Факторы исторического развития ландшафтов

Эволюция природных геосистем. Метахронность их структуры. «Память» ландшафта

В ландшафтной оболочке действуют два важнейших параметра – ландшафтное пространство и ландшафтное время. Каждый ПТК есть историческое образование. Ландшафты являются открытыми геосистемами и, следовательно, меняются под воздействием факторов внешней среды. Важнейшие факторы, обеспечивающие эволюцию ландшафта:

1. Климатический фактор.

2. Геолого-геоморфологический фактор.

18–20 тыс. лет назад на территории Среднерусской возвышенности был максимум похолодания. 5–7 тыс. лет назад наблюдался климатический оптимум голоцена, широколиственные леса были распространены вплоть до Белого моря. Таким образом, ландшафты средней полосы существенно менялись с течением времени.

Основные эпохи голоцена:

1. 10–7,7 тыс. лет назад – ранний голоцен, бореальная эпоха – холодные, сухие условия.

2. 7,7–4 тыс. лет назад – атлантическая эпоха – климатический оптимум.

3. 4–2,5 тыс. лет назад – суббореальная эпоха – небольшое похолодание, иссушение климата, бореальные леса заменились тайгой.

4. 2,5–0 тыс. лет назад – субатлантическая эпоха.

Помимо факторов внешней среды, не менее важным для эволюции природных геосистем является фактор саморазвития, или фактор спонтанного развития. Любая сложная система, в том числе и геосистема, какой бы открытой по отношению к внешней среде она ни была, обладает способностью к саморазвитию, обладает спонтанностью. Примеры: развитие ландшафтной оболочки, зарастание пресного водоема. Направленность саморазвития геосистем, историческая неповторимость их природы – чрезвычайно важное свойство геосистем. В ходе спонтанного развития природная геосистема проходит ряд последовательных стадий. Самые важные из них:

1. Зарождение геосистемы. Обычно происходит возникновение новой литогенной основы.

2. Становление геосистемы. Появляются почвы и растительный покров, в первую очередь – пионерные группировки однолетних эксплерентных растений (сорняки, «шакалы растительного мира»). Они готовят экотоп для более требовательных многолетних растений.

3. Зрелость геосистемы. Появляются многолетние растения. Они образуют устойчивые фитоценозы. Система находится в состоянии максимального равновесия или климакса (термин введен Клеменсом). Примеры климаксовых систем: смешанные леса на суглинках с дерновыми почвами, богато разнотравные степи на черноземах.

4. Отмирание геосистемы. При этом на ее месте зарождается новая геосистема. Например, на месте озера появляется низинное болото, на месте низинного болота – верховое, на месте верхового болота – лес.

Последовательная закономерная смена стадий в процессе зарождения и формирования природной геосистемы называется сукцессией ландшафта.

Эволюция природных ландшафтов – их направленное, необратимое развитие, сопровождающееся качественными изменениями как вертикальной, так и горизонтальной структуры.

Генезис ландшафта – совокупность биотических и абиотических процессов, обусловленных внешними факторами и спонтанным развитием, приведшим к формированию современной пространственно-временной структуры.

В ходе исторической эволюции не все природные компоненты одинаково быстро реагируют на изменение внешней среды, часть из них (воздушные массы, биота) чутки и мобильны, а другие (почвы, литогенная основа) более инертны, консервативны. Поэтому в современных геосистемах могут сохраняться остаточные, или реликтовые, черты прошлых эпох. Пример: пятнистость почвенного покрова в смешанных лесах – реликт перигляциальной эпохи, когда была распространена вечная мерзлота. Реликты могут сохраняться не только в литогенной основе и почвах, но и в биоте.

Как для вертикальной, так и для горизонтальной структуры природных геосистем, характерна метахронность. Метахронность структуры природного ландшафта – последовательная разновременность исторического формирования, разновозрастность его природных компонентов и составляющих морфологических единиц. Пример метахронности горизонтальной структуры: наличие в лесостепях Средне-Русской возвышенности субдоминантных овражных урочищ, появившихся 200–300 лет назад из-за распашки.

Возраст ландшафта – время (в геологическом летоисчислении), когда ландшафт в полной мере сформировал свою компонентную структуру, сохраняющуюся в динамически устойчивом состоянии по сей день. Например, возраст холмистых смешаннолесных ландшафтов Восточно-Европейской равнины датируется поздним голоценом, когда окончательно сформировались растительные и животные сообщества. Такой же возраст имеет и ландшафтная оболочка в целом.

Чем древнее ландшафт, тем больше в нем сосредоточено остаточных, реликтовых образований, которые отличаются пониженной устойчивостью, т. к. находятся в дисгармонии с современной средой (прежде всего, с атмосферой). Чаще всего это касается биоты и отчасти почвенного покрова, наиболее энергично изменяемых хозяйственной деятельностью человека.

Отрезок исторического времени, необходимый для перестройки под воздействием изменяющихся факторов внешней среды природных компонентов ландшафта, называется характерным временем эволюции природных компонентов ландшафта.

Таким образом, ландшафты есть исторические образования, обладающие структурной памятью о своем прошлом, своей эволюции.

Функционирование, динамика, устойчивость геосистем. Элементарные процессы энерго- массообмена в ландшафтах. Ландшафтный морфолитогенез. Биогеохимический круговорот и биопродуктивность ланд­шафтов.

Переменные состояния геосистем и их характерные времена. Дина­мика природных ритмов. Ландшафтные тренды. Сукцессионная динамика. Динамика природных катастроф. Антропогенная динамика и пороговые нагрузки.

Проблемы устойчивости ландшафтов. Механизмы ландшафтной саморегуляции.

Источник статьи: http://helpiks.org/8-604.html

Проблема возраста ландшафта.

1. Факторы исторического развития ландшафтов.

В предыдущих лекциях речь шла о пространственной струк­туре ландшафтов, ландшафтной оболочки, о связях между ком­понентами ландшафта, осуществляемых в трехмерном простран­стве, т.е. в вертикальном и горизонтальном разрезах. Но любая материя существует не только в пространстве, но и во времени. Поэтому ландшафтная география изучает как природные, так и природно-антропогенные геосистемы как четырехмерные обра­зования, т.е. пространственно-временные. Четвертое измерение ландшафта — это время.

Современные природные и природно-антропогенные гео­системы — образования исторические. Их компонентная струк­тура и структура морфологическая складывались в течение бо­лее или менее длительной эволюции.

У каждой геосистемы есть свои в той или иной мере глубо­кие исторические корни. Без знания истории ландшафта невоз­можно понять его современное состояние, динамику, тенденции развития, а также невозможно прогнозировать его будущее. Принцип историзма — один из важнейших общенаучных принци­пов. Общенаучный тезис, вытекающий из принципа историзма, можно сформулировать так: «не познав прошлое, нельзя понять современное и прогнозировать (предвидеть) будущее».

Исторический подход всегда был отличительной чертой отечественной географии. Он пронизывает работы М.В. Ломо­носова («О слоях земных»). В.В. Докучаева («Русский черно­зем», «Наши степи прежде и теперь»), Л.С. Берга, Б.Б. Полынова. К.К. Маркова. И.П. Герасимова и др.

Если в западноевропейской географии господствовал хоро­логический (пространственный) подход, то в отечественной гео­графии изначально преобладал пространственно-временной.

Природные системы — системы открытые, находящиеся под постоянным воздействием внешней среды. Поэтому все сущест­венные изменения внешней среды так или иначе сказываются на природных геосистемах, вызывают их перестройку.

Из факторов внешней среды, оказывающих наиболее силь­ное влияние на эволюционное развитие геосистем, следует при­знать климатический фактор и факторы геолого-геоморфологические (особенно тектонические и неотектониче­ские движения земной коры.

Палеогеография плейстоцена, т.е. четвертичного периода, может служить прекрасной иллюстрацией глубоких эволюцион­ных трансформаций ландшафтных структур обширных регионов умеренных и субарктических широт под влиянием климатиче­ского фактора.

Сменявшие друг друга фазы похолодания и потепления климата сопровождались в северном полушарии эпохами мате­рикового и горного оледенения, эпохами межледниковий. При этом на Восточно-Европейской равнине сменяли друг друга ландшафты гляциально-нивальные, тундровые, лесотундровые, тундрово-степные, таежные, широколиственных и смешанных лесов. Все это происходило на протяжении нескольких десятков тысяч лет — промежутка времени, по геологическим меркам, со­всем небольшого.

Геолого-геоморфологические факторы, в особенности не­отектонические движения, могут привести к коренным измене­ниям природы геосистем как на локальном, так и на региональ­ном уровнях.

Неотектонические движения земной коры привели к образо­ванию целой системы возрожденных гор на месте былых рав­нин. Им обязаны своим существованием такие физико-геогра­фические страны, как Джунгаро-Тяньшанская, Алтае-Саянская, Урало-Новоземельская и многие другие. С ними связаны также относительно тектонически опущенные, преимущественно полу-гидроморфные и гидроморфные по своей ландшафтной структу­ре обширные регионы Западно-Сибирской равнины, Прикаспий­ской низменности, Белорусского полесья, Мещеры и др.

Ф.Н. Мильков различал следующие ряды ландшаф­тов, в названии которых можно уловить основные факторы ландшафтогенеза:

1. Климатогенный ряд ландшафтов. Все зональные типы ландшафтов. Пример — субтропические ландшафты Колхиды. Средиземноморья.

2. Тектогенный ряд ландшафтов. Тектогенную природу име­ют материки и океаны, горные, равнинные ландшафты.

3. Вулканогенный ряд, образованный в результате вулкани­ческой деятельности.

4. Ряд ландшафтов флювиального происхождения — эрози­онные (долины, балки, овраги) и аккумулятивные ландшафты (озерно-аллювиальные равнины).

5. Ряд криогенных ландшафтов — связан с мерзлотными про­цессами.

6. Ряд эоловых ландшафтов — с деятельностью ветра.

7. Ряд нивально-гляциальных ландшафтов — развит в местах современных и древних оледенений.

8. Ряд гидрогенных ландшафтов — наземные комплексы формирующиеся под воздействием близко залегающих грунто­вых вод — болота.

9. Ряд гидродинамических ландшафтов — комплексы побе­режий рек, озер, морей.

10.. Ряд биогенных ландшафтов — комплексы, связанные с жизнедеятельностью растительных и животных организмов.

11. Ряд антропогенных ландшафтов.

2. Саморазвитие природных геосистем. Сукцессионные процессы.

Помимо факторов развития, обусловленных влиянием внешней среды, не менее важным для эволюции природных гео­систем является фактор саморазвития (или фактор спонтанного развития, от лат. sроntanеиs — самопроизвольный).

Любая сложная система, если она действительно обладает системными свойствами, какой бы открытой по отношению к внешней среде она ни была, обладает способностью к самораз­витию, обладает спонтанностью.

Наилучшим примером эволюционного развития служит са­мая высокая по своему таксономическому рангу природная гео­система — географическая оболочка. За 4 млрд. лет она посте­пенно из абиотической, т.е. безжизненной, превратилась в земную сферу с богатой жизнью. Появление биоты на Земле привело к существенной трансформации газового состава атмо­сферы (в результате фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, в ней уменьшилось количество СО₂ и существенно возросла доля кислорода). Соответственно изменился состав природных вод, стало возможным почвообразование, толща оса­дочных горных пород обогатилась образованиями органического происхождения (известняк, каменный уголь, торф и др.). Именно саморазвитию ГО мы обязаны появлением на Земле биосферы.

В ходе спонтанного развития природная геосистема прохо­дит ряд последовательных стадий. Самые важные из них (Нико­лаев):

1) Зарождение геосистемы — обычно сопровождается воз­никновением новой литогенной основы (например, осушенное дно отступающего Аральского моря, только что застывший лавовый поток после извержения вулкана, свежая осыпь у подножия горного склона и т.п.).

2) Становление геосистемы — возникновение растительного покрова, а затем почвенного покрова, которые, постепенно раз­виваясь, приближаются к состоянию, соответствующему условиям местной природной среды.

3) Зрелость геосистемы — климакс геосистемы, когда ее структура становится в полной мере гармоничной с климатиче­скими и другими природными условиями местной среды. Термин «климакс» был введен в биологию Ф. Клементсом в 1904 г. (по-гречески «климакс» — высшая точка, кульминация). В ландшафтоведении этим термином обозначают высшую, финальную стадию саморазвития геосистемы, когда она наилучшим образом адаптируется к условиям внешней среды.

4) Отмирание геосистемы и зарождение на ее месте новой геосистемы. Например, на месте озерной геосистемы со време­нем возникает низинное болото. Оно в свою очередь сменяется болотом верховым. А верховое болото может когда-нибудь сме­ниться заболоченным лесом.

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 — вре­менное явление. Самый активный компонент в геосистеме — биота. Стремясь наиболее полно приспособиться к абиотической среде, биота в то же время вносит в эту среду изменения, в ре­зультате своей жизнедеятельности, следовательно, биоте прихо­дится постоянно перестраиваться, приспосабливаться к ею же измененным условиям, в результате постепенно перестраивается вся система.

На саморазвитие ландшафта накладываются изменения, вы­зываемые внешними воздействиями. Эти воздействия нарушают закономерный ход саморазвития ландшафта и может даже его пресечь. Примером могут служить катастрофические исчезновения многих ландшафтов в результате наступления материковых льдов.

Последовательная закономерная смена стадий в процессе зарождения и формирования природной геосистемы называется сукцессией ландшафта. Прохождение ландшафта от стадии за­рождения до состояния климакса — это и есть его сукцессия. Термин «сукцессия» (от лат. successio — преемственность, насле­дование) первоначально был применен в геоботанике, затем К. Тролль ввел его в ландшафтоведение.

Если геосистема нарушена чем-либо и стремится к восста­новлению, то в этом случае говорят о восстановительной сук­цессии. Типичный пример — восстановление лесного древостоя на месте вырубки через ряд сукцессионных стадий.

Итак, в эволюции природных геосистем участвуют процес­сы, с одной стороны, стимулированные изменяющейся внешней средой, а с другой — процессы саморазвития, спонтанные. Те и другие тесно переплетаются между собой и порой их трудно бы­вает отчленить друг от друга.

Генезис ландшафта — это совокупность абиотических и биотических процессов, обусловленных внешними факторами и спонтанным развитием, приведших к формированию современ­ной пространственно-временной структуры геосистем.

3. Проблема возраста ландшафта.

К сложным и дискуссионным вопросам теории развития геосистем относится вопрос о возрасте ландшафта. Раньше счи­талось, что возраст ландшафта следует отсчитывать со времени появления новой территории — после выхода ее на поверхность в результате отступания моря или ледника. Но смена ландшафтов происходила и после оледенений. Таким образом, возраст ланд­шафта нельзя отождествлять с возрастом геологического фунда­мента или суши.

В.Б. Сочава предложил считать возраст ландшафта с момен­та, когда появилась его современная структура. Однако на прак­тике установить такой момент трудно. Процесс замены старой структуры на новую происходит постепенно и может быть дли­тельным.

Природные компоненты хотя и находятся в связи друг с другом, но связь эта не абсолютно жесткая, не полностью детер­минирована. Каждый компонент ландшафта имеет ту или иную степень свободы. В ходе исторической эволюции не все природ­ные компоненты одинаково быстро реагируют на изменения внешней среды, часть из них чутка и мобильна, а другая -инертна и консервативна.

На климатические изменения внешней среды в локальных и региональных геосистемах в первую очередь реагируют местные воздушные массы, природные воды и, конечно, биота.

Растительный и животный мир наиболее быстро реагирует на климатические изменения. Почва обладает некоторой инерт­ностью и перестраивается медленнее, определенное время со­храняя в своей структуре элементы, заложенные в предшест­вующую климатическую эпоху. Наиболее консервативной оказывается литогенная основа, особенно, если речь идет о рав­нинных ландшафтах.

Для примера рассмотрим ландшафты подзоны смешанных лесов Восточно-Европейской равнины. Литогенная основа меж­дуречных холмисто-моренных равнин здесь в основе своей сформирована в эпоху среднеплейстоценового оледенения (70 -110 тыс. лет назад). Характерная для этих мест толща покровных отложений (покровных суглинков) представляет собой своеоб­разную кору выветривания перигляциальной эпохи верхнего плейстоцена (20 — 30 тыс. лет назад). Почвенный покров голоценовый (5-7 тыс. лет назад), но в своей структуре порой несет явные признаки былого развития в условиях вечной мерзлоты. Выражается это в палеомерзлотной пятнистости почвенного по­крова. В растительном покрове сочетаются лесные фитоценозы: а) широколиственных лесов, частично сохранившихся с более теплых эпох голоцена — атлантической (4- 6 тыс. лет назад) и с бореальной (3 — 4 тыс. лет назад) и б) хвойных, преимуществен­но еловых лесов, широко расселившихся в средней полосе Рос­сии в последнюю, более холодную и влажную, эпоху голоцена — субатлантическую, начало которой датируется 2,5 тыс. лет назад (Николаев).

Как видно, компонентная структура подзоны смешанных ле­сов Восточно-Европейской равнины характеризуется разновозрастностью. Причем диапазон возрастных датировок достигает нескольких десятков тысяч лет. Эта особенность структуры при­родных геосистем получила название метахронность(«мета» с греч. значит «после», «за», «хронос» — время). Термин появился в 20-х годах ХХ века. Учение о метахронности плейстоцено­вой истории географической оболочки обосновал и развил круп­нейший советский палеогеограф К.К.Марков. Еше Б.Б. Полынов и Л. С. Берг обратили внимание на то, что в ландшафте могут быть представлены разновозрастные элемен­ты. Полынов различал в ландшафте элементы реликтовые, кон­сервативные и прогрессивные. Первые сохранились от прошлых эпох, они указывают на предшествующую эпоху ландшафта. Ре­ликтами ландшафта могут быть формы рельефа (ледниковые), элементы гидрографической сети (сухие русла в пустыне, озера), биоценозы и почвы (древние торфяники). Консервативные эле­менты — те, которые наиболее полно соответствуют современ­ным условиям и определяют современную структуру ландшаф­та. Прогрессивные элементы наиболее молодые, они указывают на тенденцию дальнейшего развития ландшафта. Примеры: по­явление островков леса в степи, пятен талого грунта в области многолетней мерзлоты.

Метахронность может быть свойственна не только вертикальной (компонентной) структуре ландшафта, но и горизон­тальной, т.е. морфологической структуре ландшафта. Иными словами, одни морфологические единицы ландшафта могут быть более древнего заложения, чем другие. Обычно древнее бывают доминирующие урочища, а некоторые субдоминантные или ред­кие урочища оказываются как бы наложенными на общий фон доминирующего урочища. Например, лесостепные ландшафты Средне-Русской возвышенности осложнены густой сетью субдоминантных овражных урочищ, возраст которых определяется всего в 200-300 лет. Их генезис связан с широкой распашкой Средне-Русской лесостепи.

Итак, как вертикальная, так и горизонтальная структура при­родных геосистем может характеризоваться метахронностью.

Метахронность структуры природного ландшафта — это последовательная разновременность исторического формирования, разновозрастность его природных компонентов и состав­ляющих морфологических единиц.

Исходя из понимания ландшафта как целостной геосистемы, за возраст ландшафта нельзя принимать время образования какого-либо отдельного природного компонента, в том числе и литогенной основы.

Возраст ландшафта — это время (в геологическом летоис­числении), когда ландшафт в полной мере сформировал свою компонентную структуру, сохраняющуюся в динамически ус­тойчивом состоянии и в настоящий момент.

В связи с тем, что одной из самых мобильных подсистем ландшафта является биота, очень часто возраст ландшафта сов­падает со временем формирования растительности и животного мира. Например, возраст холмисто-моренных смешанно -лесных ландшафтов Восточно-Европейской равнины датируется позд­ним голоценом, когда окончательно сформировались раститель­ные и животные сообщества. Такой же возраст имеет и ланд­шафтная оболочка в целом.

Знания о возрасте природных геосистем представляет не только научный интерес, но и исключительно важны для реше­ния вопроса об устойчивости природы к антропогенным нагруз­кам.

Чем древнее ландшафт в целом, тем больше в нем сосредо­точено остаточных, реликтовых элементов, которые отличаются пониженной устойчивостью, т.к. находятся в дисгармонии с со­временной средой. Чаше всего это касается биоты и отчасти почвенного покрова, наиболее энергично изменяемых хозяйст­венной деятельностью человека.

Если в ландшафте до сих пор сохраняются леса, произра­ставшие еще в предшествующие климатические фазы голоцена, то именно они должны подлежать наиболее тщательной охране. Их реликтовость — бесспорный признак низкой устойчивости к антропогенным нагрузкам. Например, в средней полосе России это дубовые леса, а не еловые, и тем более не мелколиственные.

Итак, можно с полным правом сказать, что ландшафты об­ладают исторической памятью. Она заключается в их структуре. Человек, уничтожая реликтовые элементы ландшафта, стирает его память, обедняет природную среду. Таким образом, ландшафты есть исторические образования, обладающие структурной памятью о своем прошлом, своей эволюции.

Источник статьи: http://lektsia.com/1x5a96.html