Зональность, секторность и провинциальностьв ландшафтной дифференциации суши. Эдафические варианты ландшафта. Ландшафтная структура природных регионов, материков и земной суши в целом характеризуется определенной пространственной организацией. Основными факторами, определяющими ландшафтную дифференциацию суши являются климатический и геолого-геоморфологический.
Природная зональность – одна из основных закономерностей ландшафтной дифференциации суши, связанная с климатическими различиями физико-географических поясов, зон и подзон. В соответствии с этой закономерностью в классификации ландшафтов выделяются разряды, типы и подтипы.
Ландшафтная зона (на равнине) – пространство с господством определенного зонального типа ландшафтов (таежного, лесостепного и т.д.). Природные зоны на равнинах называются широтными, или точнее – горизонтальными. Зональный тип ландшафта – ландшафт, сформированный в автономных (элювиальных, плакорных) условиях, т.е. под влиянием атмосферного увлажнения и зональных термических ресурсов.
Наряду с зональными типами ландшафта, могут встречаться всевозможные интразональные ландшафты, обусловленные либо повышенным грунтовым увлажнением, либо особыми эдафическими условиями. Интразональные ландшафты также зональны (например, зональность болот в Западной Сибири).
В горах горизонтальная природная зональность трансформиру-ется в вертикальную (высотную) зональность. Высотная зональность в горах во многом зависит от положения горной страны в пределах той или иной горизонтальной природной зоны.
Секторность ландшафтной сферы обусловлена взаимодействием океанов и материков, адвекцией воздушных масс с океанов на континенты. Ею определяется степень континентальности климата, количество осадков, соотношение тепла и влаги, т.е.гидротермический режим региона. В зависимости от близости и удаленности суши от океана выделяют несколько физико-географических секторов. В Евразии:
- западный приокеанический;
- слабоконтинентальный;
- умеренно континентальный;
- континентальный;
- резкоконтинентальный;
- крайнеконтинентальный;
- восточный приоканический.
В приокеанических секторах зональные контрасты ландшафтной структуры несколько сглажены. На всем протяжении от тайги до экватора господствуют различные типы лесных ландшафтов. В континентальных секторах, напротив, ландшафтные контрасты выражены хорошо (тайга – лесостепь – степь – полупустыня - пустыня).
Физико-географическая секторность отражена в таком классификационном таксоне типологической классификации ландшафтов, как подразряд. В каждом ландшафтном разряде выделяют подразряды – умеренноконтинентальный, резконтинентальный. Так в пределах одной и той же природной зоны, от сектора к сектору, по мере нарастания степени континентальности изменяются типы ландшафтов. Пример: различные по континентальности типы степей Евразии.
Ландшафтная провинциальность обусловлена геолого-геоморфологическими особенностями территории. Физико-географическая провинция – часть ландшафтной зоны, обособленная в пределах морфоструктуры высокого порядка.
Ландшафтные ярусы и экспозиционная асимметрия ландшафтов на равнинах и в горах. Ландшафтная ярусность – дифференциация ландшафтной структуры регионов на высотные генетические ступени в соответствии с основными геоморфологическими уровнями территории. Ландшафтным ярусам соответствуют подклассы ландшафтов.
На равнинах ландшафтные ярусы представлены в основном тремя уровнями: возвышенным, низменным и низинным. Возвышенные ландшафты – древние элювиальные ландшафты (например, ландшафты Среднерусской возвышенности). Низменные ландшафты – обычно неоэлювиальные ландшафты, недавно вышедшие из состояния супераквальных и субаквальных и перешли в элювиальный режим (Причерноморская низменность). Низинные ландшафты обычно приурочены к поймам, дельтам или к слабодренированным низменностям. В их пределах господствуют гидроморфные и полугидроморфные ландшафты (грунтовое, натечное или пойменное увлажнение). Часто низинные ландшафты интразональны. Примеры: Волго-Ахтубинская пойма и дельта Волги.
В горах выделяют следующие ландшафтные яруся:
- предгорный;
- низкогорный;
- высокогорный;
- межгорно-котловинный.
Экспозиционная ландшафтная асимметрия – следствие совместного влияния на ландшафты суши геолого-геоморфологического и климатического факторов.
Отклонения склоновых ландшафтов от типично зональных связаны со своеобразием вводно-теплового (гидротермического) режима склоновых поверхностей, речных долин, холмов, балок и других положительных и отрицательных форм рельефа, вызванного их разным расположением по отношению к сторонам света и господствующим ветровым потокам.
На уровне региональных геосистем выделяют макроэкспозицию (экспозицию макросклонов), а на уровне локальных геосистем – местную экспозицию (экспозицию склонов мезоформ рельефа).
Существует два основных типа экспозиции склонов – инсоляционная и циркуляционная экспозиция. Ориентация склонов относительно сторон света определяет продолжительность и интенсивность солнечного облучения склоновых ландшафтов в разные сезоны года. Такая экспозиция является инсоляционной. От нее зависит радиационный баланс, термический режим склоновых ландшафтов. По степени инсоляционной обеспеченности в северном полушарии на первом месте стоят южные склоны, потом западные, потом восточные, потом северные.
Ориентация склонов относительно направления господствующих воздушных потоков называется циркуляционной (ветровой) экспозицией. Различают наветренные и подветренные склоны. Часто проявляется барьерный эффект макроформ рельефа. С воздушными потоками происходит привнос не только влаги, но и тепла (холода). Поэтому циркуляционная экспозиция определяет не только водный, но и тепловой режим склоновых ландшафтов.
Неравномерный приход тепла и влаги на склоны разной экспозиции приводит к возникновению экспозиционной асимметрии. Экспозиционная ландшафтная асимметрия – разнородность склоновых природных геосистем (склоновых ландшафтных структур) мезо- и макроформ рельефа, обусловленная неодинаковым поступлением тепла и влаги на склоны разной экспозиции.
На локальном геосистемном уровне (в урочищах и подурочищах) наиболее ярко проявляется инсоляционная экспозиционная асимметрия. Асимметрия макроэкспозиций обычно включает и инсоляционную, и циркуляционную составляющие.
Литогенная основа. Ее роль в структуре и функционировании ландшафта. Литогенная основа ландшафта или геолого-геоморфологическая основа – приповерхностная часть земной коры, находящаяся в пределах зоны выветривания (преобразования горных пород под воздействием самого ландшафта). Литогенная основа – горные породы и рельеф дневной поверхности, слагаемый ими.
Свойства литогенной основы:
1. Вещественные свойства: состав горных пород. Влияет на минеральное питание растений, на состав твердой фазы воздушных масс.
2. Энергетические свойства. Горючие полезные ископаемые являются продуктом функционирования ландшафта – накопление биогенной энергии. Эта энергия реализуется в виде экзогенных гравитационных процессов. Внутренняя энергия Земли реализуется при извержении вулканов.
3. Информационные свойства: неоднородность горных пород, тектонических структур, а также расчлененность (пластика) рельефа влияют на дифференцирование геосистем и пространства.
Одним из примеров передачи информации от рельефа к геосистемам является правило предварения: на равнинах плакорные местообитания характеризуются растительностью данной природной зоны (подзоны), в то же время местообитаниям склонов северной экспозиции свойственна растительность более северной зоны (подзоны), а местообитаниям склонов южной экспозиции – растительность более южной зоны (подзоны).
Плакор – приводораздельная возвышенно-равнинная территория с незначительным эрозионным расчленением, глубоким залеганием грунтовых вод и сложенная с поверхности суглинистыми отложениями. Плакор развивается в условиях только атмосферного увлажнения.
Правило предварения – проявление закона компенсации веществ и энергии: если одна геосистема характеризуется недостаточным поступлением вещественно-энергетических ресурсов из внешней среды, то пространственно противостоящая ей система получает соответственно большее количество тех же ресурсов (пространственный аспект); если геосистема получает меньше веществ и энергии в какой-то промежуток времени по сравнению с многолетней нормой, то в другой отрезок времени
оно восполняется соответствующим избытком поступления техже веществ и энергии.
Биота и ее роль в структуре и функционировании ландшафта. Биота – совокупность растительности и животного мира. Биота – самый активный компонент ландшафта.
Влияние биоты на природные геосистемы стало существенным около 570 млн. лет назад, когда начался фанерозой (эра явной жизни). Стал активно идти биохимический процесс фотосинтеза. С этого времени природные геосистемы существенно изменились под воздействием биоты: содержание кислорода в воздухе увеличилось в 1000 раз, сформировалась почва, кора выветривания и т.д.
93% всех видов растений и животных обитает на суше. Биомасса – количество живого вещества, обитающего в данном месте. Биомасса обычно измеряется в т/га. Биомасса земного шара составляет 2 трлн. Т сухого живого вещества, из них 98% - биомасса наземных растений. Биопродуктивность – количество живого вещества, которое производят живые организмы (главным образом, зеленые растения) за год на единицу площади. Биопродуктивность земного шара составляет 170 млрд. т сухой массы в год. Из них 25-27% - водоросли, 35-37% - леса суши, 25-30% травянистые, кустарниковые сообщества степей, саванн и пустынь.
По трофическим (пищевым) цепям биота делится на продуцентов, консументов и редуцентов. Продуценты – зеленые растения, которые в процессе фотосинтеза преобразуют неорганическое вещество в органическое. Консументы – живые организмы, не производящие органическое вещество, но потребляющие в пищу продуцентов. Различают консументов 1, 2, 3-го порядков. Редуценты – главным образом микроорганизмы, разлагающие отмершее органическое вещество на минеральные составляющие.
Закон пирамиды энергии, или закон трофической пирамиды (правило 10%): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10% энергии. В этом законе в биоте реализуется 2-ой закон термодинамики. Остальные 90% диссипируются (рассеиваются) в окружающую среду. Так или иначе минеральные вещества снова оказываются в почве и используются растениями для питания. Таким образом, осуществляется малый биологический круговорот. Этот круговорот частично разомкнут, так как часть веществ выбывает из круговорота на долгое время, например, органические вещества, образующие гумус. В настоящее время в год расходуется столько энергии, сколько было накоплено биотой за 370 млн. лет. При таких темпах использования полезных ископаемых биогенной энергии хватит на 4,5 тыс.лет.
Факторы жизни растений:
- свет;
- тепло;
- вода;
- воздух;
- элементы минерального питания.
Согласно закону незаменимости, для жизни растений необходимо наличие всех этих пяти факторов. По закону минимума (закону Либиха) биопродуктивность растений в наибольшей степени зависит от того фактора, который находится в минимуме.
Типы и степени увлажнения. Водные режимы природной геосистемы. Трофотопы. Эдафотоп. В условиях различного водного режима в одной ландшафтной зоне формируются разные типы, подтипы и разновидности почв, растительности и т.п. Выделяют следующие типы увлажнения:
- атмосферное;
- сточное;
- натечное;
- грунтовое;
- пойменное.
Характер увлажнения в данном месте также определяется степенью увлажнения. Местообитание, характеризующееся по условиям увлажнения, называется гидротопом (определенное количество влаги). Основным критерием увлажнения служит значение коэффициента атмосферного увлажнения: k=r/E, где r – осадки, E - испарение. Выделяют следующие гидротопы (степени увлажнения):
- недостаточное увлажнение (сухой гидротоп): k<1;
- нормальное увлажнение (свежий гидротоп): k≥1;
- повышенное увлажнение (влажный гидротоп): k≥1,5;
- очень повышенное увлажнение (сырой гидротоп);
- избыточное увлажнении (мокрый гидротоп).
Геосистемы, характеризующиеся сухим гидротопом (степи, полупустыни, пустыни) называются автоморфными; влажным гидротопом (средняя тайга, районы натечного увлажнения) – полугидроморфными; сырым или мокрым гидротопом (повышенное грунтовое или натечное увлажнение – тундра и др.) – гидроморфными.
Совокупность процессов поступления влаги в геосистему, ее передвижения и расхода называется водным режимом геосистемы. Выделяют следующие типы водного режима:
1. Мерзлотный – районы развития многолетней мерзлоты. Летом происходит оттаивание деятельного слоя (1-2 м). При этом образуется надмерзлотная верховодка.
2. Водозастойный – свойственен болотным геосистемам с атмосферным и грунтовым увлажнением.
3. Промывной – часть атмосферных осадков промывает почву и достигает грунтовых вод.
4. Периодически промывной – периодически происходит промывание почвы (влага достигает грунтовых вод) – в лесостепях, северных степях.
5. Непромывной – почвенная толща промачивается на 0,5-2,0 м, ниже располагается «мертвый горизонт».
6. Аридный – почвы сухие в течение года.
7. Выпотной – происходит капиллярное поднятие влаги от грунтовых вод к поверхности и испарение. При этом происходит образование солончаков.
8. Десуктивно-выпотной – также происходит поднятие влаги, однако испарение не физическое, а через отсос влаги растениями. Во время дождей происходит промыв почвы (разнообразные полугидроморфные геосистемы –луга и др.).
9. Паводковый – характеризуется сезонным затоплением (во время половодья).
10. Амфибиальный – характерен для постоянно влажных геосистем – постоянно затопленные марши и плавни речных дельт, морские и озерные мелководья, мангровые сообщества. Амфифиты – растения, прикрепляющиеся корнями к грунту водоема, а листьями и цветками расположенные над водой.
Местообитание, характеризуемое по плодородию почвы, называется трофотопом. На территории бывшего СССР различают следующие основные типы трофотопов лесных ландшафтов:
1. Олиготрофные (бедные питательными элементами, главным образом Са): песчаные почвы и грунты, на которых развиваются только неприхотливые сосновые леса (боры-беломошники).
2. Мезотрофные (несколько большее плодородие) – ельники на дерново-подзолистых почвах на покровных суглинках и морене.
3. Эвтрофные (богатые питательными элементами) – хвойно-широколиственные 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 почвах.
Местообитание, характеризуемое по физико-химическим свойствам почв и грунтов, называется эдафотопом. Существуют песчаные, каменистые, глинистые эдафотопы. С эдафотопами связано большое многообразие условий местообитания. Плакоры сложены суглинками – для них характерен спелитогенный эдафотоп, обеспечивающий классическое представление данной природной зоны. Для супесчаных почв характерен псаммогенный эдафотоп, для каменистых почв – петрогенный эдафотоп, для засоленных – галогенный эдафотоп. Природная зона характеризуется мозаичностью местообитаний. Но только один эдафотоп является зональным, остальные – эдафические варианты.
Элювиальные, трансэлювиальные, трансаккумулятивные и супераквальные природные геосистемы. Их режимы и энергетика. По характеру миграции вещества, степени дренированности, увлажненности ландшафтоведы-геохимики различают следующие фации:
1. Элювиальные автоморфные АЭ.
2. Трансэлювиальные (склоновые) ТЭ.
3. Трансаккумулятивные (подножья склонов) ТА.
4. Аккумулятивные супераквальные Saq.
5. Аккумулятивные аквальные и субаквальные Aq (озера), трансаквальные AqT (реки).
Элювиальные фации располагаются на приподнятых водораздельных (плакорных) местоположениях, где грунтовые воды залегают настолько глубоко, что не оказывают влияние на почвообразование и растительный покров. Вещество попадает сюда только из атмосферы, но расход его происходит и путем стока, и путем выноса вглубь нисходящими токами влаги. Для таких условий характерно выщелачивание верхних горизонтов почвы и образование иллювиального горизонта на некоторой глубине. Почвообразовательный процесс все глубже проникает в породу, формируется кора выветривания. Растения обеднены питательными веществами.
Трансэлювиальные и трансаккумулятивные фации являются переходными.
Супераквальные фации формируются в местоположениях с близким залеганием грунтовых вод. Последние поднимаются к поверхности, вместе с ними поступают различные растворенные соединения. Вследствие этого верхние горизонты обогащаются химическими элементами, обладающими наибольшей миграционной способностью (например, солончаки). Кроме этого, вещество поступает с вышележащих элювиальных, трансэлювиальных и трансаккумулятивных местоположений.
[1] Геоморфология – наука, изучающая рельеф местности