Глава II. Динамика и развитие ландшафта

ДИНАМИКА ЛАНДШАФТА

Ландшафту, как всякой материальной системе, свойственно изменение, источником которого является борьба внутренних и внешних противоположностей. Изменение ландшафта, которое совершается в рамках единой структуры и не приводит к его качественному преобразованию, называется динамикой ландшафта. Изменение, которое сопряжено с появлением качественно новых связей и функций и в итоге с перестройкой структуры ландшафта, называется развитием (эволюцией) ландшафта. Динамические изменения характеризуются периодичностью и обратимостью, а эволюционные — направленностью и необратимостью. Такое деление изменений в ландшафте условно, так как абсолютно об­ратимых изменений в природе не бывает: после каждого ритмиче­ского изменения возвращение к прежнему состоянию происходит с большим или меньшим отклонением. Накопление "отклонений" подготавливает преобразование структуры и эволюцию ландшафта. Следовательно, движение (изменение) ландшафтов имеет ритми­ческий и поступательный характер. Изменения в ландшафте идут по отдельным ритмам, которые можно сравнить с витками спира­ли. Каждый новый виток продвигает природный территориальный комплекс в поступательном движении.

Динамические изменения в ландшафте вызываются совокуп­ностью процессов, протекающих внутри него благодаря устойчивости. Устойчивость ландшафта — свойство сохранять структуру и характер функционирования под влиянием внешних (природных и антропогенных) воздействий. Устойчивость — это период относительного покоя ландшафта, при котором наблюдает­ся обратимость процессов и временных изменений его структуры. Это позволило В.Б. Сочаве считать ландшафт саморегулирующейся системой. Саморегуляция —свойство ландшафта в процессе функ­ционирования сохранять на определенном уровне типичные состоя­ния, режимы и связи между компонентами. "Механизмом' саморе­гуляции служит характер интенсивности внутренних связей и обра­зование новых.

Динамические изменения выражаются определенной направлен­ностью функционирования ландшафта и его морфологических час­тей. Перемещение, обмен и трансформация вещества и энергии в ландшафте и его морфологических частях носят цикличный харак­тер. Каждый цикл имеет свою продолжительность во времени. Вы­деляются суточные, сезонные и многолетние (разной продолжи­тельности) циклы. В период циклов осуществляется круговорот и трансформация солнечной энергии, влагооборот, газооборот и газообмен, миграция химических элементов, биологический мета­болизм и т.д. Например, могут быть ночные и дневные динамиче­ские фазы в суточном цикле, осенние, зимние, весенние и летние — в сезонном цикле и т.д. При этом ландшафт и его морфологические части приобретают свойства, которые зависят от динамической фа­зы того или иного цикла и выражаются в определенном состоянии. Эти состояния природных территориальных комплексов представ­ляют собой временную структуру ландшафта. Последняя обрати­ма во времени.

Суточные фазы природных процессов связаны с резкой сменой световых и зависящих от них термических условий, вызванных вращением Земли вокруг своей оси. Солнечная энергия — основа энергетического баланса природных комплексов — служит причи­ной целого ряда природных явлений. Изменение количества лучис­той энергии отражается на температуре и влажности воздуха, а через эти метеорологические элементы — и на других компонен­тах ландшафта.

Суточная ритмичность свойственна процессам выветривания, разрушения и перемещения горных пород. Изменение движения воздуха в ландшафте зависит также от смен в режиме инсоляции. Испарение и конденсация влаги, выделение и поглощение кисло­рода и углекислого газа растениями и животными, жизненные функции живых организмов и другие процессы подчинены суточ­ным ритмам. Изменения, характерные для всех компонентов ланд­шафта и более мелких ПТК, имеют определенные динамические фазы и соответствующие им суточные состояния структуры комп­лексов. Все это предопределяет суточный характер функциониро­вания ПТК. Н.Л. Беручашвили суточные состояния структуры и особенности функционирования ПТК предложил называть стексами. Закономерную смену стексов на протяжении суток он име­нует поведением геосистем (ландшафта, урочища, фации).

Сезонные циклы в динамике природных явлений связаны с по­ложением Земли относительно Солнца и наклоном земной оси. Это обусловливает различия в поступлении солнечной энергии по сезонам года. Процессы, которые определяют сезонную структуру, функционирование ландшафтов и их морфологических частей, зависят от количества солнечной энергии и характера направлен­ности ее изменений. Летом, когда количество энергии максималь­ное в ландшафте, процессы протекают интенсивно. Зимой, наобо­рот, минимальный энергетический запас приводит к затуханию функций ландшафта и даже к их прекращению. Весной и осенью ландшафты получают одинаковое количество солнечной энергии, но весной изменения идут в сторону ее увеличения, а осенью — в сторону уменьшения. Сезонные изменения на компонентах ланд­шафта проявляются резче, чем суточные. Они выражаются не толь­ко в определенной последовательности от сезона к сезону, но и в средней продолжительности.

Продолжительность суточных и сезонных фаз не постоянная величина, она колеблется в зависимости от изменений солнечной активности. Колебания солнечной активности создают условия для динамики ландшафта по многолетним циклам.

Вопросы динамики лучше разработаны применительно к мор­фологическим единицам ландшафта, которые доступны стационар­ному исследованию (геохимические и геофизические процессы).

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ И ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫВ ЛАНДШАФТАХ

Идеи В.И. Вернадского о взаимодействии и взаимообусловлен­ности организмов и среды, об их геохимической взаимосвязи полу­чили дальнейшее развитие и географическую трактовку в учении о геохимии ландшафтов, созданном Б.Б. Полыновым. Согласно Б.Б. Полынову, геохимический ландшафт — участок земной поверх­ности, отличающийся особенностями миграции химических эле­ментов, которые вызваны комплексом взаимосвязанных и взаимо­обусловленных природных факторов и процессов. Водоразделы, склоны, долины, водоемы — это не отдельные, изолированные друг от друга участки земной поверхности, а части, взаимосвязанные между собой в едином процессе миграции и сопряжения хими­ческих элементов.

Геохимический ландшафт — тот же географический ландшафт, но рассматриваемый под углом зрения миграции химических элементов.

Геохимическое изучение ландшафта имеет ряд аспектов при­кладного значения, в частности, в проведении поисков полезных ископаемых, в решении вопросов, связанных с охраной природных комплексов от химического загрязнения, здравоохранением, сельским хозяйством, организацией культурных ландшафтов.

Применяя сопряженный анализ продуктов выветривания горных пород, почв, растительности, поверхностных и грунтовых вод, можно определить элементы, мигрирующие и накапливающиеся в ландшафте, их качественное и количественное соотношение в отдельных разновидностях. Основным источником вещества для ландшафта служат лито-, гидро- и атмосфера. Известно 104 химических элемента и более 40 элементарных частиц. Опреде­ление среднего химического состава литосферы начато в конце Х1Хв. американским ученым Ф.У. Кларком. По предложению А.Е. Ферсмана единица среднего содержания элемента получила название кларка. Подсчеты А.Е. Ферсмана и А.П. Виноградова показали, что в литосфере наиболее распространены кислород — 47 % ее веса, кремний — 29,5, алюминий — 8, железо — 4,65, каль­ций — 2,9, натрий — 2,5, калий — 2,5, магний — 1,87. Эта группа элементов (более 99 %) имеет высокие кларки и образует основ­ную массу горных пород, почв, вод и организмов. Все остальные элементы составляют менее 1 % земной коры. Они делятся на редкие (кларки меньше 0,01 %) и рассеянные (обладают очень низ­кими кларками и не способны к концентрации — радий, кадмий, ин­дий и др.). Тем не менее редкие и рассеянные элементы играют исключительную роль в образовании горных пород, месторождений полезных ископаемых и жизненных процессах, протекающих в биосфере. Элементы, активно мигрирующие в почвах и природных водах и определяющие характерные черты ландшафта, получили название типоморфных. Главные из них—81, А1,Н, Ха, С, С^М^ЗО^.

Миграция типоморфных элементов накладывает яркий отпеча­ток на почвы и местные воды, растительный покров и связывает все "черты ландшафта" между собой крепкой обратимой связью. Так, в черноземных степях типоморфным элементом является кальций, характерный для местных вод, почв и коры выветрива­ния, всегда богатых СаСО₃, организмов (высокое содержание Ca определяет прочность скелета и т.д.); в таежных болотах — Fe; в солончаках — Nа, Cl, S и т.д.

Познание миграции и накопления химических элементов при различных физико-географических условиях — важнейший аспект при изучении химических свойств ландшафта и его составных частей. Миграция химических элементов —это то общее, что связы­вает компоненты ландшафта.

Развивая идеи Б.Б. Полынова о многообразии миграций, А.И. Перельман в зависимости от формы движения материи, с которой связано перемещение атомов, предложил разделить миг­рацию на виды: механическую, физико-химическую (водная и воздушная), биогенную и техногенную.

Механическая миграция подчиняется законам механики — перемещение материальных систем от мест более высоких к мес­там более низким. Соответственно этому происходит механическая и химическая дифференциация элементов и их содержаний в коре выветривания, их миграция и аккумуляция. Механическая мигра­ция зависит прежде всего от величины частиц минералов и пород, их плотности, скорости движения вод, ветра. Географический ареал миграции химических элементов тем шире, чем они подвиж­нее и чем благоприятнее географические, физико-химические и биологические условия их перемещения. Наиболее широким ареа­лом аккумуляции характеризуются типы кремнезема и полутор­ных окислов железа, алюминия, наиболее узким — нитраты, хлори­ды и сульфаты, приуроченные главным образом к засушливым областям. Промежуточное положение занимают карбонаты каль­ция, магния и натрия. Ведущим фактором как в образовании гео­химической однородности, так и геохимической контрастности в пределах одной и той же ландшафтной зоны является рельеф. В условиях расчлененного рельефа механическая денудация значи­тельно опережает химическую.

Физико-химическая миграция определяется законами физики и химии и осуществляется в природных водах или атмосфере. Большинство химических элементов мигрирует в водных растворах в виде ионов, зависящих от растворимости солей, pH, окислитель­но-восстановительного потенциала. С перечисленными процессами связано формирование вторичных минералов и различных типов коры выветривания. Геохимические процессы обусловливают щелочно-кислотные свойства водных растворов в ландшафте, сте­пень минерализации и ионный состав почвенных, грунтовых, речных, озерных вод, состав обменных катионов в почве, соотношение между выносом и накоплением в ней гумусовых веществ и т.д.

Важным геохимическим показателем различных природных зон служат типоморфные элементы, они определяют химические свойст­ва растворов. В тундре химические процессы ослаблены, первичные материалы мало изменяются. С типоморфными элементами Н и Ре связана высокая кислотность почвенных растворов. В тайге геохи­мические процессы протекают при активной роли органических (гумусовых) кислот, преобладает нисходящее движение раство­ров, интенсивно выносятся кальций, магний, натрий и другие элементы, образуется сиаллитная (от Si и Аl) кора выветривания, состоящая главным образом из смеси гидритов SiO₂, Аl₂O₃, Fe₂О₃ и их производных - алюмо- и ферросиликатов. Основной типоморфный ион в тайге Н обусловливает кислую среду, недо­статок кальция в почвах. В степной зоне наблюдается чередование нисходящих и восходящих токов в почвогрунте, типоморфным элементом является кальций, который определяет нейтральную или слабощелочную реакцию почвенных растворов и т.п. Таким образом, гидрохимической миграции присуща широтная зональ­ность.

Воздушная миграция химических элементов в ландшафте так­же велика, элементы поступают в осадки за счет растворения газов воздуха, приноса солей из моря, растворения солей и пыли континентального, вулканического происхождения и др. Для изучения миграции и распределения газов важна количествен­ная химическая характеристика их состава.

В природных условиях происхождение отдельных компонентов газа может быть различным, поэтому все классификации носят условный характер. Кроме газов, в атмосфере имеются примеси в виде аэрозолей, аэропланктона, фитонцидов, эфирных соеди­нений, парообразной и конденсированной воды и других соедине­ний. На миграцию элементов в газовой фазе влияют температура, лучистая энергия и вызываемая ею ионизация атомов. Некоторые газы (СО₂, O₂, Н₂, N₂), мигрируя в биосфере, участвуют в процес­сах био- и фотосинтеза, входят в состав органического вещества животных и растений и часть своего миграционного пути прохо­дят вместе с ними. Несомненное воздействие на миграцию газов оказывает деятельность человека (посевы растений, разработка месторождений полезных ископаемых, сжигание топлива и т.д.), которая искусственно изменяет состав и формы миграции.

Особая роль в обмене веществ и превращении энергии внутри ландшафта принадлежит постоянно действующей и могуществен­ной биогенной миграции. Биогенная миграция определяется двумя противоположными и взаимосвязанными процессами. Первый — образование живого вещества, второй — разрушение органического вещества с переводом органических соединений в минеральные. Живое вещество образуется в результате фотосинтеза (вода раз­лагается на кислород, выделяющийся в окружающую среду, и во­дород, идущий на восстановление углекислого газа и синтез органических соединений). Фотосинтез, осуществляемый в био­сфере высшими и низшими растениями за счет использования сол­нечной энергии, производит ежегодно в океане 2,7¹⁰ т органиче­ского вещества и на суше — 3,1¹⁰ т (всего 5,8¹⁰ т/год). В совокупности эти процессы и образуют малый биологический кру­говорот, который является ведущим в почвообразовании и разви­тии ландшафта.

По уровню концентрации какого-либо химического элемента, с которым сопряжены биохимические условия развития организ­мов, их рост и другие биологические особенности, выделяют био­химические провинции: 1) зональные, приуроченные к определен­ным зонам, и 2) интерзональные. Первые отражают недостаток отдельных химических элементов в пределах определенной зоны и связанные с ними биохимические эндемии; вторые — избыток химических элементов в среде и организмах, обусловленный образованием первичных или вторичных ореолов рассеяния вокруг рудных тел и месторождений, аккумуляцией солей и другими причинами.

Техногенная миграция связана с деятельностью человека и представляет наиболее сложный вид миграции. Воздействие чело­века на природу началось с примитивных форм и возрастало по мере развития производительных сил. Во многих случаях оно превосходит значение некоторых естественных геологических и биологических факторов, постоянно влияющих на преобразование природных и создание культурных (техногенных) ландшаф­тов.

В разных ландшафтах соотношение видов миграции химиче­ских элементов неодинаково. Например, в степных и таежных ландшафтах главной является биогенная миграция, хотя и в них протекают физико-химические и механические процессы.

В зависимости от вида миграции А.И. Перельман (1975) выде­лил три основных ряда ПТК — геохимических ландшафтов.

1. Абиогенные ландшафты, для которых характерна только механическая и физико-химическая миграция.

2. Биогенные ландшафты с ведущим значением биогенной миграции и подчиненной ролью физико-механических и механи­ческих процессов.

3. Культурные ландшафты, своеобразие которых определяется техногенной миграцией, хотя в них развиваются и все остальные виды миграции.

К главным задачам физики ландшафта относятся выявление закономерностей развития потоков вещества и энергии, балан­совая оценка ПТК. Геофизика ландшафта изучает физические процессы, протекающие в неживой и живой природе. Вследствие этого особое место в геофизике ландшафта приобретает метод балан­сов, позволяющий учитывать баланс вещества и энергии отдельных компонентов ПТК применительно к различным типам природ­ной среды. Метод балансов в физической географии рассматривался А.А. Григорьевым (1934, 1954, 1970), М.И. Будыко (1956,1977), Д.Л. Армандом (1975).

^ Балансом, по определению Д.Л. Арманда, называются сопостав­ляемые перечни всех видов вещества или энергии за период наблю­дений: 1) вошедших разными способами в ПТК и 2) вышедших из него. Разность между приходной и расходной частью баланса назы­вается сальдо или балансовой разностью. Метод балансов позволяет оценивать количество различных форм вещества и энер­гии, поступающих в ландшафт и выходящих из него, прослежи­вать динамику суточных и годовых циклов, анализировать распре­деление потоков вещества и энергии по разным каналам.

Практическое значение метода балансов весьма велико. Баланс облегчает поиски путей воздействия на процесс и способов изме­нения его в нужном направлении. Имея перед собой роспись статей баланса, легко видеть, на какие из них можно и стоит влиять, так как роль их в балансе велика. Например, при изучении измене­ния снежного покрова в пределах ПТК определяются количествен­но все процессы, на которые он распадется (снегопады, дожди, перевеивание и таяние снега и т.д.). Составив баланс этих процес­сов, узнают: 1) их направление (идет накопление или убыль сне­га); 2) структуру процесса (в результате чего произошло измене­ние); 3) соотношение между статьями (что влияет сильнее и что слабее).

Основанное на методе балансов физико-географическое иссле­дование протекает в таком порядке: 1) составляется предвари­тельный список статей прихода и расхода; 2) выясняются и нано­сятся на карту профиль, ареалы, сроки действующих факторов и т.п.; 3) количественно измеряется каждый фактор и соответ­ствующие величины проставляются в каждой статье баланса;

4) подсчитываются приходная и расходная части и выясняется тенденция изменения системы.

В ландшафтоведении наиболее применимы и разработаны ме­тоды составления следующих балансов: радиационного, теплового, водного, биомассы, хотя практически можно рассчитать балансо­вое уравнение для любого вещества.

Балансы радиационный и тепловой позволяют взять на учет первопричины всех физико-географических процессов. Методы расчета составляющих радиационного и теплового балансов разра­ботаны М.И. Будыко. Радиационный баланс задерживается земной поверхностью, преимущественно растительностью и почвой, и пре­образуется ими в другие виды энергии. Она определяется по фор­муле: (Q + Q`) (1 — А) — Е<sub>эф</sub> = R, где Q, Q`— прямая и рассеян­ная радиация; А — альбедо; Е_эф — эффективное излучение; R — радиационный баланс — поглощенная энергия. Пути преобразова­ния поглощенной энергии с небольшой долей участия внутриземного тепла прослеживаются при помощи составления теплового баланса подстилающей поверхности: R + J ± Р ± L_е— Ееф = В, где I— внутриземное тепло; Р — расход энергии на турбулентный обмен; L — скрытая теплота испарения; е — испарившаяся или сконденсированная влага; Е_эф — энергия, израсходованная на фо­тосинтез; В — остаточный член, в данном случае обмен теплом с почвой.

Перечисленные составляющие в отдельные сезоны и время суток могут менять свои знаки. При отрицательном знаке поток тепла направляется из атмосферы на землю, а вместо испарения происходит конденсация. Соотношение между Р/Ь: изменяется в широких пределах в зависимости от характера ландшафта. На­пример, во влажных тропических и субтропических лесах этот показатель имеет низкие значения, а на болотах, где происходит интенсивная адвекция тепла и водяного пара, может становить­ся отрицательной величиной. Особая часть расхода приходящей радиации идет на фотосинтез. Эта статья в балансе незначительна (—2 %), но роль ее неизмерима. Достаточно отметить, что за счет ее из углекислого раза освободился почти весь кислород атмо­сферы.

Распределение солнечной радиации на земной поверхности подчинено основной географической закономерности — зональ­ности — провинциальности. Этой же закономерности подчиняется радиационный баланс. Однако разные по свойствам компоненты и ПТК существенно отличаются радиационными и тепловыми условиями. Различие тепловых условий компонентов в большой степени зависит от их альбедо. Наибольшее количество радиацион­ного тепла поглощается пологом молодого пойменного леса (75 %), что объясняется высокой оптической плотностью расти­тельного покрова вследствие двухъярусного строения древостоя. Даже на небольших ПТК в результате разнообразия подстилающей поверхности и форм рельефа радиационные и тепловые условия существенно изменяются от места к месту.

Метод водного баланса в физике ландшафта занимает видное место. Особенности водного баланса определяются климатически­ми условиями, характером литогенной основы, почвенного и рас­тительного покрова ПТК и другими факторами. Водный баланс ландшафта целиком слагается из адвекций, т.е. из горизонтальных перемещений влаги: воздушной, поверхностной и грунтовой: |а| + |S| + |U| = |∆W|, где а — разность между приносом и выносом воды из пределов ландшафта по воздуху (в виде паров и обла­ков); S — то же поверхностным стоком; U— то же грунтовым сто­ком. В зимнее время прибавляется еще перенос снега ветром в пределы или за пределы ПТК; ΔW — изменение содержания влаги в ландшафте. Если за многолетний период оно не равно 0, можно вести речь о прогрессирующем увлажнении или иссушении ланд­шафта.

Для ландшафтоведа представляет интерес водный баланс деятельного слоя земной поверхности: r— f — е = r— ( U +S) — ( е `+ е) = 0, где r —осадки; f — суммарный сток; е — физическое испарение; t — транспирация. Если правая часть уравнения не равна 0, а равна ΔW, это свидетельствует о динамике ландшафта преимущественно годовой или сезонной.

Оптимальная структура водного баланса ландшафтов — важ­ное звено в повышении их биологической продуктивности. В лесо­степной зоне оптимальную структуру водного баланса, соответ­ствующую высокой биологической продуктивности в данных ус­ловиях обеспечения теплом и влагой, имеют дубовые леса и лугово-разнотравные степи, так как поверхностный сток ничтожно мал и все осадки расходуются на увлажнение почвенного покро­ва и испарение.

На изменение водного баланса ПТК существенное влияние оказывает хозяйственная деятельность человека. Так, при зяблевой вспашке по сравнению со стерней и озимью снижается поверх­ностный сток и увеличивается накопление влаги в почве. Стерня и озимь в отдельные весны теряют до 90 % влагозапасов, накоп­ленных за зиму. Весенний сток с зяби в 2,5 раза меньше, а с озими на 10 % больше, чем со стерни.

Баланс биомассы, когда желательно определить ее участие в ландшафте или кормовую ценность, составляют в сыром весе или в сухом виде. Если этого недостаточно, организмы сжигают и взвешивают зольные остатки. Для определения энергии, содер­жащейся в биомассе, баланс исчисляют в калориях, выделяющихся при сжигании каждого отдельного организма. Например, балансо­вое уравнение древесной части леса имеет две статьи прихода: долговременный прирост (древесина) n и сезонный (листья) l; три статьи расхода: опад и поедание с, потери на дыхании d и опад листьев р. Ввиду сезонного характера облиствения балан­совая разность может быть различной, если брать баланс за разные периоды года. Величины n, 1, с, d и р в течение года меняются. В общем случае баланс биомассы древесной части леса таков: n + l — с — и — р = ± Δm, где Δm может быть как положитель­ным (растущий лес), так и отрицательным (умирающий, перестойный). Продуктивность растительности зависит от солнеч­ной энергии, тепла, СО₂, воды и элементов минерального питания. Эти факторы должны находиться в соответствии друг с другом. Если один из факторов ограничен, то изобилие другого может привести даже к отрицательным последствиям и в конечном счете к снижению образования биомассы. Установление относительно­го равновесия перечисленных факторов — непременное условие повышения продуктивности ПТК. Чтобы установить количествен­ные соотношения между продуктивностью растительности и ресур­сами тепла и влаги определенного ПТК, А.А. Григорьев и М.И. Будыко (1965) предложили использовать показатели радиационного баланса за год (R), атмосферных осадков за год (r) и радиацион­ный индекс сухости (R/Lr), где L — скрытая теплота испарения. Продуктивность растительности зависит как от абсолютных значе­ний R и r, так и от величины R/Lr.

Позднее в работах Д.Л. Арманда, Н.И. Базилевич, А.Е. Родина, Н.Н. Розова, С.М. Зубова и других были использованы дополни­тельные параметры, что позволило составить детальные карты распределения фитомассы, годичного прироста фитоценозов, ем­кости и типов химизма биологического круговорота в раститель­ном покрове природных зон земного шара и СССР.

В последнее время изучение состояния природно-территориальных комплексов базируется на концепции пространственно-вре­менного анализа и синтеза ПТК. Это единственная концепция, при помощи которой можно исследовать по единой методике разные компоненты, разные ПТК и их состояние не только путем стационарных, но и экспедиционных исследований.

Методика ландшафтно-геофизических исследований сводит­ся к выделению вертикальной структуры и функционирования ПТК. Суть ее в том, что первоначально в изучаемом ПТК вы­деляют геогоризонты. Под геогоризонтами подразумеваются сравнительно однородные слои, характеризующиеся целым рядом ландшафтно-геофизических признаков, из которых наиболее важны специфичный набор и соотношение геомасс (фито-, аэро-, гидромассы и т.п.). Основными характеристиками вертикальной структуры являются ее мощность, сложность, напряженность, сос­тав геомасс и геогоризонтов. Ландшафтно-геофизические парамет­ры позволяют сравнивать отдельные ПТК. Исследование функцио­нирования, т.е. процессов обмена и преобразования вещества и энергии в ПТК, производится главным образом при стационарных наблюдениях, когда изучаются трансформация солнечной энергии, энергии, связанной с силой тяжести, влагооборот, биогеоцикл и т.д. Например, интенсивность суммарной радиации, а также величина радиационного баланса турбулентного теплообмена меняются по вертикальному профилю фации в зависимости от содержания отдельных геомасс. Биогеоцикл — это процессы обмена и транс­формации вещества, связанные с биогенным компонентом и мерт­вым органическим веществом. Методика исследования процессов функционирования базируется на отраслевых дисциплинах и ме­тодах балансовых уравнений.

При изучении состояний ПТК в качестве основного объекта необходимо рассматривать стексы — суточное состояние структу­ры и функционирования ПТК. Одними из важнейших показателей выделения стексов являются количественные. При этом одни гео­массы следует рассматривать как ведущие, а другие — как ведомые, так как они определяют состояние остальных геомасс, а вмес­те с последними — интенсивность функционирования. Так, к ведущим относятся аэро-, гидро-, фитомассы и др. Набор гео гори­зонтов служит показателем, позволяющим уверенно различать стексы.

Наиболее крупная единица — классы стексов — выделяются на основе характера входных воздействий. Например, солярные, гидрогенные и др. В пределах классов обособляются типы и под­типы стексов. При характеристике этих единиц основное значение имеет детализация входных воздействий и их результатов (напри­мер, фитогенные — связанные с доминирующей ролью раститель­ного покрова в формировании вертикальной структуры),

Имея ландшафтную карту, при помощи буквенного индекса можно создать динамические карты, показывающие изменение распространения тех или иных состояний ПТК того или иного фи­зико-географического региона во времени. Такие карты позволят составить прогноз.изменения состояний ландшафта и ландшафтно-геофизических характеристик в интересующий момент, а их срав­нение за длительный период даст возможность охарактеризовать степень изменения ПТК человеком.

РАЗВИТИЕ ЛАНДШАФТА

Изменение структуры ландшафта, что ведет к смене одного ландшафта другим, обусловлено внешними и внутренними факто­рами, действующими, как правило, одновременно. К внешним причинам развития ландшафта относятся космические, текто­нические, антропотехногенные, эволюционные, связанные с эволю­цией ПТК более высокого ранга. Внутренние причины — это проти­воречивые взаимодействия компонентов в процессе функциониро­вания ландшафта. Сущность внутренних противоречий состоит в стремлении компонентов к достижению равновесия и в то же вре­мя—в неизбежном его нарушении. Например, в процессе взаимо­действия растительности с абиотическими компонентами растения стремятся приспособиться к среде, но своей жизнедеятельностью эту среду постоянно меняют. Внутренние противоречивые взаимо­отношения компонентов представляют движущую силу самораз­вития ландшафта. Саморазвитие — это поступательное прогрес­сивное ''самоизменение", которое определяется внутренними про­тиворечиями. При этом влияние внешних факторов всегда опосре­довано через внутренние источники.

Механизм развития ландшафта состоит в постепенном коли­чественном накоплении элементов новой структуры, включая и новые морфологические единицы, что, в конце концов, приводит к качественной смене, т.е. к превращению одного ландшафта в другой. Например, в структуре холмисто4моренно-бзерного ланд­шафта преобладают урочища моренных холмов и гряд с еловыми кустарничково-зеленомошными и зеленомошно-черничными ле­сами, урочища котловин с мелкоосоковыми лугами и урочища увалистых и платообразных междуречий с пашнями и злаковыми лугами. Со временем в ландшафте появляются новые урочища балок и оврагов со злаковыми лугами, которые начинают влиять на развитие основных урочищ, изменяя гидрологический режим и растительность. В результате этого в ландшафте основными уро­чищами становятся урочища моренных холмов и гряд с широко­лиственно-еловыми зеленомошно-кисличными и широколиствен­но-сосновыми орляковыми лесами, а также урочища увалистых междуречий с пашнями и широколиственно-еловыми зеленомош­но-кисличными лесами. Постепенно холмисто-моренно-озерный ландшафт превращается в холмисто-моренно-эрозионный.

Развитие ландшафтов и их морфологических частей обычно постепенное. Время, за которое изменяется структура, зависит от ранга ПТК. Наиболее быстро развиваются фации и самое дли­тельное время необходимо для полного замещения структуры в ландшафтах. Но возможна и быстрая смена структуры в резуль­тате каких-либо катастрофических природных или техногенных процессов. На скорость развития ПТК существенное влияние ока­зывает динамика, которая усложняет его обратимыми процесса­ми, что в определенной мере сказывается на медленном изменении поступательных необратимых процессов. Кроме того, внешние факторы не всегда совпадают с характером внутреннего раз­вития. Это служит причиной отклонения от нормы, т.е. наблюдает­ся ускорение, замедление или даже уничтожение процессов нор­мального развития. В связи с этим вопрос об изучении развития ландшафтов разработан слабо.

Часто при изучении ландшафта анализируется его морфологи­ческая структура. Б.Б. Полынов установил, что в каждом ланд­шафте представлены разновозрастные элементы: реликтовые, консервативные и прогрессивные. Реликтовые элементы сохра­нились от прошлых эпох и проливают свет на предшествующую историю развития ландшафта. Они часто встречаются в строении ландшафтообразующих компонентов и создают урочища и фации, отличающиеся от остальных морфологических единиц. Так, древ­ние эоловые формы рельефа или термокарстовые западины в ланд­шафтах Белоруссии — реликтовые элементы литосферы. Урочища и фации, которые сформировались на этих формах рельефа, обла­дают своеобразной растительностью, гидрологическим режимом и т.д., что выделяет их среди иных урочищ и фаций ландшафта. На территории республики также встречаются реликтовые эле­менты флоры и фауны — карликовая березка, морошка, степные виды грызунов и др. Они влияют на структуру биоценозов, созда­вая тем самым особые природные комплексы. Среди других реликтовых элементов следует назвать ископаемые почвенные горизонты, погребенные формы рельефа, химический состав горных пород. Консервативные элементы находятся в полном соот­ветствии с современными природными условиями. Они встречаются не только в компонентах ландшафта, но и составляют большинство морфологических единиц, определяя морфологическую структуру ландшафта. Прогрессивные элементы подчеркивают особенности развития ландшафта, отражают зарождающиеся в нем изменения и указывают на тенденцию развития. Соотношение этих групп элементов в каждом конкретном ландшафте дает представление о направлении его развития, генезисе и возрасте.

Генезис ландшафта — совокупность процессов, обусловивших его возникновение и современное динамическое состояние. Возникновение ландшафтов обычно связывают с ведущими факто­рами их формирования — с теми, которые вызывают смену одного ландшафта другим; Возникновение и формирование современных ландшафтов устанавливается с помощью палеогеографических, ар­хеологических и исторических методов, путем анализа морфологи­ческой структуры и процессов, которые характерны для ландшафта. При этом интервал времени, подвергающийся исследованию, дол­жен быть таковым, чтобы выявить те процессы и их последствия, которые непосредственно обусловили пространственную структуру и другие свойства современных ландшафтов.

Чтобы понимать характер развития ландшафтов, необходимо четко представлять его возраст. Возраст ландшафтов — отрезок времени, с начала которого и до наших дней ландшафт функциони­рует в условиях одной структуры. Установить возраст ландшафта и время его возникновения — сложная и неопределенная пробле­ма. Большинство ландшафтов возникает и исчезает в процессе нормального развития. Новое всегда рождается внутри старого. Длительное время считалось, что возраст ландшафта определяется возрастом образования геологических пород, на которых он сфор­мировался. А.Г. Исаченко подверг критике это положение, так как время формирования геологических отложений характеризует возраст только пород, на которых развивается ландшафт. В подав­ляющем большинстве случаев современные ландшафты намного моложе того фундамента, на котором возникли. А.Г. Исаченко отметил, что возраст ландшафта исчисляется с того момента, ког­да сформировался его соответствующий зональный тип.