Литогенная основа как фактор ландшафтной дифференциации.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 16Следующая ⇒

К литогениой основе ландшафта относят приповерхностную часть земной коры, находящуюся в пределах зоны гипергенеза, выветривания, т.е. эпигенетического преобразования горных пород под воздействием самого ландшафта. Введению этого термина мы обязаны Р.И. Аболину. Многие географы до сих пор считают литогенную основу ведущим фактором формирования ландшафта, определяющим его дифференциацию. Они утверждают, что литогенная основа независима от других компонентов ландшафта.

Литогенная основа — это горные породы и рельеф дневной поверхности, слагаемый ими.

Литогенная основа - производное, не только горных пород, но также гидроклиматических и биотических компонентов ландшафта. Под действием агентов выветривания (ветра, природных вод, перепада температур и др.) формируется кора выветривания - поверхностный слой земной коры, характеризующийся более рыхлой структурой, чем коренные породы, и измененным химическим и минералогическим составом. Плотные магматические, метаморфические и осадочные породы разбиваются трещинами и распадаются сначала на крупные обломки, затем на мелкозернистый и глинистый материал.

Снизу вверх в коре выветривания заметны четыре вертикальные зоны: 1) монолитная (скрыто трещиноватая), 2) глыбовая, 3) зернистая или мелкообломочная, 4) глинистая.

В процессе формирования кора выветривания проходит четыре стадии развития:

а) Накопления продуктов грубого механического разрушения с преобладанием физического выветривания;

б) Обизвестковывания и выноса легкорастворимых компонентов (серы и хлора);

в) Образования остаточных глин (каолинов) и выноса кальция, калия и магния;

г) Образования латеритов, сопровождающаяся накоплением оксидов железа, алюминия и кремния.

Зависимость от климата определяет широтную зональность в размещении коры выветривания. Наибольшая мощность коры выветривания (несколько десятков метров) наблюдается в тропиках, в условиях тектонического покоя, когда происходит длительное выравнивание рельефа. Теплый и влажный климат тропиков способствует повышенной интенсивности процессов химического выветривания, при котором происходит вынос из горных пород ряда подвижных элементов (Са, Мg, Na, К и др.) и относительное их обогащение менее подвижными (Fе, Аl, Тi, Zr и др.) с образованием, главным образом, ферралитной и силикатной кор выветривания. В условиях резко континентального и сурового климата пустынь, высокогорий и полярных областей (с широким развитием процессов физического выветривания) формируются преимущественно обломочные коры выветривания малой мощности (первые метры).

Велика значимость вещественного состава горных пород литогенной основы в ландшафте. На горных породах разного состава в одной и той же природной зоне (подзоне) обычно формируется разная растительность. Так, в лесной зоне Восточно-Европейской равнины на моренах преобладают еловые леса, на песках - сосновые, на карбонатных породах - широколиственные или широколиственно-хвойные. Широко известна классификация пустынь по характеру слагающих горных пород: песчаные, глинистые, лессовые, каменистые и т.п.

Одновременно с изменением вещественного состава и физико-химических свойств горных пород выветривание создает самые разнообразные формы рельефа (мезо- и микроформы). Рельеф этот получил название скульптурного. Формы скульптурного рельефа - долины рек, балки, скалы и др.

В формировании скульптурного рельефа принимает участие биота. Например, ее деятельность заключается в постройке кораллами береговых рифов и целых островов, бобры своей работой создают плотины на реках, грызуны воздействуют на литогенную основу в зоне степей и полупустынь, создавая бугорково-западинный микрорельеф. Растительный покров также влияет на литогенную основу, являясь ее фиксатором. В последнее время возросло влияние человека на рельеф.

Из вещества литогенной основы образуется минеральная часть почв, обеспечивающая растения элементами питания. Она дает также ионный сток (сток растворов) и твердый сток поверхностных и подземных вод. Воздушные массы также включают частицы твердого вещества в виде пыли. Таким образом, литогенная основа как бы пронизывает все другие компоненты. Она образует нижний горизонт геосистемы, ее жесткий фундамент.

В пределах литогенной основы действуют все три природных энергетических фактора: земное тепло, солнечная радиация и гравитационная сила. Внутриземное тепло поступает в ландшафт, главным образом, в вулканических областях. Солнечная радиация в ранние геологические эпохи преобразовалась в полезные ископаемые органического происхождения (каменный уголь, газ, нефть, торф, горючие сланцы) и является в настоящее время основной энергетической базой для развития человечества.

Гравитационная энергия проявляется через рельеф земной поверхности и обусловлена неравномерными тектоническими поднятиями и опусканиями земной коры. В конечном счете, каждый ландшафт приобретает в своем рельефе тот или иной потенциал гравитационной энергии. Он очень велик в горных областях, слабо выражен на возвышенных равнинах и очень мал на низменностях. Этот гравитационный потенциал реализуется в виде поверхностного стока, эрозии, осыпей, обвалов, оползней, селей, снежных лавин и других процессов. В результате гравитационные силы обеспечивают в ландшафтах многие процессы переноса вещества из одних геосистем в другие.

Очень велика информационная значимость литогенной основы в ландшафте. Неоднородность горных пород, тектонических структур, а также расчлененность рельефа сильнейшим образом влияют на дифференциацию геосистем в пространстве. Многие локальные, региональные и даже планетарные геосистемы (от мелкой западины, оврага и балки до целых континентов и субконтинентов) обязаны своим обособлением литогенной основе. Чем более неоднородно геологическое строение, тем более дробно расчленен рельеф, тем сложнее пространственная структура ландшафта.

Литогенная основа - важнейший дифференцирующий компонент ландшафтной оболочки и более мелких структурных подразделений.

Литогенная основа вместе с тем наиболее устойчива, инерционна во времени по сравнению с другими компонентами. Например, в центральной части Восточно-Европейской равнины в течение голоцена рельеф и геологическое строение почти не менялись, а климат, растительность, почвы и животный мир изменялись неоднократно. Они вынуждены были всякий раз при новой климатической эпохе подстраиваться к жесткому каркасу литогенной основы в своей пространственной изменчивости. Можно сказать, что литогенная основа является исторической памятью ландшафта и играет ведущую роль в пространственной организации геосистем.

2. Воздушные массы и климат.

В состав ландшафта входит только нижняя часть атмосферы, мощностью от нескольких десятков метров примерно до 200 м. Но ландшафтные границы в воздушной среде являются изменчивыми и неопределенными и поэтому компонентом ландшафта обычно считается лишь определенная совокупность свойств и процессов атмосферы, называемая климатом.

Очень важен вещественный состав воздушных масс. Наличие углекислого газа необходимо для фотосинтеза зеленых растений. Наличие кислорода необходимо для дыхания всех представителей живой природы, для процессов окисления, минерализации органических остатков. Воздушные массы переносят парообразную влагу, пыль, пыльцу, споры и семена растений, легкорастворимые соли с поверхности солончаков в большом объеме и на значительные расстояния. Так, пыль и соли со дна Арала достигают горных ледников Средней Азии, а песок Сахары - лесов Амазонии. Воздушными потоками загрязняющие вещества разносятся на большие расстояния, что, с одной стороны, является фактом положительным, т.к. в этом проявляется способность атмосферы к самоочищению, а с другой стороны - отрицательным, т.к. удаленность от места поступления загрязнителей не является гарантией их отсутствия в воздухе.

Таким образом, воздушные массы способствуют поддержанию вещественно-энергетических связей между ландшафтами. И если литогенная основа работает преимущественно на пространственную дифференциацию геосистем (дискретность), то воздушные массы — на их интеграцию (континуальность).

Воздушные массы с их переносом вещества и энергии обеспечивают влияние внешней среды на ПТК. Через атмосферу в природные геосистемы поступает лучистая энергия Солнца — главный энергетический фактор, обеспечивающий их функционирование. Благодаря солнечной радиации формируется тепловой режим атмосферы, идут испарительные процессы, образуются облака и выпадают осадки, тают снега и льды и т.д. Неравномерный нагрев воздуха приводит к возникновению циркуляции атмосферы - перемещению воздушных масс, образованию циклонов и антициклонов, конвективным процессам.

Климат как компонент ландшафта играет большую роль в дифференциации ландшафтной оболочки, а также влияет практически на все другие компоненты ландшафта.

Известный советский климатолог С.П. Хромов показал, что деление климата на категории различного территориального масштаба непосредственно вытекает из подразделения самих географических комплексов на таксономические единицы разного порядка. За основную климатологическую единицу С.П. Хромов принял климат ландшафта, который предложил называть просто климатом. Климат урочища, представляющий собой особую локальную вариацию климата ландшафта, есть местный климат, а климат фации - микроклимат. Выделяют еще макроклимат - совокупность климатических черт данной географической зоны или области.

Полное представление о климате ландшафта складывается из двух составляющих:

а) фонового климата, отражающего общие региональные черты; б) совокупности локальных климатов, присущих различным фациям и урочищам.

Разнообразию природных условий и ландшафтной дифференциации способствуют такие составляющие климата, как количество поступающего на земную поверхность тепла (инсоляция), а также соотношение тепла и влаги.

Различия в количестве поступающей на земную поверхность солнечной радиации и основные черты атмосферной циркуляции позволили выделить следующие климатические пояса (по Б.П. Алисову): экваториальный, 2 субэкваториальных, 2 тропических, 2 субтропических, 2 умеренных, субарктический, субантарктический, арктический и антарктический. Таким образом, количеством тепла, выраженным величинами годового радиационного баланса, определяется широтная дифференциация геосистем самого высокого уровня.

Долготная дифференциация определяется сезонными различиями в количестве тепла и влаги на земной поверхности, связанными со степенью континентальности климата.

Величиной увлажнения определяются зональные типы ландшафтов (табл. 1). Важнейшим показателем величины увлажнения является коэффициент увлажнения (К=О/И) - соотношение между количеством выпадающих осадков (О) и испаряемостью (И). Испаряемость — это то количество воды, которое могло бы испариться с поверхности в данных климатических условиях при неограниченном запасе влаги.

Таблица 1

Зависимость формирования ландшафтных зон от коэффициента увлажнения (по Н.Н. Иванову)

Коэффициент увлажнения, его характеристика	Климатические пояса
	Умеренный	Субтропический и тропический
К > 1, 5 избыточное	тундра	влажные леса
К = 1.0-1, 5 достаточное	тайга леса	переменно влажные леса
К = 0.6-0.99 умеренное	лесостепь	сухие леса
К = 0.3-0, 59 недостаточное	степь	саванна
К =0.1 3-0.29 скудное	полупустыня	полупустыня
К < 0.12 ничтожное	пустыня	пустыня

Еще один показатель величины увлажнения, который определяет границы природных зон - радиационный индекс сухости был предложен М.И. Будыко. Радиационный индекс сухости (С) рассчитывается по следующей формуле:

С = R/OL,

где R — годовой радиационный баланс; O - годовая сумма осадков; L - скрытая теплота парообразования.

При C < 0, 45 климат будет избыточно влажным (приход тепла к почве за счет радиационного баланса намного меньше, чем это нужно было бы для испарения выпавших осадков). При C от 0, 45 до 1, 00 климат называется влажным, при C от 1, 00 до 3, 00 -недостаточно влажным, при C > 3, 00 - сухим.

Изучение изменения величины радиационного индекса сухости по разным географическим зонам показало, что как в умеренных, так и в тропических широтах в зонах наивысшей продуктивности биомассы его значение находится в пределах 0, 8-1, 0. Такие условия увлажнения для жизнедеятельности растений благоприятны. При удалении от зон с оптимальными условиями, когда увлажнение избыточно или недостаточно, уменьшается продукция живой массы вещества.

3. Природные воды и сток.

Природные воды как компонент ландшафта представлены крайне многообразными формами и находятся в непрерывном круговороте, переходя из одного состояния в другое. В.И. Вернадский рассматривал природные воды как своеобразные минералы и разработал их классификацию с учетом физического состояния (газообразная, жидкая, твердая вода), концентрации солей (пресные, соленые, рассольные), характера водовместилищ (воды озерные, болотные, речные).

Разнообразие природных вод тесно связано с ландшафтом. В каждом ландшафте наблюдается закономерный набор водных скоплений (текучих вод, озер, болот, грунтовых вод) и все их свойства (режим, интенсивность круговорота, минерализация и др.) зависят от соотношения зональных и азональных условий, от внутреннего строения самого ландшафта, от состава его компонентов. Твердая форма воды - лед и снег - может рассматриваться как особый (временный, сезонный либо постоянный) компонент геосистемы. Cегодня в пределах географической оболочки выделяют гляциосферу, криосферу.

Жидкая форма воды в природных геосистемах - главный посредник всех процессов обмена веществом между природными компонентами. Растения усваивают питательные элементы из почвы в виде водных растворов.

Водными потоками под влиянием гравитационных сил переносится определенная часть твердого вещества от одной геосистемы к другой, идет миграция химических элементов как по вертикали, так и по горизонтали.

Важнейшей характеристикой природных вод в функционировании геосистем является их сток. Поверхностный сток - мощный фактор перераспределения вещества между геосистемами. Так же как и движущиеся воздушные массы, он благоприятствует интеграции геосистем, поддерживает их открытый характер.

Водная миграция химических элементов в разных ландшафтах и природных зонах приводит к удалению некоторых из них или, напротив, к накоплению в почвах.

Сток играет большую роль в склоновых процессах, осуществляя линейную эрозию и плоскостной смыв. Транспортируя смытые частицы, сток перераспределяет и дифференцирует материал не только по механическому, но и по химическому составу. Смывая продукты вывет- ривания со склонов, изменяет условия почвообразования и произрастания растений. Водный сток - основной фактор формирования различных типов поверхностных отложений - аллювия, проллювия, делювия и т.д. С помощью воды происходит физическое и химическое выветривание горных пород в ландшафте, формируется кора выветривания.

Стоку как географическому фактору большое значение придавали многие географы. Необходимо также отметить, что на режим стока влияет человек путем создания гидротехнических сооружений.

Сток природных вод в свою очередь служит лишь звеном еще более сложного процесса - влагооборота. Через этот процесс природные воды как компонент геосистем взаимодействуют в наибольшей степени со всеми остальными компонентами.

Влагооборот является замкнутым процессом водообмена между водным пространством (гидросферой), воздухом (атмосферой) и земной корой (литосферой). Вода под действием солнечного тепла испаряется с поверхности океана и переносится воздушными потоками, при понижении температуры конденсируется, и благодаря силе тяжести выпадают осадки. Попав на сушу, она питает почву, растения и затем стекает в водоемы и вновь испаряется.

Природные воды (поверхностные и подземные) — непременный участник (посредник) в подавляющей части процессов функционирования природных геосистем, поэтому признаны компонентом критическим, играющим одновременно как дифференцирующую, так и интегрирующую роль в ландшафтной оболочке, придают геосистемам открытый характер.

Вместе с литогенной основой и воздушными массами природные воды в совокупности образуют одну из подсистем ландшафта - геому.

4. Почва как компонент ландшафта.

Тесная взаимосвязь всех составляющих частей природы на поверхности суши получила свое выражение в почве - особом природном образовании. В.В. Докучаев, основоположник почвоведения, сформулировал понятие о почве как вполне самостоятельном естественно-историческом теле, " зеркале" ландшафта, которое является продуктом деятельности грунта, климата, растительных и животных организмов, возраста страны, рельефа местности. Сюда же относятся природные воды и хозяйственная деятельность человека.

Кратко остановимся на факторах почвообразования.

1. Грунты или почвооброзующие породы представляют субстрат, на котором происходит формирование почвы. Грунты состоят из минеральных компонентов, участвующих в процессе почвообразования, и изменяют состав почвы. Например, в условиях хвойно-лиственных лесов обычно формируются дерново-подзолистые почвы, но если в пределах лесной зоны почвообразующие породы содержат большое количество карбонатов кальция, то образуются серые лесные почвы.

2. Климат. С климатом связано обеспечение почвы энергией (теплом) и в значительной мере водой. От годового количества тепла и влаги, особенностей их суточного и сезонного распределения зависит развитие почвообразовательного процесса. Климат оказывает влияние на почву и косвенно, через биологические процессы.

3. Растительные и животные организмы играют в почвообразовании ведущую роль. Почвообразование началось на Земле только после появления жизни. Растения в процессе своей жизнедеятельности синтезируют органическое вещество и определенным образом распределяют его в почве. Микроорганизмы - разлагают органические остатки и синтезируют содержащиеся в них элементы в соединения, поглощаемые растениями. Животные организмы многократно перерывают почву, перемешивают ее, способствуют аэрации, обогащают почву продуктами своей жизнедеятельности.

4. Особый фактор почвообразования - время. Все процессы, протекающие в почве, совершаются во времени. Чтобы сформировалась почва определенного типа, требуется время, со временем происходит эволюция почв.

5. Рельеф. Влияние рельефа сказывается главным образом на перераспределении влаги и тепла, которые поступают на поверхность суши. Значительные изменения высоты местности влекут за собой изменение температур, количества осадков. Большое значение для перераспределения солнечной энергии имеет экспозиция склона.

6. Почвенно-грунтовые воды. В воде происходят многочисленные химические и биологические процессы. Воды обогащают почву химическими соединениями.

Почва - продукт функционирования ландшафта. Вне ландшафта почва сформироваться не может, поэтому, чтобы изучить и понять почву, нужно изучить ландшафт в целом. В ландшафтных исследованиях обращают внимание на морфологический профиль почв, механический состав отдельных генетических горизонтов, их оструктуренность, водно-физические свойства и т.д.

Почва обладает особым свойством - плодородием. Плодородие почв (содержание гумуса, азота, фосфора, калия, микроэлементов) - отражение их биоэнергетического потенциала. В зависимости от плодородия почв в ландшафтной экологии различают несколько категорий местообитаний по трофности (трофотонов). Для лесных ландшафтов средней полосы России предложена следующая классификация трофотонов:

1. Олиготрофные - бедные питательными элементами - боры на флювиогляциальных и эоловых песках с подзолистыми иллювиально-железистыми почвами.

2. Мезотрофные - средние по плодородию - ельники на дерново-подзолистых почвах на покровных суглинках и морене.

3. Эвтрофные - богатые питательными элементами - хвойно-широко-лиственные и широколиственные леса на серых лесных почвах, подстилаемых лессовидными суглинками.

4. Мегатрофные - очень богатые питательными элементами - дубравы на дерново-карбонатных почвах, пойменные дубравы на аллювиальных дерново - карбонатных почва.

Усиливается преобразование почвы в результате деятельности общества. При интенсивной химизации сельского хозяйства происходит стерилизация почв. Из биокостной подсистемы ландшафта она все больше превращается в костную, бедную жизнью. Человек изменяет почву в соответствии со своими потребностями. Формируются особого рода почвы - техноземы.

5. Растительный и животный мир.

Растительный и животный мир как компонент ландшафта играет огромную определяющую роль как в ландшафтной оболочке в целом, так и в самих ландшафтах более мелкого ранга. Растительность превращает солнечную энергию в биологическую.

Один из самых важных природных процессов в ландшафтах обеспечиваемый растениями, - фотосинтез — процесс образования растительного органического вещества из углекислого газа атмосферы и воды с использованием солнечной энергии. В течение истории Земли растения трансформировали состав земной атмосферы, обогатив ее кислородом.

Наряду с синтезом органического вещества происходит его разложение - распад органических структур на составные части, включая питательные вещества с выделением энергии - в этом биота тоже играет определяющую роль.

Биота осуществляет также весьма эффективное управление потоками и концентрацией биогенных элементов, определяет устойчивость глобальных биогеохимических циклов. Посредством транспирации (наряду с обычным испарением) играет роль насоса, перекачивающего воду выпавших на землю осадков обратно в атмосферу.

Большое значение имеет биота в выветривании (разрушении) горных пород и образовании почв. Биогенное происхождение имеет значительная часть осадочных горных пород.

В современных ландшафтах биота служит наиболее активным компонентом. Она вовлекает в круговорот неорганическое вещество и создает биомассу, трансформирует солнечную энергию и накапливает ее в органическом веществе.

По характеру и роли в функционировании геосистемы биота расчленяется на продуцентов, консументов и редуцентов.

Продуценты - это зеленые растения, которые путем фотосинтеза образуют фитомассу. За год они создают около 164 млрд. т фитомассы. Определенная часть ее поедается консументами - животными, питающимися живой растительной массой (это копытные, некоторые птицы, грызуны и т.д.). За счет травоядных существует другая группа консументов - хищники.

Редуценты (микроорганизмы, беспозвоночные) выполняют чрезвычайно важную роль - разложения и минерализации мортмассы. Редуценты почти незаметны для наблюдателя, но их работа крайне важна - они " санитары". По массе редуценты составляют около половины биомассы земного шара, т.е. примерно столько же, сколько продуценты и консументы, вместе взятые.

Биота - мощный носитель ландшафтной информации, наиболее тонко отражающий все ее свойства. Разнообразие биоты - ценнейшее достояние земной природы.

Прежде чем ставить точку в характеристике роли компонентов геосистем, необходимо разобраться, какой же компонент ландшафта является ведущим.

Некоторые географы пытались разделить компоненты ландшафта на " ведущие" и " ведомые", " сильные" и " слабые". Известен из таких построений " ряд Солнцева", в котором компоненты размещены от самых сильных до самых слабых: геологическое строение - рельеф - климат - воды - почвы - растительность - животный мир. По Солнцеву, литогенная основа - ведущий фактор, а животный мир слабый и зависящий от всех остальных.

Выше упоминалось деление природных компонентов на геому, биоту и биокостное тело - почву. Есть и другая группировка компонентов по их специфическим функциям в геосистеме

1) инертные (минеральный субстрат и рельеф), представляющие собой " фиксированную основу геосистемы";

2) мобильные (водные и воздушные массы, сложенные веществом, у которого силы молекулярного сцепления относительно слабы), выполняющие в системе обменные и транзитные функции;

3) активные, к которым относится биота, выступающая как важнейший фактор саморегуляции, восстановления и стабилизации геосистем.

Правда, непонятно, куда при такой группировке поставить почвы.

В.Б. Сочава считал по-другому: тепло, влага и биота - критические компоненты геосистемы, т.к. они определяют ее энергетику и динамику.

В.И. Вернадский, не отрицая роли абиогенных компонентов биосферы, считал живое вещество важным ландшафтообразующим фактором.

Абиогенные компоненты в известном смысле выступают в геосистеме как первичные по отношению к биоте 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. В современных ландшафтах биота служит наиболее активным компонентом. Она вовлекает в круговорот неорганическое вещество и создает биомассу, транспортирует солнечную энергию и накапливает ее в органическом веществе.

Итак, каждый компонент ландшафта по-своему ценен и незаменим. Между компонентами существует настолько тесная взаимосвязь, что каждый из них является продуктом внутреннего взаимодействия, а кроме того, воздействия внешних по отношению к ландшафту факторов. Поэтому ни климат, ни литогенная основа не являются ведущими факторами дифференциации. А такими факторами являются неравномерный приток солнечной энергии, вращение Земли, циркуляция атмосферы, тектонические движения.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒