Структура и свойства геосистем

Ландшафтообразующие компоненты. В каждом ландшафте как бы в вертикальном разрезе представлены части всех сфер географической оболочки – литосферы, атмосферы, гидросферы, биосферы. Фрагменты этих сфер называют природными компонентами.

В пределах ландшафта все природные  компоненты образуют различные сочетания, выступающие структурными частями  любого ПТК – от географической оболочки до фации. Учитывая это, Н.А. Солнцев (1968) предложил называть их полными (или пятичленными) ПТК и не смешивать с одночленными, двучленными и другими природными комплексами (например, почвами или горными породами).

Взаимосвязи компонентов. Взаимодействия компонентов проявляются через систему прямых и обратных связей (рис. ). Прямые связи – это наиболее устойчивые, отчетливо выраженные и постоянные воздействия, направленные от одного компонента к другому. Общеизвестны, например, зависимости, существующие между тектоническими структурами и рельефом: синеклизам, как правило, соответствуют низменности, антеклизам – возвышенности. Рельеф в свою очередь является важным климатообразующим фактором. Возвышенности характеризуются максимальным количеством атмосферных осадков и более низкими (в среднем на 0,3°) среднемесячными и среднегодовыми температурами воздуха по срав нению с равнинными и низменными территориями, где сумма годовых осадков уменьшается на 100 – 150 мм, а температура воздуха повышается.

Рис. . Взаимосвязи компонентов в ландшафте (по Н.А. Солнцеву). 1 – прямые связи; 2 – обратные связи.

Известно, какую роль играет климат в жизни рек. Климатическими факторами, в частности атмосферными осадками, обусловлены типы питания и режим рек, показатели стока.

Среди различных факторов почвообразования велико значение грунтовых вод. При глубоком залегании вод, что наблюдается на повышенных элементах рельефа, формируются автоморфные почвы. В условиях равнинного рельефа и сравнительно близкого от поверхности уровня грунтовых вод образуются полугидроморфные (заболоченные), а при постоянном избыточном увлажнении – гидроморфные (болотные) почвы.

Влияние почвенного покрова на растительность проявляется в общеизвестных закономерностях: на сухих песчаных почвах обычно произрастают сосновые леса, на свежих супесчано-суглинистых – широколиственно-сосновые и широколиственно-еловые, на заболоченных глинистых и суглинистых – еловые леса. К торфяно-болотным почвам приурочены коренные пушистоберезовые, черноольховые или сосновые леса, а также моховые и травяные открытые болота. Растительность оказывает значительное воздействие на животный мир. Животное население лесов, лугов, болот или распаханных пространств коренным образом различается между собой. Следовательно, прямые связи между компонентами обусловливают в общем известные закономерности географической оболочки или любого другого ПТК.

Ландшафт представляет систему открытого типа. Это означает, что он находится в состоянии постоянного обмена веществом и энергией с другими системами и при этом не разрушается, а стремится к сохранению стабильного, устойчивого состояния. Такое свойство ландшафта обеспечивается за счет обратных связей. В целом обратная связь – это способность системы гасить приходящий извне импульс, который в результате приводит к цикличности развития. Обратные связи постоянны, но выражены в ландшафте значительно слабее, чем прямые.

Различают несколько типов обратных связей (рис. ). Наиболее простые среди них – связи непосредственные и цепочечные, возникающие между 2 – 3 компонентами. Более частый и сложный случай – отрицательные и положительные обратные связи, когда внешний импульс вызывает замкнутый контур изменения. При этом положительные связи действуют в том же направлении, в каком действовал первичный импульс, усиливая цепные реакции лавинного типа и зачастую приводя к изменению или разрушению ландшафта. Отрицательные обратные связи появляются в том случае, когда реакция ПТК направлена на погашение внешнего импульса и восстановление равновесия. Такие связи преобладают в ландшафте, и именно они обеспечивают саморегуляцию и устойчивость ПТК.

Саморегуляция с помощью отрицательных обратных связей встречается достаточно часто. Так, в летние сезоны с повышенным количеством осадков в Беларуси наступает резкое переувлажнение суглинистых и глинистых почв. На суходольных лугах это вызывает усиленное развитие разнотравья, интенсивно транспирирующего почвенную влагу. Через некоторое время, когда количество осадков снижается до среднемесячного, мезофильная растительность отмирает и восстанавливаются господствующие злаковые фитоценозы. В приведенном примере ярко проявляется процесс саморегулирования ландшафта, в котором основную стабилизирующую роль играет биота. Благодаря саморегулированию под воздействием внешних факторов ландшафт сохраняет свои функции, структуру, устойчивость. Саморегуляция обеспечивает относительное равновесие ПТК при непрерывном развитии. Изучение этого явления имеет важное практическое значение, особенно для охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Горизонтальное строение ландшафта выражается в наличии системы пространственно взаимосвязанных и соподчиненных ПТК. Одни из них, входящие в состав ландшафта и обусловливающие его внутреннюю неоднородность, носят название морфологических единиц, их сочетание образует морфологическую структуру ландшафта. Понятие о других вырабатывается на основе систематизации большого фактического материала, позволяющего произвести классификацию ПТК.

Морфологическая структура. Основные морфологические части (морфологические единицы) ландшафта – фации и урочища. Помимо них, во многих ландшафтах можно выделить промежуточные единицы — местности, сложные урочища, подурочища (рис. ).

Рис. . Схема соподчинения морфологических единиц ландшафта.

Самой мелкой и наиболее однородной в природном отношении ПТК является фация. Фация – природный территориальный комплекс, «на всем протяжении которого сохраняется одинаковая литология поверхностных пород, одинаковый характер рельефа и увлажнения, один микроклимат, одна почвенная разность и один биоценоз» (Н.А. Солнцев). Наиболее существенным признаком фации выступает пространственная однородность всех природных компонентов. Это определение относится только к фациям в условиях нормально развивающегося, не нарушенного хозяйственной деятельностью ландшафта.

Разнообразие фаций определяется разнообразием местоположений, т. е. форм микро- и мезорельефа. Чаще всего фация занимает одну форму микрорельефа или ее часть. Индикатором выделения фации служит растительность. Название ПТК дается по растительной ассоциации и почвенной разности. Например, аирно-хвощевой луг на торфянисто-глеевых почвах. К более значительным по площади пойменным гривам могут быть приурочены 2–3 фации. На вершине гривы выделяется фация ястребино-белоусниковый луг на дерново-подзолис-тых временно избыточно-увлажненных песчаных почвах. К межгривному понижению приурочена фация мелкоосоковый луг на дерново-подзолисто-глеевых песчаных почвах.

Урочище – следующий, более крупный и всегда встречающийся в ландшафте комплекс. Урочище – ПТК, связанный с выпуклыми и или вогнутыми мезоформами рельефа и представляющий «закономерно построенную систему генетически, динамически и территориально связанных фаций или их групп» (Н.А. Солнцев). Лимитирующим фактором природных геологических и гидрологических условиях выделения урочищ служат мезоформы рельефа.

Почвенный покров урочищ отличается комплексностью. Урочищам с выпуклыми  формами рельефа свойственны  почвы одного или двух типов, а  также нескольких разновидностей. В  пределах урочища моренного холма преобладают дерново-подзолистые почвы, а у подножия появляется узкая кромка дерново-подзолистых заболоченных почв. В урочищах, которые связаны с вогнутыми формами рельефа, структура сложнее. Здесь встречаются несколько почвенных типов. В урочище ложбины стока, в тальвеге, распространены дерновые заболоченные и болотные почвы, в нижней части склонов – дерново-подзолистые заболоченные, а в верхний – дерново-подзолистые.

Растительный покров урочища также  разнообразен. Даже на одних и тех  же почвах часто произрастают леса различных формаций (еловые и елово-широколиственные) и нескольких типов (черничные, мшистые).

В названии урочища всегда на первом месте должен стоять ведущий фактор выделения ПТК (мезоформа рельефа), далее отмечаются особенности почвенно-растительного покрова. Например, урочище камового холма с бором брусничным на дерново-подзолистых среднеоподзоленных песчаных почвах, урочище холмисто-волнистой водно-ледниковой равнины с пашней на дерново-подзолистых слабооподзоленных песчаных почвах.

По характеру распространения, занимаемой площади и роли в ландшафте различают основные и второстепенные урочища. Основные урочища определяют морфологическую структуру ландшафта и представлены повсеместно, второстепенные встречаются редко и занимают незначительные площади. Среди основных урочищ выделяют урочища – доминанты, образующие фон ландшафта, субдоминанты, имеющие подчиненное значение и редкие, ограниченно распространенные.

По характеру распространения, занимаемой площади и роли в ландшафте  различают урочища основные и второстепенные. Основные урочища определяют морфологическую структуру ландшафта и представлены повсеместно, второстепенные встречаются редко и занимают незначительные площади. Среди основных урочищ принято выделять урочища-доминанты, образующие фон ландшафта, и субдоминанты, имеющие подчиненное значение. В каждом ландшафте наряду с одним-двумя урочищами-доминантами обычно обособляются два-четыре урочища-субдоминанта. В группе второстепенных обычно распространены редкие ПТК, представленные зачастую одним – двумя выделами. Занимая небольшие площади, редкие урочища тем не менее играют важную роль в усложнении ландшафтного разнообразия и усилении устойчивости ландшафта.

По степени сложности внутреннего  строения различают простые и сложные урочища. Н.А. Солнцев к простым урочищам относил ПТК, в пределах которых имеются только фации, к сложным – такие, в которых, кроме фаций, есть подурочища. В.А.Дементьев вычленял сложные урочища по генезису и литологии четвертичных отложений (на моренных суглинках и глинах, на водно-ледниковых песках и супесях, мощных лёссах). Однако следует признать, что ввиду неоднозначности определения ПТК в ранге сложного урочища очень редко выделяются в процессе исследования и картографирования территории.

К промежуточным морфологическим единицам относят местности, сложные урочища, подурочища.

Подурочища – группа фаций, расположенных на одном элементе мезорельефа и объединенных общими процессами перераспределения питательных веществ, тепла и влаги, образует сопряженный ряд. Под-урочище – ПТК, «состоящий из группы фаций, тесно связанных генетически и динамически вследствие их общего положения на одном из элементов формы мезорельефа, одной экспозиции» (Н.А. Солнцев). Например, набор фации северного склона балки или восточного склона моренного холма могут выступать в качестве подурочищ. В то же время фации, которые входят в состав одного подурочища, могут различаться некоторыми свойствами почв (механическим составом, степенью оподзолистости, интенсивностью процессов смыва и намыва) и растительности (составом подлеска, травяного покрова). Пример названия подурочища: пологий западный склон камового холма с бором брусничным и вересковым на дерново-подзолистых слабо- и среднеоподзоленных песчанных почвах. Подурочища выделяют в ландшафтах с сильно расчлененным рельефом. В ландшафтах с выровненным, волнистым рельефом подурочища, как правило, не выделяют, также как и сложные урочища.

К сложным урочищам относятся ПТК, в пределах которых есть фации и подурочища. В простых урочищах различают только фации.

Наиболее крупная промежуточная  морфологическая единица ландшафта  – местность. Местность – ПТК более высокого ранга, чем урочище. Местностью называется наиболее крупная морфологическая часть ландшафта, характеризующаяся особым сочетанием основных урочищ данного ландшафта (Н.А. Солнцев). Например, в пойменном ландшафте можно встретить местности гривистой, мелкогривистой сегментной или центральной выровненой поймы с разным набором основных урочищ (по Н.А. Солнцеву). Местности – это участки ландшафта, ведущими признаками обособления которых служат рельеф или характер его расчленения (В.А. Дементьев). Например, в типичном для Беларуси моренно-зандровом ландшафте хорошо обособляются два типа рельефа – моренные и зандровые равнины. Различаясь генезисом рельефа, почвенно-растительным покровом и набором урочищ, эти участки выступают в качестве местностей моренно-зандро-вого ландшафта.

По мере развития ландшафта их морфологическая  структура изменяется и усложняется. Этот процесс идет постоянно и  направлен от наиболее мелких ПТК к крупным. История формирования тем сложнее, чем разнообразнее внутреннее строение ландшафта. Только что появившаяся промоина из одной фации со временем превращается в овражное урочище, карстовая воронка – в урочище карстовой котловины с системой сопряженных фаций.

Морфологическая структура ландшафтов не есть нечто застывшее, неизменное – она изменяется и усложняется по мере развития ландшафтов. Процесс ее усложнения идет постоянно и направлен от наиболее мелких ПТК к крупным. Чем разнообразнее внутреннее строение ландшафта, тем сложнее и длительнее история его формирования. Только что появившаяся промоина с одной фацией со временем превращается в овражное урочище, карстовая воронка – в урочище карстовой котловины с системой сопряженных фаций. Н.А. Солнцев, подчеркивая важность динамического подхода к изучению морфологической структуры ландшафта, предложил называть подобные быстро развивающиеся ПТК звеньями. Звено есть динамический ПТК, результат развития которого — переход фации в урочище.

Изучение морфологической структуры позволяет определить пространственное размещение ПТК любого ранга, а также выяснить их взаимодействие, степень сходства и различия, влияние на физико-географические процессы. Исследование морфологии ландшафтов выступает обязательной предпосылкой к их классификации, изучения развития и динамики, для решения вопросов прикладного характера.

2.5. Классификация фаций и урочищ