Эволюция ландшафтов

1. ВОЗВРАСТ ЛАНДШАФТА

Этот вопрос относится к сложным  и дискуссионным вопросам. Есть мнение, что возраст ландшафта следует  считать со времени формирования новой территории – после выхода ее на поверхность в результате регрессии  моря или отступания ледникового  покрова. Однако если платформа существует с архея, то совершенно не значит, что  ландшафты здесь архейского возраста. Даже на территории, освобожденной  ото льдов только 10–15 тыс. лет  назад, ландшафты не раз сменялись  вследствие трансформаций климата, которые вели за собой смещение ландшафтных  зон.

Таким образом, возраст ландшафта нельзя отождествлять  с возрастом его геологического фундамента или с возрастом суши, на которой он развивался. Совпадение возможно лишь в том случае, когда  ландшафт формируется на молодых  участках морского дна. На таких территориях  еще не успели смениться ландшафты, и мы наблюдаем первичные процессы их формирования.

Теоретически  возраст ландшафта определяется тем моментом, с которого появилась  его современная структура. Практически  установить этот момент очень сложно. Основная проблема заключается в  том, что новая структура сменяет  старую постепенно, а не внезапно.

Качественный  скачок также имеет определенную продолжительность. На протяжении долгого  времени «старый» и «новый» ландшафт сосуществуют, они как бы перекрываются. Даже после резких перемен между  ними сохраняется  преемственность  – элементы прежнего ландшафта переходят  по наследству новому ландшафту; полностью  переходит – геологический фундамент  и морфологические черты рельефа, долго сохраняются также реликтовые почвы и биоценозы.

Признавая структуру основным критерием при  определении возраста ландшафта, мы оказываемся опять перед вопросом: что же принять за точку отсчета  – время появления элементов новой структуры или время, когда сложилась современная структура. В любом варианте ответ будет слишком формальным, в нем не найдет отражение стадиальность развития ландшафта.

Всякий ландшафт переживает две  стадии в своем развитии:

1. стадия формирования;
2. стадия устойчивого развития (эволюционного)

Первая стадия протекает быстро – в начале ландшафт характеризуется быстрой изменчивостью и носит черты молодости и несложившейся структуры: несформировавшиеся биоценозы, слабо развитые почвы, малорасчлененный рельеф, неразработанная гидрографическая сеть. Постепенно компоненты ландшафта приходят в равновесие друг с другом, территория морфологически дифференцируется, ландшафт образует черты устойчивой структуры – достигает зрелости.

Здесь ландшафт переходит во вторую продолжительную стадию развития, основной процесс – процесс саморазвития.

Таким образом, понятие «возраст ландшафта» распадается  на две части: возраст первичных  элементов современного ландшафта  в недрах прежней структуры и  возраст современного ландшафта  в буквальном смысле слова – как  сложившегося устойчивого образования.

Одним из важных определяющих факторов возраста ландшафтов является почва. Зрелый почвенный профиль служит как бы «памятью ландшафта» и свидетельствует об относительной устойчивости всех факторов, под влиянием которых эта почва сформировалась. Хотя существуют и другие взгляды на определение возраста современных ландшафтов – есть предложение определить его по другим компонентам.

Таким образом, вопрос о возрасте ландшафта нельзя считать вполне решенным. Впрочем, практически, не так важно точно установить «день рождения» ландшафта, как  важно выяснить устойчивые современные  тенденции и закономерности развития и таким образом создать предпосылки  для разработки прогноза его дальнейшего  поведения.

2. САМОРАЗВИТИЕ ЛАНДШАФТА

Способность саморазвития доказывается тем, что ландшафт поступательно  изменяется и без вмешательства  внешних факторов, при их постоянстве. Это было ясно еще В.В. Докучаеву, который утверждал, что такой  природный комплекс, как озера  «носит в себе зародыши своей будущей  смерти», даже при постоянстве стока  и др. внешних условий оно постепенно мелеет, расход воды на испарение начинает превышать приход, и в конце концов озеро неизбежно исчезает, т. е. превращается в комплекс другого типа (болото, солончак).

Сущность внутренних противоречий как движущей силы развития геосистемы состоит в том, что ее компоненты в ходе взаимодействия стремятся прийти в соответствие между собой, т. е. система стремится к равновесию, но это равновесие может быть только временным, относительным, так как сами компоненты его нарушают. Один из самых активных компонентов – биота. Стремясь наиболее полно приспособиться к среде, биота в тоже время вносит изменения в результате своей жизнедеятельности. Таким образом, биоте опять приходится перестраиваться, приспосабливаясь к ею же измененным условиям, в результате постепенно перестраивается вся система.

Саморазвитие ландшафта протекает относительно медленно и редко выражено «в чистом виде», ибо на него накладываются изменения, вызываемые внешними воздействиями. Внешние процессы нарушают закономерный ход развития (саморазвития) ландшафта, могут повернуть его вспять и вовсе пресечь.

«Механизм»  развития ландшафта состоит в  постепенном количественном накоплении элементов новой структуры и  вытеснении элементов старой структуры. Этот процесс приводит к качественному скачку – смене ландшафтов. Б.Б. Полынов и Л.С. Берг обратили внимание на то, что в ландшафте могут быть представлены разновозрастные элементы. Б.Б. Полынов различал в ландшафте элементы «реликтовые» (сохранились от прошлых эпох и указывают на историю ландшафта); консервативные – те, которые наиболее полно соответствуют современным условиям и определяют современную структуру ландшафта; прогрессивные – наиболее молодые, которые указывают на тенденцию дальнейшего развития ландшафта, служат основанием для прогноза. Прогрессивные элементы – появление лесных участков в степи, талого грунта в области многолетней мерзлоты и т. д.

Процесс развития ландшафта наиболее отчетливо проявляется в формировании его новых морфологических частей, возникающих из едва заметных фациальных микрокомплексов (промоины, талый грунт, участков заболачивания в понижениях).

Однако чтобы трансформировалась вся морфологическая структура требуется длительное время. Таким образом, картина развития складывается из перемен, обусловленных переплетением внутренних и внешних стимулов. В ходе развития на прогрессивное движение накладываются ритмические колебания и регрессивные сдвиги.

Понимая всю условность деления  развития ландшафтных комплексов на прогрессивное и регрессивное, все  же их разграничение представляется желательным и должно основываться на учете трех не просто взаимосвязанных, а корректирующих друг друга критериев: нарастание или уменьшение биологической  продуктивности, усложнение или упрощение  структуры, рост или снижение стабильности (устойчивости).

Прогрессивное развитие ландшафтного комплекса характеризуется нарастанием  его биологической продуктивности с одновременным усложнением  структуры и ростом стабильности. Таков ход развития типов ландшафта  в направлении: пустыня – полупустыня  – степь – лесостепь (саванна  тропиков). Лесостепь – заключительная стадия прогрессивного ряда развития. С нею совпадает ось оптимизации  ландшафтов, отличающаяся максимальной для умеренного пояса биологической  продуктивностью, высокой сложностью структуры (дифференциация ландшафта  на две резко контрастные группы биогеоценозов – лесную и степную) и климатической устойчивостью (Миль-  ков Ф.Н., 1980). Переход лесостепного типа ландшафта к лесному следует рассматривать как регрессивное развитие, а в смене лесного ландшафта лесостепным видеть пример прогрессивного развития. Регрессивным является развитие ландшафтов в направлениях : лес – болото; лесостепь – степь – полупустыня – пустыня.

В региональном аспекте прогрессивным следует  считать развитие комплексов в сторону  оптимума-ландшафта. Один и тот же процесс в разных региональных условиях   может определять различную направленность в развитии ландшафтных комплексов. Например, активные неотектонические поднятия на плоских низменностях, заболоченных на севере и засоленных на юге, обусловливают прогрессивное  развитие комплексов, но эти же поднятия на расчлененных возвышенностях приводят к регрессивному развитию, заканчивающемуся образованием овражно-балочного бедленда. Или: понижение уровня Каспийского  моря – одновременно фактор прогрессивного развития прилегающих районов Прикаспийской  низменности (дифференциация рельефа, рассоление почв, формирование полынно-злаковых группировок) и регрессивного развития усыхающих прибрежных аквальных ландшафтов.

4. ФУНКЦИОНАЛЬНО-ДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ В НАУКЕ О ЛАНДШАФТЕ

4.1  Функционирование ландшафтов

Идея  о том, что природные комплексы  находятся в постоянном развитии и изменении впервые была выдвинута  в русской географии В.В. Докучаевым в конце XIX в. В первой половине XX в эта идея разрабатывалась различными учеными, усилия которых были направлены на поиск движущей силы развития. И.М. Крашенинников и А.И. Пономарев таковой считали рельеф, Б.Б. Полынов – климат и рельеф, А.А. Григорьев – климат, И.К. Пачоский, В.Р. Вильямс, А.Д. Гожев – растительность. Эти теоретические положения были конкретизированы и уточнены только во второй половине XX в, когда появились первыекомплексные физико-географические  и ландшафтные стационары. Полученные на них материалы позволили признать наличие внешних и внутренних факторов развития ландшафта (В.Н. Сукачев, С.В. Калесник, Н.А. Солнцев), подтвердить идею саморазвития, а также мысль об обратимых и необратимых изменениях ландшафта (Л.С. Берг, И.М. Забелин). Особо важный вклад в становление идеи развития внесли работы А.А. Григорьева (1970) о едином физико-географическом процессе и Н.А. Солнцева (1961) о ритмичности и периодичности экзогенных процессов. К концу XX века стало очевидным, что ландшафт представляет собой упорядоченную пространственно-временную систему, находящуюся в постоянном развитии. Первооснову развития составляют взаимосвязи между компонентами ландшафта и его морфологическими частями  в результате чего осуществляется обмен веществом, энергией и информацией.

Среди внутренних процессов главную роль играет вертикальное перемещение вещества и энергии, осуществляемое благодаря системе  вертикальных связей между природными компонентами. Последние, однако, иногда имеют сложное строение, состоят  из ряда элементов, каждый из которых  способствует трансформации вещественно-энергетического  потока внутри ландшафта. Поэтому вполне уместными выглядят предложения  по расчленению вертикального строения ландшафта на геогоризонты и геомассы. По Н.Л. Беручашвили (1986) геомассы выступают функциональными частями ПТК. Таковы аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы (массы мёртвого органического вещества) литомассы, педомассы, гидромассы, которые отличаются от компонентов большей вещественной однородностью. Однородные слои в пределах вертикального профиля ПКТ, характеризующиеся специфическими наборами и соотношениями геомасс, называются геогоризонтами. Это аэрогоризонт, аэрофитогоризонт, мортаэрогоризонт, снежный горизонт, педогоризонт, литогоризонт. Следует подчеркнуть, что геомассы и геогоризонты целесообразно выделять при изучении процессов в пределах фации. В более крупных морфологических частях ландшафта универсальное значение для структурно-функционального анализа сохраняют природные компоненты.

Благодаря природным процессам каждый ландшафт как бы пронизан вещественно-энергетическими  потоками разного происхождения  и разной мощности. Среди них различают  потоки внешние (входные и выходные) и внутренние, причем последние при  своей интенсивности и значимости намного превосходят внешние.

Совокупность  процессов перемещения, обмена и  трансформации вещества и энергии  в ландшафте называют его функционированием. Функционирование представляет собой сложный интегральный процесс, обусловленный множеством элементарных процессов – физико-механических, химических и биологических, и протекающий благодаря вертикальным связям в ландшафте. Раздельное изучение природных процессов, т.е. рассмотрение их на уровне физических, химических и биологических закономерностей способствовало формированию таких новых научных направлений как геофизика ландшафта, геохимия ландшафта, биогеоценология. Однако в природной среде все элементарные процессы взаимосвязаны, переплетаются, переходят друг в друга, поэтому их расчленение весьма условно. Например, физическая сущность стока заключается в движении воды под действием силы тяжести. С географической точки зрения – это сложный интегрированный, геоморфологический, гидрологический, геохимический процесс, который служит звеном ещё более сложного процесса – влагооборота. Благодаря последнему осуществляются взаимосвязи между компонентами и комплексами, что свидетельствует о чрезвычайной его важности. Круговорот воды – одно из важных функциональных звеньев ландшафта. Другим звеном является минеральный обмен или геохимический круговорот. Эти круговороты осуществляют перемещение вещества, которое сопровождается поглощением, трансформацией и высвобождением энергии. Энергетический круговорот выступает ещё одним функциональным звеном ландшафта.

В каждом из этих звеньев различают биотическую  и абиотическую составляющие. Биотический  обмен веществ (биологический круговорот) – особое функциональное звено, наиболее важное в механизме функционирования ландшафта, как бы перекрывающее три звена, выделенных выше. В сущности, перекрытия имеются между всеми звеньями. Например, транспирация – составной элемент влагооборота, биологического метаболизма и энергетики ландшафта. Поэтому расчленение единого процесса функционирования на звенья служит лишь методическим приёмом для целей исследования.

Функционирование  ландшафта осуществляется в форме  круговоротов с годичным циклом. Наиболее изученным среди них является влагооборот. Основой водного круговорота являются атмосферные осадки. Они распределяются следующим образом: перехватываются поверхностью растительного покрова и испаряются, фильтруются в почву и поступают во внутренний влагооборот, пополняют поверхностный и подземный сток. В большинстве ландшафтов почвенная влага всасывается корнями растений и вовлекается в продукционный процесс. Количественные показатели структуры влагооборота изменяются от одного ландшафта к другому, зависят от поступающего тепла и влаги и подчиняются зональным и азональным закономерностям.