Глазовским. Н.П. Солнцева ввела понятие о геохимической совместимости природных систем и техногенных воздействий. Развиты представления о глобальном рассеянии микроэлементов (В.В. Добровольский), латерально-миграционной сопряженности ландшафтно-геохимических катен и дана их классификация), разработаны принципы геохимической систематики техногенных ландшафтов, выполнено экспериментальное и математическое моделирование процессов в ландшафтно-геохимических системах

2. Геохимия отдельных типов природных ландшафтов. Для осуществления фонового мониторинга природной среды необходимо знать закономерности естественных процессов миграции и концентрации химических элементов в природных ландшафтах, находящихся вне сферы локального техногенного воздействия, в том числе заповедных территорий. С этой целью были разработаны ландшафтно-геохимические основы фонового мониторинга природной среды, Кроме традиционного для геохимии ландшафта изучения микроэлементов начаты исследования закономерностей распределения в ландшафтах токсичных органических соединений, таких как полициклические ароматические углеводороды.

3. Историческая геохимия и палеогеохимия ландшафтов. Это направление связано с реконструкцией геохимических особенностей ландшафтов былых геологических эпох.

4. Геохимические поиски полезных ископаемых. Исследования в области поисковой геохимии позволили разработать принципы районирования территории по условиям проведения геохимических поисков, установить основные закономерности формирования вторичных ореолов рассеяния рудных месторождений в различных природных зонах, палеогеографических и палеогеохимических обстановках, разработать теорию геохимических барьеров, предложить критерии и методы оценки выявляемых при поисках руд геохимических аномалий, разработать принципы ландшафтно-геохимического картографирования и ряд других вопросов. Ландшафтно-геохимические исследования при поисках руд и разработанные при этом теоретические и методические вопросы показали их важное прикладное значение и выдвинули геохимию ландшафта в качестве одной из теоретических основ геохимических методов поисков полезных ископаемых, что зафиксировано в ряде инструктивных документов. Работы по применению методов геохимии ландшафтов в поисковой геохимии выполняются в настоящее время научными организациями и вузами, а также многими производственными геологическими объединениями и экспедициями.

5. Геохимия техногенных ландшафтов. Это направление получило особенно широкое развитие. Были разработаны методологические принципы изучения и систематики техногенных Получены новые данные о поведении многих химических элементов и соединений в сфере влияния различных техногенных источников, особенно при добыче нефти и угля в производстве цветных и черных металлов теплоэнергетики, начаты геохимические оценки экологического состояния городов, разработаны принципы прогнозного ландшафтно-геохимического районирования (М.А. Глазовская), оценки состояния ландшафтов в сфере радиоактивного воздействия, основы геохимии агроландшафтов, формируется ландшафтно-геохимическая информатика -- на геохимической основе создаются географические информационные системы (ГИС) городов (О.В. Моисеенков) и биосферных заповедников (ГИС Астраханского заповедника -- Н.С. Касимов, М.Ю. Лычагин). Исследования ведутся совместно с экологами, геохимиками, почвоведами, гигиенистами и другими специалистами в области наук об окружающей среде.

За рубежом следует в первую очередь отметить труды канадского профессора Д. Фортескью, книга которого “Геохимия окружающей среды” была переведена в СССР. Исследования по геохимии ландшафта проводятся также в Китае (Ван Минь Юань), Корейской Народно-Демократической республике, Монголии, Вьетнаме (Нгуен Ба-Линь, Транг-Куанг-Нгай), Болгарии (В. Великов, Р. Пенин).

6.Место геохимии ландшафта в системе наук

ландшафт фундамент абиотический

Геохимия ландшафта -- “пограничная наука”. С одной стороны -- это часть ландшафтоведения, занимающаяся изучением ландшафтов “на атомарном уровне”, т.е. процессов миграции и концентрации элементов в них. Но геохимию ландшафта можно рассматривать и как раздел геохимии. Ландшафтно-геохимический анализ охватывает все компоненты природной среды. Поэтому геохимия ландшафта, имея собственную теорию, методы и сферу приложения, в значительной степени опирается на теорию и практику смежных географических наук.

Кроме ландшафтоведения это география почв (катенарный подход, зонально-провинциальная дифференциация почвенного покрова, почвенно-географическое картографирование и районирование), биогеография (география растений, геоботаника), геоморфология (водосборные бассейны, склоновые процессы), палеогеография (эволюция природы в кайнозое), гидрология суши (гидрохимия, учение о стоке), климатология (микроклимат, водный и тепловой баланс, радиация, температура, осадки, испарение и др.), картография и геоинформатика (экологическое картографирование, географические информационные системы).

Занимаясь геохимическими аспектами проблемы взаимодействия природы и общества, геохимия ландшафта тесно связана и использует данные экономической географии, экономики (потоки сырья и готовой продукции, технологические циклы, размещение производства, экономическое районирование, эколого-экономические аспекты и др.).

В системе естественных наук геохимия ландшафта как пограничная наука занимает особое место по множественности и тесноте связей с другими фундаментальными науками и прежде всего геологией, почвоведением, биологией и, конечно, химией. Среди геологических наук геохимия ландшафта наиболее тесно связана с геохимией, биогеохимией, учением о рудных месторождениях, литологией, минералогией и гидрогеологией (рис. 6).

В теории и практике геохимии ландшафта широко используются научные представления и методы почвоведения, прежде всего химии почв, экологии почв, общего почвоведения. Занимаясь биогеохимическими циклами, воздействием загрязнения среды на живые организмы, геохимия ландшафта использует данные и методы экологии, биогеоценологии, физиологии растений, биохимии. Как справедливо отмечает В.В. Добровольский, в настоящее время разграничение биогеохимических, эколого-геохимических, почвенно-геохимических и ландшафтно-геохимических исследований весьма условно. Естественно, что для изучения и интерпретации химического состава компонентов ландшафта и межландшафтных потоков вещества геохимия ландшафта опирается на представления современной химии, прежде всего на строение атомов и молекул, периодический закон Д.И. Менделеева, физическую химию, основные концепции неорганической и органической химии и современные методы химического и физического анализа.

Размещено на Allbest.ru