Тема

Взаимосвязь контрастности с парагенетическими и парадинамическими моделями

Введение

Первоначально контрастность сред и парагенетические ландшафтные комплексы -- разрабатывались самостоятельно и казались не связанными между собою. Дальнейшие исследования показали, что обе темы отражают одну и ту же фундаментальную закономерность физико-географической науки -- принцип контрастности.

Контраст -- слово французского происхождения, означающее резкое различие, противоположность. Однако в науке и технике этим термином «часто выражают не противоположность, а только различие состояний каких либо явлений». Именно в этом последнем значении и употребляется далее термин контрастность.

1. Контрастность сред географической оболочки и ее следствия

Географической оболочке свойственны два типа контрастности: вертикальная и горизонтальная.

Вертикальная контрастность, или ярусность. Согласно геохимическим представлениям, дифференциация вещества составляет характернейшую черту эволюции земного шара. Выражением этой дифференциации вещества, его неоднородности служит оболочечное строение Земли. Ядро, мантия, земная кора, гидросфера, атмосфера представляют собою важнейшие оболочки земного шара, отличающиеся одна от другой качественно различным состоянием вещества.

Важнейшую особенность географической оболочки Земли составляет крайняя неоднородность, контрастность слагающих ее компонентов -- атмосферы, гидросферы и литосферы. Именно поэтому в развитии географической оболочки очень велика, пожалуй, больше, чем где-либо, роль взаимообмена веществом и энергией. Взаимный обмен веществом и энергией осуществляется не только между оболочками, но и между отдельными частями одной и той же оболочки. Последнее связано с внутренней неоднородностью -- ярусностью или слоистостью -- земных оболочек. Таких слоев в атмосфере различают пять: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу (ионосферу), экзосферу; в земной коре -- три: осадочную оболочку, гранитный слой, базальтовый слой; в мантии -- два: верхнюю и нижнюю мантии; ядро делят также на два слоя -- внешнее и внутреннее ядро.

Очень отчетливо выражена ярусность в ландшафтной сфере Земли. В наземном варианте ее наблюдается, по меньшей мере, 5 ярусов: воздушный, надземный биогеоценотнческий, напочвенный биогеоценотический, почвенный, подпочвенный.

Существование вертикальных ярусов и горизонтов обеспечивает непрерывный обмен веществом и энергией между всеми ярусами ландшафтной сферы. Оно находит свое выражение в движении воздуха, перемещении влаги, микромиграциях живых организмов и др.

Вертикальный перенос -- лишь одно из слагаемых общего круговорота вещества и энергии в географической оболочке, вызванного контрастностью сред. Другое слагаемое -- горизонтальный перенос. Основным транспортером горизонтального переноса вещества и энергии служит воздушная среда, большую роль играют реки и морские течения. Горизонтальный перенос связан с крайней неоднородностью подстилающей поверхности, наличием на ней множества рубежей контрастности. Среди них важнейшее значение имеют следующие:

1) береговые, образующиеся на стыке двух резко контрастных сред -- воды и суши;

2) водно-ледовые, наблюдающиеся в морях и океанах у кромки многолетних льдов;

3) фронтально-океанические, характерные для океанических зон дивергенции (расхождения) и конвергенции (схождения), в которых контрастируют водные массы с различными свойствами;

4) орографические, возникающие в местах сопряжения контрастных форм рельефа -- равнин и тор, возвышенных и низменных равнин, хребтов и впадин и т. д.;

5) петрографические, обусловленные различиями в составе горных пород;

6) барические, связанные с различиями в давлении воздуха;

7) фитостромные, выявляющие наиболее контрастные различия в растительном покрове, такие, например, как лес -- поле (степь).

Рубежи контрастности, с их повышенной интенсивностью взаимообмена веществом и энергией, характеризуются высокой концентрацией органической жизни. Приведем некоторые примеры биологического эффекта рубежей контрастности.

В арктических ледовых морях, вообще небогатых проявлениям жизни, поражает исключительное разнообразие фито- и зоопланктона в непосредственной близости от кромки льда, что в свою очередь привлекает сюда млекопитающих, рыб, птиц. Вспышки жизни у кромки льда -- одно из проявлений активного обмена веществом и энергией двух контрастных сред: здесь происходит непрерывное обогащение морской воды питательными веществами за счет таяния загрязненного льда.

Богато развитым биостромом отличаются водно-береговые комплексы. Мелководные прибрежья морей и озер зарастают труднопроходимыми зарослями макрофитов; особенно сильное впечатление оставляют подводные луга и леса из бурых, зеленых и красных водорослей, заселенных массой разнообразных животных. Ч. Дарвин сравнивал их с материковыми лесами тропических стран.

Резкая граница биоценозов у рубежей контрастности получила у американских экологов наименование экотона.

Контрастность сред -- обязательное условие динамики ландшафтных комплексов, непрерывно разворачивающейся в ландшафтной сфере. Только при наличии контрастных сред возможен взаимный обмен веществом и энергией, лежащий в основе динамики природных процессов.

Принцип контрастности был использован для подразделения ландшафтной сферы Земли на отделы и классы ландшафтов. В качестве критерия выделения отделов были приняты возможные комбинации прямого соприкосновения основных контрастных сред, формирующих ландшафтную сферу Земли, -- литосферы, атмосферы н гидросферы. Пяти комбинациям основных контрастных сред соответствуют пять отделов: наземный (литосфера + атмосфера), земноводный (литосфера + атмосфера + гидросфера), водный, или водно-поверхностный (гидросфера в жидком виде + атмосфера), ледовый (гидросфера в твердом виде + атмосфера), донный, или подводный (литосфера -- гидросфера). Расчленение отделов на классы ландшафтов произведено с учетом важнейших орографических рубежей контрастности.

2. Принцип контрастности и парадинамические комплексы-системы

В настоящее время не подлежат сомнению большие успехи географов в области физико-географического районирования и ландшафтно-типологического картирования.

Новые перспективы в изучении ландшафтов открывает идея парадинамических ландшафтных комплексов. Под парадинамическим комплексом подразумевается здесь система пространственно смежных региональных или типологических единиц, характеризующихся наличием между ними взаимообмена веществом и энергией. Парадинамические взаимосвязи относятся к типу горизонтальных межкомплексных связей. Особенность парадинамических комплексов состоит в том, что они выражены тем лучше и определеннее, чем контрастнее образующие их члены.

Классический пример парадинамического комплекса -- водно-берего-вой. До последнего времени берег и прибрежная зона озера (моря, реки) рассматриваются ландшафтоведами в отрыве друг от друга, в разных отделах (классах) ландшафтов. Между тем они находятся в теснейшей многообразной взаимосвязи, начиная с их морфологической структуры и кончая трофическими целями в животном мире.

Не менее контрастны ландшафты гор и равнин. Их обычно противопоставляют друг другу на первом же этапе физико-географического районирования как территории в одном случае -- с широтной зональностью ландшафтов (равнины), в другом -- с высотной поясностью (горы). Не возражая против подобного разграничения, следует одновременно признать, что горы и прилежащие к ним равнины находятся в теснейшем взаимодействии, образуя единый парадинамический комплекс [16]. Хорошо известные своеобразные ландшафты подгорных равнин Средней Азии и Кавказа -- прямой продукт взаимодействия гор и равнин. Воздействие гор на окружающие равнины распространяется далеко за пределами собственно предгорий (твердый и жидкий сток, климатические особенности и др.), и в ряде случаев границу этого воздействия установить трудно.

Достаточно отчетливо выражены парадинамические взаимосвязи между возвышенными и низменными ландшафтами равнин. Возвышенности подобно горам выступают местами сноса, а соседние низменности -- местами аккумуляции рыхлых наносов. Очень наглядно такая взаимосвязь прослеживается, например, на стыке Клинско-Дмитровской гряды и Верхневолжской низины, где развита особая предсклоновая делювиально-пролювиальная полоса шириной в несколько километров.

Разновидностью парадинамических комплексов-систем являются парагенетические комплексы.

В ландшафтоведении понятие парагенетического комплекса-системы введено недавно.

Парагенетические ландшафтные комплексы -- системы смежных, активно взаимодействующих региональных или типологических единиц, обладающих общностью происхождения. Под общностью происхождения здесь подразумевается одновременное или последовательное в ходе развития возникновение взаимосвязанных комплексов -- членов парагенетической системы -- йод воздействием определенного вида процессов и факторов.

Покажем, различая между парагенетическими и парадинамическими комплексами на примере осиновых кустов Окско-Донского плоскоместья. Сам по себе крупный осиновый куст -- подлинный парагенетический комплекс, состоящий из двух-трех и более элементарных урочищ (болотного кочкарника, осинника, ивняка, луговины и т. п.), которые генетически взаимосвязаны, возникнув в результате или расселения солонца, или заболачивания озерка и последующего появления кустарников осины. Между урочищами внутри осинового куста протекает взаимный обмен веществом и энергией в форме перераспределения снежного покрова, поверхностного увлажнения и грунтовых вод, миграции солей, микроклиматического взаимодействия, трофических связей животного мира.

Одновременно осиновый куст со всеми слагающими его урочищами находится во взаимодействии с окружающей степью (пашней). Сносимый с полей снег задерживается осиновым кустом, а возникающее при этом избыточное увлажнение почвы распространяется от опушки куста на прилегающие участки степи. Воздействие куста сказывается также на микроклимате и. растительности степи. Многие виды птиц, гнездящиеся в кусте, вылетают кормиться в степь, а мышевидные грызуны -- обитатели степи -- предпочитают устраиваться на зимовку по опушке и даже в глубине осинового куста. Система осиновый куст -- прилегающая степь (поле), лишенная общности происхождения, представляет собою парадинамический комплекс.

Парадинамические комплексы обладают структурами различной сложности. Наиболее простые из них состоят из двух смежных взаимодействующих ландшафтных комплексов.

Простым парадинамическим комплексом является система склонового и пойменного типов местности правобережья Дона, Воронежа и других сходных равнинных рек. Результаты их взаимодействия выражены в виде делювиальных подножных плащей, овражно-балочных конусов выноса, ледобойной полосы в местах выхода плотных коренных пород и др. Наконец, таким же простым парадинамическим комплексом следует считать систему Среднерусской и Окско-Донской лесостепных.

Каждый из членов парадинамической системы находится во взаимодействии целым рядом других территориально-смежных ландшафтных комплексов. Совокупность всех территориально-смежных ландшафтных комплексов, непосредственно соприкасающихся и взаимодействующих с центральным или осевым комплексом системы, ее ядром, образует сложный, многочленный парадинамический комплекс.

Совокупность простых и сложных парадинамических комплексов определенного типа местоположения, со сходной интенсивностью процессов взаимного обмена веществом и энергией, составляет парадинамический ряд. Можно говорить о водораздельном, склоновом, пойменном, равнинном, предгорном, горном и тому подобных парадинамических рядах (рис. 3.2.1).

Характеристика склоновых парадинамических комплексов как геокомплексов с односторонним системообразующим потоком вещества и энергии нуждается в больших оговорках. Перемещение вещества и энергии наблюдается не только вниз по склону, но и вверх.

Рис2.1 Водораздельный ряд, простые н сложные парадинамические комплексы (ПДК) типов местности Среднерусской лесостепи: 1 - аллювий пойменной террасы; 2 -- песчаный аллювии нериой надпойменной террасы; 3 - супесчаный лессовидный аллювий верхних надпойменных террас; 4 -- типичные черноземы на делювиальных и лёссовидных суглинках; 5 - солодь; 6 - черноземно-луговые почвы на лёссовидных суглинках и глинистой морене; 7 - оподзоленные черноземы н темно-серые лесные почвы; 8 - смытые черноземы и серые лесные почвы крутых склонов; 9 - коренные породы; 10 - луговая растительность; 11 - культурная растительность; 12 - черная ольха; 13 - сосна; 14 - дуб; 15 - осина; 16 - береза; 17 - тип местности; 18 - простоя парадинамический комплекс; 19 - сложный парадинамический комплекс

Парадинамические комплексы склонового ряда отличаются большим разнообразием. В зависимости от ведущего процесса, формирующего их, здесь различаются следующие типы парадинамических комплексов: 1) флювиальный; 2) обвально-осыпной; 3) оплывинно-оползневой; 4) аблювиально-делювиальный.

Позиционно - динамическая ландшафтная структура

Позиционно-динамическая ландшафтная структура отражает зависимость комплекса природных условий и процессов от положения фаций относительно ландшафтно-значимых рубежей, вдоль которых происходит изменение интенсивности и направления, горизонтальных вещественно-энергетических потоков. С этими потоками связаны многие современные ландшафтные процессы (плоскостная и линейная эрозия, дефляция, подтопление и заболачивание почв, их загрязнение техногенными элементами). От положения фаций относительно линий тока воды или воздуха зависит специфика современных и возможных в будущем физико-географических процессов. Отразить эту специфику при выделении территориальных единиц генетико-морфологической ландшафтной структуры не всегда возможно. Поэтому при организации территории агроландщафтов необходимы выделение и анализ их позиционно-динамической структуры.

Территориальные единицы структуры этого типа выделяют таким образом, чтобы в их пределах интенсивность современных процессов, связанных с вещественно-энергетическими потоками, была в целом одинаковой и однотипной по динамическим показателям. Поэтому границы между этими единицами проводятся в местах небольших градиентов горизонтальных потоков. Эти места в большинстве случаев соответствуют каркасным линиям рельефа (водораздельной линии, тальвегу, бровке, подошве склона, линиям его перегибов), вдоль которых меняется интенсивность поверхностного стока и, соответственно, водно-эрозионного процесса, ветрового потока в деятельном слое атмосферы, определявшего дефляцию, а иногда и грунтового потока со связанными с ним процессами. В качестве рубежей смены интенсивности горизонтальных потоков иногда выступают границы между различными по фильтрационным свойствам почвами и породами аэрации, так как в этих местах изменяется интенсивность грунтового стока и геохимической миграции.

Картографирование показало, что территориальные единицы этой структуры, окаймляя каркасные линии рельефа, зачастую имеют форму полос. Поэтому они и названы ландшафтными полосами, хотя в ряде случаев принимают неправильную изометрическую или кольцевую форму.

Ландшафтная полоса - это группа фаций, имеющих общее положение относительно рубежей изменения интенсивности горизонтальных, вещественно-энергетических потоков, характеризующаяся в силу этого единообразным протеканием физико-географических процессов. В пределах одной ландшафтной полосы горизонтальные потоки однонаправлены и во всех точках имеют одинаковые градиенты (см. рис.4.1.1).

При обособлении парагенетической ландшафтной структуры определяющее значение имеет выделение «центрального места», в качестве чего выступает линия их концентрации.

Особое значение в обособлении парагенетической структуры имеет концентрированный водный поток. Его огромная (по сравнению с другими формами движения в ландшафте) динамичность и энергия, особые свойства воды как природного тела приводят к образованию ландшафтных структур с ярко выраженными парагёнетическими отношениями между фациями. Эти отношения наиболее четко проявляются вдоль линий тока и ослабевают по мере удаления от них. В связи с этим анализ ПГЛК дает наибольший эффект при изучении долин рек, лиманно-устьевых комплексов, овражно-балочных систем. Эти природные объекты являются подчиненными по отношению к ландшафтным полосам парадинамического района, дренируемого руслом реки, и существенно зависят от процессов, происходящих в этих ландшафтных образования. Поэтому в территориальные единицы парагенетической ландшафтной структуры объединяют и единицы позиционно - динамические (ландшафтные полосы). Основой этого объединения является отношение ландшафтных полос не к водораздельной, а к водосливной линии (тальвегам, руслам рек и т.п.).

Рис.4.1.1 Фрагмент крупномасштабной ландшафтной карты

Парагенетическая ландшафтная структура

Формирование парагенетической ландшафтной структуры происходит по линиям концентрации вещественно-энергетических потоков (линиям тока), сеть которых определяет закономерное функционирование контролируемой территории. Выделяют также парагенетические структуры относительно других линий (например, прибрежно-морские и др.). Территориальными единицами этой ландшафтной структуры являются парагенетические ландшафтные комплексы (ПГЛК), выделяемые на основе упорядоченности фаций относительно линий тока, а значит и ведущих динамических процессов, характеризующихся взаимообусловленным происхождением и развитием (парагенезисом).

Таким образом, долинно-речные, овражно-балочные и подобные им структуры представляют собой как бы детали позиционно-динамических структур, приуроченных к гидрографической сети. Однако они обладают и особенностями, состоящими в том, что здесь наряду с продольными равноценное ( а иногда и основное) значение приобретают поперечные границы, которые разделяют однотипные части ландшафтных полос и ярусов, принятые в качестве единиц ПГЛК (см. рис.4.1.1).

Низшей единицей долинного парагенетического ландшафта ПГЛК является парагенетическое звено. Закономерное сочетание последовательно сопряженных ПГ-звеньев (см. рис.4.1.1) формирует парагенетический сектор. Несколько смежных однотипных ПГ-секторов объединяются в парагенетические пояса. Каждая категория долинных ПГЛ характеризуется определенным набором доминантных морфологических и динамических признаков. Высшую классификационную категорию - ПГ-пояс определяет тип ландшафтной структуры территории, на которой сформировалась и функционирует река. Основой для выявления низших таксонов классификации (ПГ-секторы, ПГ-звенья) являются, главным образом, особенности внутриландиафтной структуры долины.

При выделении категории "ПГ-пояс"; исходят из того, что речная долина - это открытая система, находящаяся в состоянии постоянного взаимообмена с другими окружающими ландшафтными структурами веществом и энергией. Необходимо иметь в виду также особенности генетических пространственных сопряжений.

ПГ-пояс - территориально-целостный фрагмент долины, характеризующийся общим характером протекания современных физико-географииеских процессов в условиях определенной морфоструктуры [25].

Доминантными признаками при выделении ПГ-пояса являются: тип долины, характер морфоструктуры, тип рельефа, стадия развития долины, характер и интенсивность неотектонических движений, зональный тип ландшафта и др.

Выделение категории «ПГ-сектор» позволяет усилить внимание к внутренней структуре долинных ландшафтов.*

ПГ-сектор - участок долины, характеризующийся однотипностью строения и динамики, прежде всего террас и склонов, в условиях однородной геолого-биогеографической обстановки.

Главный критерий обособления ПГ-звеньев - особенности пойменно-русловой части долины, связанные с ее земноводным режимом и большой динамичностью.

ПТ-звено - это совокупность взаимосвязанных элементарных геокомплексов, объединенных на основе генетического единства и однонаправленного развития в пределах пойменно-русловой части долины. В качестве доминантных признаков при наделении ПГ-эвена используются характеристики поймы и русла (см. рис. 4.1.1), освещающие как морфологически» связи, так и тип функционирования (строение, морфометрические показатели, геоботаническая обстановка, характер затопляемости, интенсивность отложения наносов, тип руслового процесса и др.).

Наряду с отмеченными категориями ПТК - есть участки долины реки, не попадающие практически ни в один из указанных типов.

Литература

1. Александрова Т.Д. Анализ возможностей и организаций применения методов математической статистики в ландшафтных исследованиях. - Изд. АН СССР. Сер. Геогр. - Т. 5. - 1970. - 145с.

2. Аненская Г.Н. и др. Морфологическое изучение географических ландшафтов. - В кн.: Ландшафтоведение. - М., 1963. - 172с.

3. Арманд Д. Л. Наука о ландшафте. - М., 1975. - 204с.

4. Богобоящий В.В., Чурбанов К.Р., Палій П.Б., Шмандій В. М. Принципи моделювання та прогнозування в екології: Підручник. - Київ: Центр навчальної літератури, 2004. - 216с.

5. Борисов А.А. Климатография Советского Союза. - Л., 1970. - 130с.

6. Борисов А.А. Климатические особенности Калининградской области. - Изв. Всесоюз. Геогр. О-ва. - Т. 104. - Вып.2. - 1972. - 152с.

7. Дарвин Чарльз. Путешествие натуралиста вокруг света на корабле «Бигль». 3-е изд. - М., 1977. - 203с.

8. Дроздов К.А. Ландшафтные парагенетические комплексы среднерусской лесостепи. - Воронеж: изд-во ВГУ, 1978. - 160с.

9. Дроздов К.А. О принципе неоднозначной дифференциации ландшафтных комплексов на единицы нижестоящего таксономического ранга. - В. кн.: Вопросы антропогенного ландшафтоведения. - Воронеж, 1972. - 176с.

10. Ежов И.Н. О расчленении рельефа овражно-балочной сетью по типам местности. - Науч. Докл. Высшей школы. Геолого - геогр. Науки. - Т. 4. - 1958. - 125с.

11. Зенкевич Л.А. Биология моря СССР. - М., 1963. - 175с.

12. Козин В.В. К вопросу о парагенетических ландшафтных комплексах. - Науч. Зап. Воронежск. Отд. Геогр. О-ва СССР, - Воронеж, 1974. - 132с.

13. Козин В.В. Сравнительный анализ ландшафтов долины Верхнего и среднего Дона (опыт парагенетического анализа). Афтореф. Канд. Дис. - Воронеж, 1974. - 164с.

14. Kuhn T.S. The structure of scientific revolutions. Chicago, 1962. - 205p.

15. Мильков Ф. Н. Типологические ландшафтные комплексы среднерусской лесостепи. - В. кн.: Вопросы ландшафтно-типологического картирования. - Воронеж, 1959. - 152с.

16. Мильков Ф. Н. Физическая география: современное состояние, закономерности, проблемы. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1981. - 400с.

17. Мильков Ф.Н. Ландшафтная сфера Земли. - М., 1970. - 147с.

18. Мильков Ф.Н. Парагенетические ландшафтные комплексы. - Науч.зап. Воронежск. Отд. Геогр. О-ва СССР, - Воронеж, 1966. - 125с.

19. Поворонежье. - Воронеж, 1973. - 105с.

20. Ретеюм А.Ю. Парагенетические ландшафтные комплексы. - Изд. Всесоюзн. Геогр. О-ва. - Т. 1. - 1972. - 224с.

21. Солнцева Н. А. История физико-географического районирования европейской части СССР. - В кн.: Физико-географического районирования европейской части СССР. - М., 1960. - 178с.

22. Сочава В.Б. Системная парадигма в географии. - Изв. Всесоюзн. Геогр. О-ва. - Т. 105. - Вып.5. - 1973. - 165с.

23. Трешников А.Ф. и др. Известия всесоюзного географического общества. Академия наук СССР. Географическое общество союза СССР. - Т. 116. - Вып.4. - 1984. - 392с.

24. Harvey D. Explanation in Geography. London, 1962. - 180p.

25. Швебс Г.И. Методические указания по ландшафтным исследованиям для сельскохозяйственных целей. Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук имени В.И. Ленина. - Москва, 1990. - 58с.