Природно-территориальные комплексы

Горизонтальные границы природно-территориальных комплексов

Пространство природно-территориального комплекса оконтуривается его горизонтальными (точнее - территориальными) и вертикальными границами.

Вопросы выделения природно-территориальных комплексов, их нанесения на карту, т.е. картографирование, специально рассматриваются в курсах ландшафтоведения, методики полевых ландшафтных исследований и ландшафтного картографирования. В географии вопрос границ особенно актуален. Ему посвящены специальные монографии (М.А. Лихоман, Сб. "Географические границы", В.А. Боков, А.М. Трофимов, и др.) и многочисленные статьи. Так, Б.Б. Родоман по функциональным признакам различает дивергентные, конвергентные, градиентные и процессные границы.

К дивергентным относятся границы, разделяющие потоки (воды, воздуха, минерального вещества и т.д.) и направляющие их в разные стороны. Они соответствуют водоразделам, гребням, осевым зонам максимумов атмосферного давления, другим образованиям. Конвергентные границы, напротив, располагаются там, где сходятся потоки, происходит их конвергенция. К ним относятся тальвеги, ложбины, осевые зоны минимумов атмосферного давления и др. Градиентные границы соответствуют зонам наибольшего изменения параметров, т.е. наибольшему градиенту.

Как градиентные можно рассматривать границы между лесной и травянистой растительностью, береговую линию и т.д. Процессные границы фиксируют смену процесса, например переход от зоны преимущественно плоскостного смыва к зоне линейной эрозии. В каждом конкретном случае природно-территориальные комплексы имеют границы, которые можно отнести к конвергентным, дивергентным, градиентным или процессным.

По характеру выраженности границ выделяются следующие виды:

1. Четкие, если ширина переходной полосы намного меньше, чем протяженность ПТК-

2. Постепенные, если ширина переходной полосы соизмерима с протяженностью ПТК.

3. Экотоны - переходные полосы с постепенным переходом от одного ПТК к другому, когда точно установить местоположение границы разных ПТК крайне трудно. К таким границам, например, относится граница субальпийских и альпийских ландшафтов в высокогорьях Кавказа. Так, находясь на высоте 2800 м, можно с уверенностью сказать, что на Западном Кавказе это альпийские ландшафты, а на высоте 2200 м - субальпийские. Но в интервале высот 2500-2700 м четко отделить альпийский ландшафт от субальпийского крайне сложно, так как этот интервал высот соответствует экотону.

В ландшафтоведении границы анализируются и с точки зрения их формы. Различают прямые, волнистые, пилообразные, зубчатые, дендритные и другие границы. Как Форма, так и выраженность (четкость) границ являются важным свойством самого природно-территориального комплекса.

Вертикальные границы природно-территориальных комплексов

Если горизонтальные границы природно-территориальных комплексов относительно хорошо исследованы, то о верхней и нижней границе ПТК имеется все еще мало данных, и вопрос о том, где проходят вертикальные границы, до сих пор остается дискуссионным. Некоторые сведения об этих границах имеются в работах А.Г. Исаченко, А.Д. Ретеюма, К.Н. Дьяконова, В.Б. Сочавы и И.И. Мамай.

А.Ю. Ретеюм посвятил специальную статью строению ландшафта и ее верхней границе. Он считает, что верхняя граница биогеоценоза чрезвычайно непостоянна и зависит от типа биологического круговорота, радиационного баланса поверхности, ее шероховатости и метеорологических условий. У биогеоценоза с травяной растительностью она расположена на высоте от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. В лесных биогеоценозах эта же граница проходит на высоте нескольких десятков метров. Верхний ярус урочищ - приземный, или, как его иногда называют, квазистационарный слой воздуха. Поэтому высота верхней границы урочища колеблется от нескольких десятков метров до нескольких сотен. Ландшафт благодаря своим размерам обладает гораздо более мощным ярусом и охватывает пограничный слой атмосферы. Колебания высоты верхней границы лежат в пределах 0,8-2,0 км.

К.Н. Дьяконов для условий лесотундры считает, что верхняя граница ПТК должна выделяться по тому уровню, на котором исчезают горизонтальные различия между геосистемами. Поэтому в фациях с березовыми лесами (более точно - редколесьем) верхняя граница проходит на высоте 4-5 м. Эти цифры относятся к условиям антициклональной погоды при скорости ветра 1,8 м/с в условиях дневного времени суток.

Верхняя граница проявления внутриурочищных связей находится на высоте 7-9 м, и поэтому граница ПТК этого ранга проходит на этой высоте. Для определения нижней границы Дьяконов выбирает положение изотермы 0° (т.е. слоя мерзлоты в лесотундре). Различия между фациями наблюдаются до глубины 2 м, а урочищами до 4 м.К.Н. Дьяконов утверждает, что верхние и нижние границы отдельных компонентов, образующих ландшафт, одновременно являются границами проявления внутриландшафтных связей.

Противоположную А.Ю. Ретеюму и К.Н. Дьяконову точку зрения высказывает А.Г. Исаченко, который пишет, что многие атмосферные явления (например, облачность, осадки и др.) независимо от того, на какой высоте они формируются, характеризуют в равной степени и зоны, и провинции, и ландшафты. Поэтому чисто теоретическое предположение, что с увеличением таксономического ранга геокомплекса возрастает его верхний предел в атмосфере, неверно. Было бы бесполезным искать верхние пределы географических единиц разных порядков и попытаться разделить тропосферу на части, принадлежащие отдельным фациям, урочищам, и т.д. Верхние границы ландшафтов по своей природе неопределенны уже потому, что свойства воздуха над тем или иным участком земной поверхности обусловлены не только физико-географическими условиями данного участка, но также воздействием других ландшафтов, нередко очень отдаленных. Кроме того, если мы даже и могли бы их установить, то они бы быстро изменялись.

Тем не менее, идея увеличения мощности ПТК (расстояния от верхней до нижней границы) при увеличении его таксономического ранга остается привлекательной до сих пор. Из приведенных взглядов ученых ясно, что до сих пор нет четкого, единого представления о верхней и нижней границе ПТК. Это не удивительно, так как непосредственно у земной поверхности, там, где находится область прямого соприкосновения, взаимодействия и взаимопроникновения различных компонентов природы, наблюдается максимальное проявление физико-географических процессов и максимальное разнообразие физико-географических явлений. Земная поверхность - это своего рода фокус географической оболочки. В обе стороны от этой поверхности наблюдается уменьшение разнообразия. Это явление хорошо проанализировал В.А. Боков (см. "Пространственно-временная организация геосистем", 1983).

Вертикальные границы определяют ряд ландшафтно-геофизических свойств природно-территориальных комплексов, поэтому рассмотрим вопрос об их расположении более подробно.

Нижняя граница.

Ландшафтоведам хорошо известно, что горизонтальные границы ПТК хотя и являются комплексными, но в одних случаях хорошо дешифрируются по рельефу, в других - по растительности или другим физиономическим (видимым) компонентам. Аналогично, в основе выделения вертикальных границ могут находиться то одни, то другие факторы. Искусство выявления природно-территориальных комплексов заключается именно в умении обнаружить и объяснить основные факторы дифференциации пространства.

Рассмотрим положение нижней границы биогеоценоза, фации, урочища и ландшафта.

В настоящее время господствует точка зрения, согласно которой выдел (площадное распространение) биогеоценоза в подавляющем большинстве случаев соответствует выделу фации (Н.А. Солнцев, В.Б. Сочава,). По определению, биогеоценоз - это биоценоз в совокупности с внешней средой, в значительной степени преобразованной этим ценозом. Эта среда в подземной части биогеоценоза соответствует почве, и, следовательно, нижняя граница должна соответствовать нижней границе почвы. Вопрос об этой границе до сих пор является дискуссионным. Однако наиболее оправданно проводить эту границу так, как это делает М.А. Глазовская, т.е. по нижней границе распространения основной (более 99%) массы корней. Довольно часто (но не всегда!) эта граница соответствует границе горизонтов В и С почвы.

При определении нижней границы фации могут наблюдаться так называемые "простые" и "сложные" случаи. При первых проведение границы не вызывает большой сложности и не требует длительных наблюдений или расчетов. Нижняя граница как бы "видна невооруженным глазом".

1. Граница фации проходит по границе двух различных коренных горных пород (например, песчаников и известняков).

2. Граница фации проходит по границе коренной горной породы (известняка, песчаника, гранита и т.д.) с породами аккумулятивного происхождения (аллювием, пролювием, коллювием и др.).

3. Граница фации проходит по уровню грунтовых вод. При этом имеется в виду наиболее глубокий в течение года уровень, а не сезонные колебания.

Во всех этих случаях граница хорошо выражена и связана либо со сменой геологического строения, либо с уровнем грунтовых вод или же слоем вечной мерзлоты. Количество этих случаев можно расширить, например, если рассмотреть прохождение границы фации при контакте мощной (более 3-4 м) коры выветривания, образовавшейся в прошлые эпохи (например, красноземной коры выветривания Аджарии - Гурии), с коренными породами и др.

Однако "простые" случаи встречаются довольно редко. Значительно чаще создаются такие ситуации, при которых проведение нижней границы вызывает большие осложнения. Например, в карстовых районах Асхи и Арабика в Западной Грузии мощность относительно однородных известняков достигает 2000 м. Где провести нижнюю границу фации с субальпийскими бобово-разнотравными лугами, имеющими площадь в несколько квадратных метров? На уровне контакта карбонатных пород с другими породами? Но в этом случае фация получится в виде столба или даже иглы высотой 2000 м, а длиной и шириной - несколько метров. О каком соответствии размерностей горизонтальных и вертикальных границ может идти речь, если высота фации превышает ее длину почти на три порядка, т.е. в 1000 раз! Таким образом, проведение границы по контакту карбонатных и других пород в этом случае малооправдано.

Рассмотрим другой случай. Фация подстилается не одной горной породой, а их чередованием. Например, чередованием глинистых сланцев и песчаников или, как это часто наблюдается на Северо-Западном Кавказе или в Карпатах, - флишем. Где провести в этом случае границу? По контакту сланцев и песчаников? А если этот контакт расположен очень близко к поверхности почвы? Ведь тогда в те процессы, которые протекают в фации, будут вовлекаться обе породы. Еще сложнее обстоит дело с флишем.

Таким образом, необходимо искать иные критерии для выявления местонахождения нижней границы фации. Поиск в этом направлении позволил сделать вывод, что в так называемых "трудных случаях" нижнюю границу следует проводить по слою постоянных температур в течение года. Именно до этого слоя проникает действие солнечной радиации за годичный промежуток времени. Горные породы и почва, находящиеся выше слоя постоянных температур, влияют на микроклиматические процессы, протекающие в надземной части фации. В то же время положение этого слоя является важным свойством как литогенной основы, так и остальных компонентов ПТК. Это связано с тем, что плотность, влажность и химический состав горных пород определяют температуропроводность. А количество фитомассы и такие "внешние факторы", как солнечная радиация, атмосферная циркуляция и т.д., влияют на амплитуду температуры поверхности почвы.

В ряде природно-территориальных комплексов критерии глубины нижней границы фаций - уровень, на втором затухают колебания температуры, - неприемлем, так как не является определяющим для процессов функционирования ПТК. Например, в экваториальных ландшафтах, где амплитуда температуры воздуха и почвы ничтожна, а глубина проникновения активного биологического, геохимического и других воздействии значительно больше, чем глубина "нейтрального" слоя. В этих случаях нижнюю границу фации необходимо проводить по глубине проникновения этих воздействий.

Следующей морфологической единицей ландшафта является урочище по определению Н.А. Солнцева, это закономерно построенная система генетически, динамически и территориально связанных фаций; обычно урочище формируется на основе какой-либо формы мезорельефа. В горных условиях, так называемые горные урочища - это опять же генетически и динамически связанные фации, однородные в геолого-морфологическом и структурно-функциональном отношении, имеющие один режим миграции (Н.Л. Беручашвили). В отличие от равнинных урочищ горные урочища меньше - они занимают форму микрорельефа или часть (элемент) мезорельефа и лишь в редких случаях всю форму мезорельефа.

Так как урочище представляет собой систему фации, то, естественно, его нижняя граница не может пройти выше чем нижняя граница наиболее низко расположенной фации. Кроме того в урочище должны войти те горные породы, через которые осуществляется связь фаций данного урочища путем миграции вещества.

Первый пример типичен для равнинных и холмистых территорий Урочище включает в себя всю мезоформу рельефа, в том числе и те части, которые не входят в отдельные фации, но через которые осуществляются миграционные связи, обусловливающие единство урочища. Бывает, что урочище занимает часть элемента мезоформы рельефа, однородную в миграционном отношении. И в этом случае имеются участки, которые не входят в отдельные фации, но входят в урочище.

Нижняя граница урочища в обоих случаях относительно неопределенна, что связано с отсутствием четкого "физиономического" выражения. Однако в природе наблюдаются и более простые случаи, когда нижняя граница легко прослеживается по контакту двух разных пород или уровню грунтовых вод.

Особенно сложно определить нижнюю границу ландшафта. Так как ландшафт является набором урочищ, дифференциация которых, по определению (Солнцев Н. А), связана в основном с рельефом, то нижняя граница ландшафта не должна пересекать границы входящих в него урочищ. Поэтому в ряде случаев целесообразным считается проведение границы ландшафта по нижней границе самого низкорасположенного урочища.

Кроме того, важно то, что в ландшафт должны войти все участки земной коры, которые вовлечены в миграционные связи в данном ландшафте, т.е. те участки, которые находятся в пределах геохимического сопряжения и объединяются в единое целое функциональными процессами, протекающими в ландшафте.

Верхняя граница.

Определение верхней границы природно-территориальных комплексов вызывает значительные затруднения, так как она непостоянна и быстро меняется в зависимости от погодных условий и состояния разных компонентов ПТК. Исключение составляет верхняя граница биогеоценоза, которая определяется высотой верхушек наиболее высоких растений. Это связано с тем, что, по определению, биогеоценозом является биоценоз и в значительной мере преобразованная им внешняя среда. Наиболее заметно преобразуется внешняя среда (в данном случае воздушные массы) именно в слое растительного покрова, поэтому логично проводить верхнюю границу биогеоценоза по верхушкам самых высоких растений.

При определении верхней границы фации в первую очередь необходимо исследовать свойства воздушных масс. Для приземного слоя воздуха характерно наличие целого ряда специфических процессов - резкие суточные колебания, непериодические изменения метеорологических элементов, определенное содержание микрофлоры, фауны, минеральных частиц и т.д. В зависимости от различных микрометеорологических и фитометрических условий растительного покрова выделяют три весьма условных качественных аэродинамических слоя:

1. Смешанный слой турбулентности внутри растительного полога, находящийся вблизи поверхности почвы и испытывающий значительное влияние последней.

2. Турбулентный слой внутри растительного покрова.

3. Слой турбулентной атмосферы, непосредственно прилегающий к верхней границе растительности. В этом слое еще чувствуется влияние конкретной фации на характеристики метеорологических элементов. В частности, для него характерны значительные градиенты изменения по вертикали температуры, влажности, скорости ветра, которые почти на один порядок превышают градиенты этих параметров в нижнем слое тропосферы.

Естественно, что в фацию должны войти все эти три слоя. Однако их положение будет чрезвычайно непостоянным и, что главное, часто будет наблюдаться "перекрытие", заключающееся в том, что свойства третьего, верхнего слоя будут определяться не только свойствами одного, но и лежащих иногда на значительном расстоянии других природно-территориальных комплексов. Для ориентировочного определения местоположения этой границы необходимо произвести специальные градиентные наблюдения в разные сезоны года и выяснить, в какой из них наиболее высоко проходит верхняя граница, и именно ее принять за верхнюю границу фации.

Влияние растительного покрова в виде резкого "возмущения" хода изотерм наблюдается до высоты 1,5-2,0 м. Зимой, когда фации с лугостепями покрыты снегом, характер распределения температуры определяется уже снежным покровом, а не растительностью. Его влияние на температуру не менее существенно, поэтому выположенный ход изотерм наблюдается только с высоты 2 м. В дождливые и некоторые другие состояния влияние фации на распределение температуры и другие параметры, характеризующие воздушные массы, незначительно. Это связано с потоками вещества, направленными извне на ПТК, которые, как пресс, действуют на фацию и занижают ее верхнюю границу.

Верхняя граница в течение года испытывает значительные колебания, связанные с особенностями развития биогенного компонента, с сезонными и погодными условиями. В лесных ПТК для определения динамики параметров, характеризующих воздушные массы, как считают фитоклиматологи, необходимо строить специальные градиентные вышки или мачты, высотой не менее двукратной высоты растительности. Это значит, что в буковых лесах с 30-метровыми деревьями высота вышки должна быть более 60 м! Вполне понятно, что постройка подобной вышки вызывает большие затруднения и потому до сих пор имеется мало данных о распределении метеоэлементов над лесными ПТК.

Еще более сложным является определение местонахождения верхних границ урочища и ландшафта. Вряд ли этот вопрос будет решен до организации специальных исследований на географических полигонах. Сейчас уверенно можно сказать лишь то, что эти границы не будут находиться ниже границы наиболее высоко расположенного природно-территориального комплекса в урочище или ландшафте. Кроме того, оконтуренная верхней границей часть урочища или ландшафта должна включать тот участок тропосферы, в котором происходят типичные для них местные процессы циркуляции воздуха.

В заключение следует еще раз подчеркнуть условность верхней границы природно-территориальных комплексов. Все ПТК являются как бы "открытыми" сверху, так как именно сверху в них поступают основная часть энергии, за счет которой совершается большинство процессов, и значительная часть веществ, необходимых для поддержания влагооборота и других важных процессов функционирования ПТК.

Литература

1. Беручашвили Н.Л. Четыре измерения ландшафта. - М., 1996

2. Боков В.А. Пространственно-временная организация экосистем. - Симферополь, 1983

3. Будыко М.И. Глобальная экология. - М., 1997

4. Исаченко А.Г. География сегодня. - М., 1999

5. Солнцев Н.А. Системная организация ландшафтов. - М., 1981