Локальная дифференциация земной поверхности

Вид материала

Лекция

Содержание Ландшафт как наименьшая единица региональной дифференциации Урочища как морфологические единицы ландшафта Урочище - важная промежуточная ступень Классификация урочищ

Подобный материал:

• Теория компьютерной географии, 74.06kb.
• О недрах, 911.88kb.
• О недрах, 735.05kb.
• О недрах, 926.31kb.
• О недрах, 891.98kb.
• О недрах, 868.88kb.
• О недрах, 726.9kb.
• О недрах, 867.2kb.
• Н. И. Николаев глава XX комплексное изучение молодых движений земной коры, 442.36kb.
• Российской Федерации "О недрах", 674.67kb.

Лекция 6-2011

Локальная дифференциация земной поверхности


При последовательном анализе дифференциации эпигеосферы на природные территориальные комплексы мы подходим к некоторому естественному рубежу, за которым (т.е. ниже его) дальнейшие физико-географические различия уже не удается объяснить действи­ями универсальных зональных и азональных факторов. А между тем те различия, наблюдаемые на небольшом протяжении (нередко лишь сотен или десятков метров), могут быть более контра­стными, чем между двумя соседними ландшафтными зонами или секторами. В пределах одних и тех же зональных и азональных условиях бок о бок располагаются сухие сосновые боры и верховые или низинные болота, безводные пустынные равнины и буйные тугайные заросли, степные склоны и лесистые балки и т.п. Здесь мы сталкиваемся с принципиально иным типом географической дифференциации, ко­торая не связана ни с широтным распределением солнечного тепла, ни с континентально-океаническим переносом воздушных масс, ни с разнообразием структур земной коры.

Локальная, иначе топологическая или внутриландшафтная дифференциация геосистем отличается от региональной не только терри­ториальными масштабами своего проявления и относительно ограниченн­ым радиусом действия дифференцирующих факторов, но прежде всего различной сущностью, или генезисом, последних. B локальной мозаики геосистем лежат внутренние причины. Локальная дифференциация - следствие функцио­нирования и развития самих ландшафтов.

Рельеф

К наиболее активным факторам, обусловливающим мозаику локаль­ных геосистем, относятся мезорельеф и так называемые экзогенные геоморфологические процессы - механическое и химическое выветривание, эрозионная и аккумулятивная деятельность текущих вод, карст, дефляция, суффозия, оползни и др. Эти процессы фор­мируют скульптуру земной поверхности, т. е. создают множество мезо- и микроформ рельефа и, в конечном счете, элементарных участков, или местоположений, отличающихся по взаимному расположению (вершины, разные части склона, подножья, впадины и др.), относительной высоте, экспозиции, кру­тизне и форме склона. На фоне одних и тех же зональных и азональных условий происходит локальное перераспределение солнечной радиации, влаги и минеральных веществ, вследствие чего каждое местоположение будет характеризоваться специфическим микроклиматом, тепловым, водным и солевым режимами. Тем самым разные местоположения должны характеризоваться неодинаковым экологическим потенциалом, т. е. совокупностью условий местообитания для организмов. Благодаря избирательной способности организмов к условиям среды заселение территории происходит в строгом соответствии с этими условиями, и каждому местоположению должен соответствовать один биоценоз. В конечном счете в результате взаимодействия биоценоза с абиотическими компонентами конкретного местоположения формируется элементарный географический комплекс, который Л. Г. Раменский предложил называть эпифацией, а Л. С. Берг - фацией. Фация рассматривается­ как однородная геосистема и как последняя наименьшая ступень физико-географического деления территории


Температура


Количество прямой солнечной радиации зависит от экспозиции и крутизны склона. Зимой, когда солнце стоит низко над горизонтом, различия особенно существенны; при этом относительные отклоне­ния величин прямой радиации на склонах от норм для горизонталь­ной поверхности возрастают с широтой. Однако разница в абсолютных величинах годовых сумм прямой солнечной радиации растет в противоположном направлении, т. е. с севера на юг, по­скольку увеличивается продолжительность теплого периода и общая интенсивность прямой радиации. По данным Ю. А. Щербакова разница в количествах годовой прямой радиации, поступающей на южные и северные склоны ключевых участков, расположенных в разных зонах составляет (в ккал/см ): в тундре 3,3; в лесотундре-16,8; в тайге 21,3; в лесостепи 45,8; в холодной высокогорной зоне 61,4 (соответственно 138, 565-703, 892, 1918, мдж/м2) радиационный баланс в летние месяцы (VI-VII) на северных склонах крутизной 10-20° сокращается на 5-15 % по сравнению с горизонтальной поверхностью, а на южных увеличивается на 1%. отсюда следует неодинаковая теплообеспеченность местоположений­ в зависимости от инсоляционной экспозиции, а также крутизны склона.. Локальные вертикальные градиенты температур в сотни и даже тысячи раз превышают региональные (широтные, секторные, высо­тно-поясные) градиенты. Важно отметить, что локальные и высотно-поясные температурные градиенты имеют проти­воположный знак: на местных склонах температура воздуха не снижается, а повышается от подножия к водоразделу. Так, на склоне траппового холма в Нижнем Приангарье (южная тайга) высотой 40-50 м температурный градиент составляет в январе 6,2⁰ С на 100 м высоты, в июле 3,60 с; продолжительность безморозного периода увеличивается на 103,3 дня в расчете на 1м высоты, сумма активных температур - на 20-50⁰ С

Формирование температурного режима различных местоположений определяется не только инсоляционным фактором; большую роль играет стекание тяжелого холодного воздуха по склонам и его застаивание в локальных понижениях.

Влажность

Особенно большой сложностью отличается внутриландшафтный механизм преобразования атмосферного увлажнения. Стекание атмосферных осадков по склонам служит одним из главных факторов пестроты условий увлажнения, местообитаний и фаций. Величина склонового стока и ее соотношение с той частью атмосферных осадков, которая впитывается в почву, зависит от многих причин: крутизны, формы (выпуклая, вогнутая, прямая) и протяженности склона, интенсивности осадков, механического состава, фильтрационной способности и влагосодержания почво-грунта. Песчаные и супесчаные почвы с более высоким коэффициентом фильтрации поглощают больше атмосферной влаги, чем глинистые и коэффициент склонового стока у этих почв на 10-30%: меньше. На южных склонах почвы поглощают больше влаги, чем на северных; в нижней части склонов больше, чем в верхней; на выпуклых склонах в верхней части в почву поступает больше влаги, в нижней, а на вогнутых - наоборот. За счет перераспределения влаги по местоположениям у подножий прямых суглинистых склонов почва получает примерно в 1,5 раза больше влаги по сравнению с величиной жидких осадков. Перераспределение осадков внутри ландшафта наиболее ярко проявляется в условиях избыточного и достаточного атмосферного увлажнения; в аридных условиях: практически все жидкие осадки поглощаются на склонах.

Большую роль во внутриландшафтной дифференциации в умеренных и высоких широтах играет перераспределение снежного покрова. Основным фактором здесь служит ветер, поэтому распределение с­:нежного покрова подчинено главным образом ветровой экспозиции ­склонов. Снег сдувается с наветренных склонов и переотла­гается на подветренных. При этом на наветренных склонах мощ­ность покрова убывает от подножия вершине, а на подветренном – наоборот. ­Таяние снега наиболее интенсивно протекает на склонах южной экспозиции и ускоряется по мере увеличения крутизны. При10° на южных склонах снег сходит на 2-8 дней раньше, чем ровных участках, а на северных столько же позднее. От мощности снега зависит глубина промерзания почвы, тогда как на оттаивание она влияет в меньшей степени. Поэтому на север­ных склонах почва может оттаять раньше, чем сойдет снег, и поглощать большую часть талых вод, а на южных склонах, где снег сходит раньше, чем почва успевает оттаять, поступление талых вод в почву уменьшается. Поглощение талых вод почвой имеет наибольшее значение для засушливых районов; в зоне избыточного увлажнения уже с осени она насыщается влагой и талые снеговые воды не оказывают существенного значения для ее увлажнения.

Для оценки водного баланса и увлажнения на различных местополож­ениях необходимо учитывать возможности затраты влаги на испарение. Разница в испаряемости на разных склонах в сухом климате проявляется резче чем во влажном. Фактическое испарение также сильно варьирует в зависимости от местоположения, причем в верхних и ср частях южных склонов оно наименьшее, в тех же частях северных склонов оно также меньше, чем на ровных участках, хотя разница не столь велика. В нижней части склонов разных экспозиций во всех зонах испарение больше, чем на ровных участках.

Сочетание различных локальных факторов увлажнения обуславливает пестроту и контрастность в распределении почвенных ее запасов. Если принять запасы влаги в корнеобитаемом слое на ровном участке избыточно влажной зоны за единицу, на вершинах и в верхних частях южного склона они составят 0,5-0,7 (минимум летом, максимум осенью), у подножий южных склонов - 1,3-1,4, а северных - около 2,0. Для сухой и засушливой зон соответствующие величины составляют 0,4 -0,5;1,1-1,2; 2,0.

Растительность

Локальные гидротермические различия находят ясное отражение в растительном покрове. На южных склонах все фазы развития растений начинаются раньше, чем на северных, и весь годовой цикл развития проходит в более короткие сроки. В северной тайге на южных склонах крутизной 10⁰ вегетация протекает на 5 дней быстрее, чем на ровных площадках, а на аналогичных северных склонах - на 6-8 дней медленнее. В южных районах РФ контраст более значителен (соответственно 8-10 и 10-15 дней). Увеличение крутизны приводит к усилению контрастности противоположных склонов.

Благоприятные термические условия южных склонов обуславливают появление на них сообществ, свойственных более южной ландшафтной зоне еще до перехода через границу этой зоны (правило «предварения»). У сообществ одного и того же зонального типа при достаточном увлажнении на южных склонах, как правило, выше продуктивность, у лесной растительности выше прирост и запасы древесины. Наибольшие локальные контрасты растительного покрова связаны с пестротой условий увлажнения; соседство сообществ, относящихся к разным типам растительности (например, лесных и болотных) на смежных, местоположениях, - обычное явление

Было бы неверно рассматривать растительность как пассивное отражение условий местообитания. В геосистемах локального уровня растительности принадлежит важная системообразующая роль как наиболее активному началу, способному трансформировать внешние воздействия и создавать собственную, внутреннюю среду, которая по основным параметрам резко отличается от первичной абиотической среды. Особенно мощная средообразующая роль присуща растительности, которая способна накапливать большую биомассу (до 300 т/га в тайге, до 500 т/га в широколиственном лесу) и пронизывает своими органами при поверхностный контактный слой ( в почве и атмосфере) мощностью до 20-30 м. Под пологом темнохвойного леса проникает лишь около 5% приходящей солнечной радиации В лесу сильно выравнивается температурный режим, сокращаются экстремальные значения температур, скорость ветра падает практически до нуля, снежный покров распределяется равномерно, прекращается поверхностный сток, кроны деревьев задерживают, 150-180 мм атмосферных осадков.

Следствием подобной трансформации радиационного, тепла и водного режимов является сглаживание фациальных различий: между разными местоположениями в лесу. Фактор местоположения наиболее ярко проявляется в экстремальных гидротермических условиях, не допускающих произрастания леса. Растительность тундры например, в большей степени зависит от характера местоположения,. чем таежная. Здесь сильнее выражены скульптурные детали рельефа, связанные с геокриологическими, а отчасти с флювиальными и даже эоловыми процессами. Огромное экологическое значение приобретает ветровое перераспределение снега. Все эти обстоятельства в значительной степени обуславливают мозаичность почвенно-растительного покрова и фациальной структуры тундровых ландшафтов Тем не менее даже маломощны тундровый растительный покров выполняет определенную стабилизирующую функцию, поддерживая в качестве теплоизолирующего фактора тепловое равновесие в мерзлом грунте и тем самым сдерживая деградацию многолетней мерзлоты и развитие криогенных процессов, усугубляющих внутриландшафтную мозаичность.

Существенное системоформирующее значение растительные сообщества на локальном уровне связано с их динамичностью. Соотношения между сообществами крайне подвижны во времени. Изменяя среду, они сами вынуждены перестраиваться или менять свое местоположение в пространстве, вступая при этом в сложные отношения с другими сообществами. Примером может служить процесс заболачивания таежных лесов, основным фактором чего служит мощный влагоемкий моховой покров. В этом случае происхо­дит смена фаций во времени без изменения местоположений. Яркий пример активной роли растительности - зарастание озер и образо­вание торфяников.

Животные

Фактором внутриландшафтной дифференциации могут выступать животные. Наиболее характерный пример - роющая деятельность грызунов. В степях выбросы из нор - сурчины, бутаны - образуют бугры высотой до 0,5 м и диаметром до 5-10 м, а просадки над брошенными норами ведут к формированию западин. В результате возникает мозаичность почвенно-растительного покрова.

Контрастность местоположений и фаций создает предпосылки для развития многосторонних латеральных внутриландшафтных свя­зей Основные потоки, в том числе перемещение влаги, обусловлены действием силы тяжести. С движением воды связана миграция элементов в сопряженных рядах фаций - вынос из одних, транспортировка в других, аккумуляция в третьих. Но межфациальные связи не сводятся к одностороннему действию вышерасположенных фаций на нижерасположенные. Эрозионная сеть дренирует фации междуречий, понижая уро­вень грунтовых вод; микро- и мезоклиматическое влияние водоемов распространяется на прибрежные геосистемы; благодаря миграциям организмов осуществляется обмен между геосистемами, который не подчиняется законам гравитации.

Кроме элементарных геосистем – фаций, различаются некоторые другие системы локального уровня, представляющие последовательные­ ступени интеграции фаций (геохоры по терминологии Э. Неефа. Б. Сочавы).


Ландшафт как наименьшая единица региональной дифференциации


А. Григорьеву принадлежит мысль о том, что ландшафт - это :наименьшая территориальная единица, сохраняющая все типичные для данной зоны, области и вообще более крупной, чем ландшафт, региональной единицы, черты строения географической среды. В мозаике фаций или урочищ можно видеть системы, не типичные для данного региона и не дающие представления о своеобразии местной природы. В тайге, например, в благоприятных местоположениях встречаются фации с широколиственными лесами, а в неблагоприятных - «тундровидные» как бы переносящие нас в тундру. Даже такие типичные и широко распространенные урочища, как болотные в тайге или овраж­ные в степи, сами по себе еще не дают полной, целостной картины местной природы. Лишь все урочища или фации, взятые в совокуп­ности в характерных территориальных сочетаниях и взаимных связях, т. е. как единый ландшафт, создают полное представление о физико-географической специфике такой территории. Ландшафт - значительно более автономная и более устойчивая система, чем фация или урочище. Он труднее поддается преобразованию, чем его морфологические части. Это обстоятельство имеет важное практическое значение в связи с проблемами оптимизации хозяйственного воздействия на природный комплекс. .С социально-экономической точки зрения ландшафт представляет с­обой низовой природно-ресурсный и экологический район. Выделение­ ландшафта по принципу зонально-азональной однородности обеспечивает охват всех природных ресурсов в их характерном, территориальном сочетании. Каждый ландшафт обозначает индивидуальный комплекс природных ресурсов - тепловых, минеральных, биологических. Тем самым он обладает опреде­ленным хозяйственным и экологическим потенциалом, в отношении которого можно ставить вопрос о едином направлен­ии хозяйственного развития, что он «представляет собой наименьшее ­ пространство, на котором могут быть осуществлены едино­образные приемы хозяйственного использования»


Урочища как морфологические единицы ландшафта


Урочи­щем называется сопряженная система фаций, объединяемых общей направленностью физико-географических процессов и приуроченных к одной мезоформе рельефа на однородном субстрате. Наиболее отчетливо они выражены в условиях расчлененного рельефа с чере­дованием выпуклых (положительных») и вогнутых (отрицательных) форм мезорельефа - холмов и котловин, гряд и ложбин, межовражных плакоров и оврагов и т.п. Хотя процессы стока, местной циркуляции атмосферы, миграции химических элементов соединяют фации положительных и отрицательных форм рельефа в единый сопряженный ряд, нетрудно заметить, что верхние и ни­жние части этого ряда принципиально различаются по проявлениям многих процессов. Склоны холмов интенсивно дренируются, вещество отсюда выносится, холодный воздух стекает вниз, господствуют элювиальные фации. Во впадинах, ложбинах наблюдается переувлажнение, аккумуляция вещества, застаивание холодного возд­уха, преобладают гидроморфные (супераквальные) фации.

На обширных плоских междуречьях, где нет контрастных форм мезорельефа, формирование урочищ определяется различиями мате­ринских пород (их составом, мощностью, а при малой мощности ­характером подстилающей толщи) и удаленностью от линий естественного дренажа. Последний фактор играет особенно большую роль в зоне избыточного увлажнения. По мере удаления от речных долин на междуречьях повышается уровень грунтовых вод, сток затрудняется, усиливается застой влаги, что неизбежно сказывается на почвенно-растительном по крове. В результате происходит смена урочищ (и фаций) по мере удаления от приречных склонов к цен­тральным частям междуречий.

В переходных условиях, когда разные растительные сообщества оказываются в одинаковой экологической обстановке, решающую роль в дифференциации урочищ могут сыграть конкурентные взаимоотношения между сообществами. Еще Г. Н. Высоцкий заметил, что конкурирующие сообщества, поселившись рядом и удерживая свою территорию, все более изменяют местный климат, водный режим и почву. В результате урочища разных типов (например, массивы водораздельных лесов и участки луговых степей в лесостепной зоне) чередуются без какой-либо видимой закономерности

Урочище - важная промежуточная ступень в иерархии между фацией и ландшафтом. Оно обычно служит основным объектом полевой ландшафтной съемки (картирование их требует очень крупных масштабов и, как правило, ведется только на ключевых участках), а также ландшафтного дешифрирования аэрофотоснимков. При выделении ландшафтов «снизу», т.е. на основе морфологического строения, географы опираются в основном на изучение урочищ и их характерных пространственных сочетаний В прикладных ландшафтных исследованиях роль самой дробной территориальной единицы при учете и оценке земель и разработке рекомендаций по их рациональному использованию, как правило играет урочище. Фация для этих целей оказывается слишком мелким объектом. С фациальной дифференциацией трудно считаться например, при сельскохозяйственном освоении земель, когда важно создать достаточно крупные массивы угодий, и урочище в данном случае является наиболее оптимальной единицей. Однако при поисках месторождений геохимическими методами и эколого-геохимических исследования важно более детальное дробление ландшафта на уровне фаций

По своему значению в морфологии ландшафта урочища могут быть фоновыми (доминантными), субдоминантными и подчиненными (второстепенными). Деление это имеет смысл только в применении к конкретному ландшафту.

Во многих ландшафтах ярко выражен доминантный тип урочищ, преобладающий по площади и создающий как бы общий фон ландшафта. Но, часто для морфологии ландшафта характерно сочетание двух сопряженных типов урочищ, например грядовых и ложбин, которые рассматриваются как содоминантные.

Классификация урочищ разрабатывается на конкретном регио­нальном материале в процессе составления крупно- и среднемасштабных ландшафтных карт.

Иногда помимо урочищ выделяют такие подразделения ландшафта как «местности», под которыми вероятно понимаются те же урочища или их сочетания: двойные, тройные, сложные

В качестве особых местностей можно рассматривать фрагмен­ты (группы урочищ) чуждых ландшафтов, вкрапленные в данный ландшафт. Этот случай типичен для ландшафтов области последнего материкового оледенения с их сложной морфоскульптурой и пестрым чередованием генетически разнообразных форм рельефа и поверхно­стных отложений. Так, среди холмисто-моренных ландшафтов с доми­нантными урочищами моренных холмов и подчиненными котловин­ными урочищами часто встречаются участки зандровых и озерно­ледниковых равнин разных размеров; среди ландшафтов моренных равнин - участки моренных и камовых холмов, впадины с озерно­-ледниковыми отложениями и др.

Многие подразделения ландшафтов, выделявшиеся под названи­ем местностей, имеют узко региональное значение и трудно сопостав­ляются с местностями других ландшафтов. Возможно, иногда под термином «местность» смешиваются внутриландшафтные единицы разного порядка.