Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ. Аквальные комплексы это


Море как естественный природный комплекс

Содержание

  1. Моря — аквальные природные комплексы
  2. Моря России как крупные природные комплексы и их особенности

Море как естественный природный комплекс

Природный комплекс — это природное пространство или геосистема, компоненты которой имеют схожие свойства. При этом геосистема ограничена естественными природными границами. Например, моря и океаны ограничены береговой линией. Компоненты природного комплекса имеют схожее происхождение, географическое положение и рельеф. Помимо этого, схожим может быть ихсостав, особенности взаимодействия и история геологического развития. Природные комплексы могут быть как на земле, так и на суше. Они могут иметь разные размеры и ранги. Например, материки, моря и океаны являются природными комплексами низшего ранга, поскольку самый высший ранг имеет географическая оболочка Земли. Таким образом, географическая оболочка состоит из множества природных комплексов разного ранга.

Моря — аквальные природные комплексы

Комплексы, образовавшиеся в воде, являются природными аквальными (ПАК). Мировой океан — это самый крупный аквальный комплекс, он подразделяется на более мелкие компоненты — отдельные океаны, моря, заливы и проливы. Таким образом, каждое море на нашей планете представляет собой отдельный природный комплекс, где все компоненты находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. На природные особенности морей оказывает влияние их географическое положение, рельеф дна, температура воды, соленость, прозрачность, наличие или отсутствие впадающих рек, ураганы, течения, сила ветров и штормов. Эти факторы влияют на условия существования животных и растений.

Моря России как крупные природные комплексы и их особенности

Территория нашей страны омывается 12 морями Мирового океана. Также на территории РФ находится бессточное Каспийское море, которое не имеет связи с Мировым океаном. Все эти моря имеют разные географические характеристики, различаются по химическому составу воды, биологическим ресурсам и глубине. В каждом море сформирована своя экосистема. Моря Северного Ледовитого океана самые холодные, они имеют относительно небольшую максимальную глубину (около 200 метров), а соленость воды в них ниже, чем в океане. Большинство северных морей покрыто льдом около восьми месяцев в году. Самым теплым морем нашей страны является Черное. Из всех морей Атлантического бассейна оно имеет наибольшую глубину (до 2210 метров). Температура воды в нем не опускается ниже +7…+8 °C. Моря Тихого океана самые глубокие (средняя глубина 4000 метров). Наибольшую глубину имеет участок океана, где находится Марианский желоб (более 10 900 метров). Из-за различия климатических условий и особенностей рельефа в каждом море сформировалась своя экосистема, все компоненты которой существуют в непрерывном взаимодействии друг с другом. Поэтому каждое море является естественной геосистемой — природным комплексом.

completerepair.ru

Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ

Подобный материал:
  • И. В. Геоэкологическая оценка и рациональное использование рекреационного потенциала, 64.89kb.
  • Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв, 448.68kb.
  • Методическая разработка Экологического праздника на тему: «Наша такая планета», 112.67kb.
  • Формирование гидрологического режима водосборов малых равнинных рек, 987.87kb.
  • Программа занятий по интересам "экологическое краеведение", 133.28kb.
  • Тема : «Экологическое состояние атмосферного воздуха Московской области», 29.39kb.
  • Задачи : изучить причины появления мусорных свалок; установить их влияние на состояние, 304.79kb.
  • Оценка качества природных вод, 356.46kb.
  • Задачи исследования : Изучить экологическое состояние воздушного бассейна в районе, 403.46kb.
  • Экологическое сознание городского населения: состояние и перспективы развития, 372.76kb.
Глава 3 посвящена исследованию пространственной и временной динамики абиотических и биотических компонентов аквальных комплексов равнинных водохранилищ. В работе оцениваются основные свойства и динамика формирования водных масс, донных отложений, затопленных почв, высшей водной растительности, планктонных и бентосных организмов аквальных комплексов водохранилищ различного регулирования стока.

Проведенный анализ показывает, что вода природно-антропогенных аквальных комплексов характеризуется общими закономерностями химического состава - более высокими значениями содержания главных ионов, а также ионов металлов, пониженным содержанием кислорода по сравнению с речными аквакомплексами природного типа. Химический состав воды природно-антропогенных реолимнических аквакомплексов занимает промежуточное положение между озерными и речными ландшафтами.

В природно-антропогенном аквальном ландшафте содержание биогенных элементов тесно связано с гидрологическими условиями и имеет сезонный характер.

Состав водной массы аквальных геосистем зависит от природного стока с водосбора. Прослеживается дифференциация свойств водных масс, связанная с природными и антропогенными факторами. Выделяются водные массы пелагиально-профундальных и литоральных аквальных комплексов разной степени зарастания и загрязнения. В литоральных защищенных аквальных комплексах соединений азота и фосфора в воде существенно больше, чем пелагиальных. В условиях прибрежных мелководий внутриводоемные процессы, поверхностный и грунтовый сток определяют большие концентрации биогенных элементов, прежде всего, в вегетационный период. Литоральные аквакомплексы слабого зарастания характеризуются лучшими показателями качества воды по сравнению с профундальными.

Ландшафты водохранилищ характеризуются активным процессом аккумуляции в донных отложениях и затопленных почвах N, P и K. Наблюдаются закономерные накопления микроэлементов (Zn, Cu, Ni, Mo и др.) в соответствии с особенностями гидрологического режима, морфологии и зарастания аквальных комплексов. В пелофациях пелагиально-профундальных урочищ отмечены максимальные значения концентрации микроэлементов. Их содержание в илах превышает фоновые значения концентраций для почв и речных осадков (в 3-10 раз). Донные отложения комплексов открытой литорали характеризуются минимальным содержанием химических элементов.

Сукцессионные процессы, происходившие в структуре растительного покрова фитоаквакомплексов, заключаются в развитии доминирующих, высокопродуктивных видов, что сопровождается быстрыми темпами нарастания создаваемой ими продукции в макрофитных аквальных комплексах.

В литоральных фитокомплексах на­блюдается усиление темпов новообразования ор­ганического вещества, способствующее евтрофированию водоема. В пелагиальных аквальных комплексах фитопланктон является основным про­дуцентом, создающим органическое вещество и определяющим уровень трофности вод. Развитие фитоаквакомплексов связано с уси­лением процессов сплавинообразования и забола­чивания и позволяет полагать, что продуцирование органического вещества продолжает возрастать за счет высшей растительности, развитие которой и определяет интенсивность евтрофирования водохранилища.

Наблюдающаяся в последние годы тенденция к снижению промышленных сбросов сточных вод может привести аквальные комплексы к состоянию близкому к фоновому. В этом случае дальнейшие изменения экологической структуры аквальных комплексов водохранилищ будут связаны, прежде всего, с гидро­метеорологическими особенностями данного отрезка времени.

В главе 4 рассматриваются классификация, формирование и распределение аквальных комплексов равнинных водохранилищ. В современной географической науке, исследующей пространственные явления и процессы в пределах ландшафтов, до сих пор остается необходимость разработки проблемы пространственной и функциональной организации аквальных комплексов – сложных природных и природно-антропогенных образований. Изучение аквальных комплексов требует выделения морфологических и функциональных элементов, закономерностей их пространственных связей и изменения во времени, установления иерархической структуры и внутренней сопряженности аквальных комплексов. Трудности в исследовании морфологии и функционирования водных комплексов и создании стройной классификационной схемы связаны как с меньшей изученностью, так и со специфическими чертами, отличающими их от наземных природных комплексов.

А.Д. Хованским [1995] предложена геохимическая классификация аквальных ландшафтов, базирующаяся на классификационной системе А.И. Перельмана, в которой учитываются особенности главных видов геохимической миграции. Систематика аквальных ландшафтов определена уровнем организации отдельных видов миграции. Н.Н. Назаровым [2002], А.В. Наговициным [2002] на примере Воткинского водохранилища, О.В. Филипповым [2004] на примере Волгоградского водохранилища предложены классификационные схемы, основанные на классическом ландшафтном подходе. Н.Н. Назаровым [2002; 2003] в качестве основы для дифференциации водохранилища были использованы морфолого-морфометрические районы с учетом гидрологических условий. В пределах аквального варианта предложено выделять урочища и фации на определенной форме рельефа с однотипным субстратом и свойствами водных масс. О.В. Филиппов [2004] выделяет несколько видов урочищ в озерной части Волгоградского водохранилища (глубоководного русла, поймы, мелководья и изолированной акватории). Н.В. Фроловой [2006] при классификации побережий выделяются парагенетические ландшафтные группы (абразионные, завершенного развития, консервативные и низкие заболоченные берега).

Классификация аквальных комплексов, предлагаемая автором, базируется на ландшафтно-экологической основе, учитывает основные ландшафтоформирующие факторы и процессы (рис. 2). В классификации выделяются тип, подтип, группа, подгруппа, род и вид аквальных комплексов [Тихомиров, 2003].

Водные комплексы, используемые человеком, преобразованные или искусственные, будучи объектом геоэкологического исследования, могут рассматриваться как природно-антропогенные системы, формирование которых происходит в результате взаимодействия природных факторов и различных видов деятельности населения. Как любая геосистема, аквальный комплекс характеризуется составом (набором вещественных компонентов), морфологическими чертами, пространственной структурой и функциональной организацией.

Аквальные ландшафты водохранилищ обладают внутренней морфологической неоднородностью, которая проявляется в том, что каждый аквальный комплекс выполняет определенную функцию, выраженную в основном ландшафтообразующем процессе. Взаимодействие водных масс с берегами и дном, деятельность внутриводоемных процессов формируют систему пространственных структурных единиц после заполнения водохранилища.

А.А. Григорьевым [1966] разработана теория физико-географического процесса, под которым понимается природный процесс, протекающий в ландшафтной сфере. Процессы, возникающие в ландшафтах, освоенных человеком, могут быть отнесены к природно-антропогенным процессам, они ведут во многих случаях к негативным изменениям и деградации ландшафта [Романова, 2006]. В условиях водохранилищ под природно-антропогенным ландшафтоформирующим процессом следует понимать направленное изменение природной среды, протекающее под влиянием основных природно-антропогенных

Основной признак

(фактор) выделения:

  • по степени антропо-
генного воздействия

и изменения

по гидрологическому

режиму, морфолого-

морфометрическим

показателям

  • по глубине и положе-
нию на акватории,

степени защищенности

  • по преобладающему
материалу

ландшафто-

формирующему

процессу

- по донным

отложениям,

затопленным почвам

(основным

гидробиоценозам)

- по антропогенной

измененности и

основным

экологическим

показателям

Рис. 2. Классификация аквальных комплексов по основным ландшафтоформирующим факторам

факторов (движущих сил процесса), обеспечивающих перераспределение вещества и энергии, формирующих состав, структуру и основные свойства того или иного аквального комплекса. К основным ландшафтоформирующим процессам относятся ускоренные деятельностью человека эрозия, абразия, евтрофикация, зарастание, загрязнение и др.

Важнейшими факторами пространственно-функциональной организации аквальных комплексов водохранилищ являются элементы гидрологического режима (гидродинамическая активность, уровенный режим и др.), морфология и морфометрия водоемов, от которых зависят облик ландшафта и соотношение основных ландшафтообразующих процессов − разрушения, перемещения, трансформации, аккумуляции и обмена минеральным и биогенным веществом и энергией, а также условия развития гидробионтов (свойства водной среды, донных отложений и затопленных почв).

Преобладающие природно-антропогенные ландшафтообразующие процессы (ускоренныя эрозия, абразия, аккумуляция биогенного и минерального вещества, зарастание, сплавинообразование, заболачивание и др.) ведут к формированию в водохранилищах эрозионных, абразионно-аккумулятивных, сплавинно-аккумулятивных, макрофитно- и планктонно-аккумулятивных, нейтральных аквальных комплексов, а в их пределах могут быть выделены соответствующие уровню аквафации (литокомплексы, псаммокомплексы, пелокомплексы, фитокомплексы, а также торфяные, торфяно-сплавинные, почвенные комплексы).

Тип аквальных комплексов выделяется по гидрологическому режиму водной массы (речные, озерно-речные, озерные ландшафты) и морфолого-морфометрическим показателям. Озера и реки принципиально отличаются по своей морфологии, морфометрии и природным процессам. В речных геосистемах основные физико-географические процессы и развитие водных комплексов связаны с транзитом вещества и деятельностью текучих вод (реофилией). Процессы формирования озерных ландшафтов идут в условиях замедленного водообмена (лимнофилии). Переходные озерно-речные ландшафты характеризуются сменой речных и озерных условий (рис. 3).

В качестве одного из признаков выделения типа аквального ландшафта возможно использование коэффициента интенсивности водообмена, а также вещественного критерия целостности ландшафта, предложенного К.Н. Дьяконовым [1970], представляющего собой отношение расхода потока или годового стока входного и замыкающего створов. В пределах типов выделяются подтипы аквальных комплексов по сочетанию морфолого-морфометрических особенностей (русловые, пойменно-долинные, котловинно-долинные, озерно-котловинные) и условиям затопления (постоянного, периодического и эпизодического) в соответствии с критериями, предложенными К.К. Эдельштейном [1998].

По сочетанию глубин, положения на акватории и степени защищенности выделяются группы аквальных комплексов: литоральные, сублиторальные и пелагиально-профундальные, защищенные (по заливам и за островами) и открытые.

На уровне подгруппы аквальных комплексов основным критерием является преобладающий (средоформирующий) материал (минеральные, органогенные, органо-минеральные аквальные комплексы).

Рис. 3. Распределение аквальных комплексов в речном, озерно-речном и озерном ландшафтах Иваньковского водохранилища (по положению в затопленной долине, преобладающему материалу и ландшафтоформирующему процессу)

Род выделяется по основным ландшафтоформирующим процессам. На участках с различной гидродинамической активностью развиваются три основных процесса: разрушения (размывания) и транспортировки материала, а также аккумуляции вещества минерального и биогенного происхождения. В условиях сильной гидродинамической активности формируются эрозионные и абразионные аквальные комплексы. Снижение подвижности водной массы ведет к образованию аккумулятивных минеральных комплексов. Слабая гидродинамическая активность благоприятствует формированию сплавинно-, торфяно-, макрофитно-, пелоаккумулятивных и нейтральных (относительно равновесных) аквальных комплексов (рис. 4).

Вид аквальных комплексов предлагается выделять по типу донных отложений или затопленных почв (гидробиоценозов).

В классификации для каждого ранга аквальных комплексов выделяются уровни экологического состояния, определяемые по интегральному показателю («И»), выраженному в баллах и включающему оценку направления

ландшафтоформирующего процесса (степень «негативности») и степени антропогенной измененности, а также оценку качества отдельных природных компонентов (экологических показателей).

Анализ картографических, фондовых и литературных материалов позволил в соответствии с предложенной нами классификацией выделить аквальные комплексы по основным ландшафтоформирующим процессам: абразионные, эрозионные, минерально-аккумулятивные, нейтральные, сплавинно-аккумулятивные, макрофитно-аккумулятивные и пело- (планктоно)-аккумулятивные (рис. 4), а также основных элементарных единиц аквальных комплексов по главному аккумулируемому материалу – донным отложениям (псаммокомплексы, литокомплексы, аргиллокомплексы, пелокомплексы, фитокомплексы, педокомплексы, торфяные и сплавинные комплексы) (рис. 5-8).

Распределение аквальных комплексов связано с особенностями морфометрии, режима регулирования, развития гидродинамических и биологических процессов и возраста водоемов. Расчеты и экспертные оценки показали, что наиболее значительно в равнинных водохранилищах представлены пело- и псаммокомплексы, в меньшей мере – слабоизменненые педокомплексы и фитокомплексы. Аквакомплексы с затопленными почвами (педокомплексы) сохранились на площади от 6 до 13%. Наименее широко в водохранилищах представлены сплавинные комплексы. Характер распределения аквальных комплексов в долинных водохранилищах по площади дна однотипен. Пелоаквакомплексы с тонкодисперсными илами располагаются в профундальной части водоема. Псаммоаквакомплексы формируются в прибрежной зоне, а промежуточная занята песчанистыми илами и педокомплексами.

Рис. 5. Динамика аквальных комплексов Верхневолжского водохранилища

(выделенных по виду аквальных комплексов)

Рис. 6. Динамика аквальных комплексов Иваньковского водохранилища

(выделенных по виду аквальных комплексов)

В главе 5 представлены результаты исследований многолетней динамики горизонтальной структуры аквальных комплексов водохранилищ.

Ряд исследователей относит изучение многолетней динамики геосистем к актуальным задачам ландшафтоведения [Мамай, 1971; Иванов, 1989 и др.]. В то же время многолетняя трансформация морфологической структуры аквальных комплексов водохранилищ остается наименее изученной.

Старейшие в Волжском каскаде Верхневолжское, Иваньковское, Угличское и Рыбинское водохранилища – наиболее благоприятные объекты для изучения аквальных комплексов, созданы соответственно в 1845, 1937, 1939 и 1940 гг. За длительный срок существования аквальные комплексы этих водоемов прошли значительный путь развития, а ландшафтоформирующие процессы получили достаточное выражение (рис. 4).

Полевые работы включали крупномасштабное (1:10 000) картографирование тестовых участков, составление покомпонентных (водной растительности, донных отложений, затопленных почв, водных масс) и комплексных карт аквальных комплексов водохранилищ (1:100 000), выделенных по основным ландшафтообразующим факторам и процессам на уровне рода аквальных комплексов. Выделение границ на уровне вида и рода проводилось на основе морфолого-морфометрических критериев, по границам распространения бентосных форм высшей водной растительности, фитопланктона, а также типов донных отложений и затопленных почв. Для оценки распределения аквальных комплексов водохранилищ в 1958 г. составлены карты по материалам крупномасштабных съемок донных отложений и растительности В.П. Курдина [1961] и В.А. Экзерцева [1961].

Быстрые трансформации на уровне урочища или ландшафта возможны в результате регулирования уровня воды в водоеме, т.е. внешних антропогенных

Рис. 9. Связь фитомассы с изменением глубины на защищенных мелководьях

( = 0,77±0,06)

воздействий. Внутренние трансформации в гидробиоценозах приводят к медленным изменениям на уровне вида и рода аквальных комплексов.

Анализ полученных данных позволил оценить современную морфологическую структуру аквальных комплексов (табл. 1, 2, 3, рис. 7, 8, 9, 10) верхневолжских водохранилищ. Обширные площади мелководий на водохранилищах с сезонным регулированием уровня воды в условиях слабой гидродинамической активности определили высокую степень развития биогенной аккумуляции вещества, прежде всего за счет макрофито-аккумулятивных аквальных комплексов (от 5 до 20,5%). Прослеживается достаточно высокая степень связи величины аккумулирующейся фитомассы с распределением глубин в защищенной литорали (ρ = 0,77±0,06) (рис. 9). Процессы активного заболачивания в прибрежной зоне привели к формированию сплавинных комплексов (от 1,5 до 7,1%).

В пределах водохранилищ в условиях значительных многолетних колебаний уровня воды площади биогенно-аккумулятивных аквальных комплексов невелики, а ветровое волнение и течения способствовали образованию обширных эрозионных и абразионных аквальных комплексов и связанных с ними минерально-аккумулятивных форм рельефа. Высокая статистическая связь установлена между площадью эродированных комплексов и степенью защищенности участков (ρ = -0,83±0,09) (рис. 5). Эрозионные комплексы занимают на во-

Рис. 10. Зависимость площади эродированных аквальных комплексов от

степени защищенности литорали (ρ = -0,83 ± 0,09)

доемах сезонного регулирования 10–16%, абразионные − 1,2–2,0% от площади водохранилищ (табл. 1, рис. 4). Анализ показал, что абразионно-эрозионная деятельность в большей мере характерна для озерного Рыбинского водохранилища с наиболее высокой степенью повторяемости (10%) сильных ветров за период навигации и максимальной зафиксированной высотой волны (2,0 м). Большие площади эрозионных комплексов (51,6%) в Рыбинском водохранилище связаны также с широким распространением плесовых открытых мелководий, размываемых ветровыми волнами. На пойме в условиях речных и озерно-речных участков Угличского и Иваньковского водохранилищ эрозионные и минерально-аккумулятивные комплексы образовались, прежде всего, за счет весенних стоковых течений и вместе с абразионными аквальными комплексами занимают наименьшие площади в водоемах. Сравнительно слабое развитие абразионных процессов определило ограниченную аккумуляцию минерального вещества в прибрежной зоне (1,79–5,48% от общей площади зеркала водохранилищ). Среди водоемов сезонного регулирования стока по площади минеральных аквальных комплексов на 1-м месте находится речное Угличское водохранилище.

Участки с глубинами от 3 до 5 м от НПУ в ряде случаев заняты нейтральными педокомплексами (6,1–17,8%), формирующимися в условиях слабой гидродинамической активности и характеризующимися относительным равновесием процессов аккумуляции и выноса илистых частиц. Это приводит к образованию своеобразных комплексов (педокомплексов), выстланных сохранившими морфологическое строение разбухшими почвами. Длительная седиментация

Таблица 1

Состав аквальных комплексов верхневолжских водохранилищ,

выделенных по основному ландшафтоформирующему процессу

№ п/п

Род АК

Водохранилища
Верхневолжское Иваньковское Угличское Рыбинское
км2 % км2 % км2 % км2 %
Биогенные аквальные комплексы
1 Макрофитно-аккумулятивные 17,9 10,0 67,1 20,5 12,45 5,0 91,0 2,0
2 Сплавинно-аккумулятивные 2,69 1,5 23,2 7,1 4,98 2,0 13,65 0,3
Биогенно-минеральные аквальные комплексы
3 Нейтральные 8,95 5,0 20,0 6,1 27,39 11,0 809,9 17,8
4 Пелоаккумулятивные 119,9 67,0 176,9 54,1 154,38 62,0 1105,65 24,3
Минеральные аквальные комплексы
5 Эрозионные 24,17 13,5 33,0 10,1 39,84 16,0 2347,8 51.6
6 Абразионные 3,58 2,0 3,9 1,2 4,48 1,8 136,5 3,0
7 Минерально-аккумулятивные 1,79 1,0 2,9 0,9 5,48 2,2 45,5 1,0
Всего: 179,0 100 327,0 100 249,0 100 4550,0 100

geum.ru

Географическая оболочка и природные территориальные комплексы — Мегаобучалка

Объектом изучения комплексной физической географии явля­ются географическая оболочка как целостное природное образо­вание, особая планетарная система и слагающие ее природные территориальные и аквальные комплексы разной размерности, которые обособились в процессе развития географической оболочки.

Являясь целостным образованием, географическая оболочка не­однородна внутри себя. В вертикальном направлении она распадается на ряд компонентных (частных) оболочек (литосферу, гидросфе­ру, атмосферу, биосферу, педосферу), в каждой из которых преоб­ладает вещество в определенном агрегатном состоянии или форме его организации. Вещество частных оболочек формирует различные компоненты природы: рельеф с образующими его горными порода­ми, почвы с корой выветривания, водные и воздушные массы, со­общества растений и животных (биоценозы). Между компонентны­ми оболочками происходит обмен веществом, энергией и информа­цией, объединяющий эти разнокачественные оболочки в качествен­но новое целостное единство, свойства которого не сводятся к свойствам суммы слагающих его частей. Изучением компонентных оболочек как составных частей более сложного целого занимаются отраслевые физико-географические науки (геоморфология, гидро­логия, климатология, почвоведение, биогеография), материалы которых физико-географы используют в своих исследованиях.

Горизонтальная неоднородность географической оболочки вы­ражается в существовании природных территориальных и природ­ных аквальных комплексов (соответственно ПТК и ПАК) — исто­рически обусловленных и территориально ограниченных закономерных сочетаний взаимосвязанных компонентов природы. Их обособление связано с территориальной дифференциацией энергии, обуслов­ленной формой и происхождением планеты Земля: различным количеством лучистой энергии, поступающей из Мирового про­странства, и внутренней энергии Земли, получаемой тем или иным участком географической оболочки.

И вертикальная, и горизонтальная неоднородность географи­ческой оболочки возникла в процессе ее формирования и разви-

тия, но вертикальная дифференциация (на геосферы) обусловле­на прежде всего дифференциацией вещества, а горизонтальная (на ПТК) связана главным образом с пространственной диффе­ренциацией энергии. Так как подавляющая часть энергии поступает в географическую оболочку извне и подвержена значительным из­менениям в пространстве и во времени, горизонтальная диффе­ренциация менее устойчива, более динамична и постоянно услож­няется в процессе развития географической оболочки. В результате этого в пределах географической оболочки сформировалось боль­шое количество ПТК разной величины и различной степени слож­ности, как бы вложенных друг в друга и представляющих собой систему соподчиненных единиц, определенную иерархическую лестницу, так называемую таксономическую систему. Чем крупнее комплекс, чем выше его ранг, тем больше неоднородность внутри него, тем более заметно его внутреннее многообразие, тем ярче выражена его индивидуальность, неповторимость, непохожесть на соседние комплексы.

Общепринятой таксономической системы ПТК в физической географии пока еще нет. Наиболее широко распространенной яв­ляется следующая система комплексов: географическая оболочка— суша — материк—страна—зона (горная область) — провинция — район—ландшафт—урочище—фация. Наряду с ней существуют и другие системы, в том числе и двухрядные, имеющие на своих верхних ступенях самостоятельные системы зональных (географи­ческий пояс —зона—подзона) и азональных (суша—континент— субконтинент—страна) единиц.

Каждый более мелкий комплекс возникает и обособляется в процессе развития вмещающего его более крупного ПТК, поэто­му, чем мельче комплекс, тем он моложе, тем проще устроен и тем более динамичен. Исключение составляют лишь реликтовые комплексы, входящие в состав более крупных, но более молодых.

Представление о природных территориальных комплексах за­родилось в географии в конце XIX столетия и сформировалось в первой половине XX в. Оно связано с именами таких ученых, как В.В.Докучаев, А.Н.Краснов, Г.Н.Высоцкий, Г.Ф.Морозов, Л.С.Берг, Б.Б.Полынов, И.В.Ларин, Р.И.Аболин, Л.Г.Рамен-ский, А. А. Борзов и др. Разные исследователи называли изучаемые комплексы по-разному: ландшафтные зоны и географические комп­лексы, ландшафты и микроландшафты, фации и эпифации, эпи-морфы и урочища. Разной была степень внутренней сложности изучаемых объектов, а иногда просто названия, но сущность объек­тов сохранялась: в любом случае это были территориальные соче­тания взаимосвязанных компонентов природы — ПТК.

Естественно, в процессе развития науки и накопления матери­алов по изучению ПТК представление о них уточнялось, дополня­лось, совершенствовалось, уточнялись иерархия и диагностиче-

ские признаки. Одно из последних новейших определений терми­на ПТК принадлежит А.Г.Исаченко. Он определяет ПТК как «пространственно-временную систему географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как еди­ное целое» (1991, с. 6). Наряду с термином ПТК в качестве синони­ма иногда используются названия «геокомплекс», «геосистема», «географический комплекс», «ландшафтный комплекс» и даже «ландшафт». Можно дискутировать по поводу полного или непол­ного совпадения этих терминов, но от использования термина «ланд­шафт» в качестве синонима ПТК следовало бы отказаться, так как многие исследователи под ландшафтом понимают не любой ПТК, а одну строго определенную единицу в ряду соподчиненных ПТК. Такой трактовки ландшафта придерживаются и авторы дан­ного учебника.

Объектами полевых комплексных физико-географических иссле­дований обычно служат относительно небольшие и достаточно просто устроенные ПТК — ландшафт и его морфологические еди­ницы.

Простейший, элементарный ПТК называется фацией. По опре­делению Н. А. Солнцева (1949), «фация — это 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». Из определения следует, что основным диагностиче­ским признаком фации служит пространственная однородность сла­гающих ее компонентов. Эта однородность может нарушаться только воздействием человека, в результате чего возникают антропоген­ные модификации фаций, занимающие целиком или частично природные фации.

Причиной обособления фаций чаще всего бывает изменение рельефа, т.е. изменение местоположения (рис. 1). В связи с тем что рельеф земной поверхности очень неровный, его изменение про­исходит на небольших расстояниях, и фации имеют, как правило, малые площади.

Обычно фация занимает элемент или часть формы микрорелье­фа. Примерами фаций могут быть склон оползневого бугра с лип­няком пролесковым на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах; центральная часть суффозионной западины с влажнотрав-но-осоковым лугом на дерново-глеевых тяжелосуглинистых почвах и т.д. Часто встречаются фации, занимающие часть элемента фор­мы мезорельефа, например подножие делювиального склона, при­террасную избыточно влажную часть поймы, верхнюю выпуклую часть моренного холма, межложбинное пространство на приба-лочном склоне и т.д. Иногда фация занимает весь элемент формы мезорельефа или целиком всю форму микрорельефа. В качестве при­мера можно привести фацию неглубокой блюдцеобразной запади-

ны, отличающуюся от окружающего ее выровненного простран­ства несколько повышенным увлажнением, глееватостью почвы, более влаголюбивой растительностью. При этом ровная поверх­ность междуречья при однородной литологии и одинаковом поч-венно-растительном покрове также будет являться фацией, хотя и более обширной по размерам.

Иногда обособление фаций может быть вызвано сменой лито­логии слагающих пород. Так, если овраг прорезает толщу пород разного литологического состава, то на частях склона, сложенных различными породами, формируются свои, отличные друг от дру­га фации (рис. 2). В обособлении фаций определенную роль может играть крутизна или экспозиция склона, которая обусловливает различия в инсоляции, а следовательно, в нагревании склонов разной экспозиции.

Как видим, первопричиной фациальной дифференциации яв­ляется изменение литогенной основы. Оно в свою очередь вызыва-

ет изменение теплового режима, глубины залегания грунтовых вод, баланса влаги и т.д. Это приводит к возникновению новых условий местообитания (экологических условий) и формированию нового биоценоза.

Подурочище — это ПТК, состоящий из ряда фаций, приурочен­ных к одному элементу формы мезорельефа. Фации, слагающие под­урочище, отличаются ярко выраженной общностью местоположе­ния, связаны генетически и динамически и вследствие этого име­ют много общего в отношении природных свойств и процессов, их изменяющих (гравитационных, поверхностного стока и др.).

Следовательно, основным диагностическим признаком под-урочища является приуроченность к определенному элементу фор­мы мезорельефа одной экспозиции: к склону оврага, вершине моренного холма, плоской поверхности террасы и т.д. Все фации, входящие в подурочище, обладают, таким образом, топологиче­ским единством (единством местоположения), следствием которо­го является их сходство в отношении поступающего тепла и света. Нередко фации подурочища обладают и литологической общно­стью, так как все пространство в границах подурочища может быть сложено одной литологической разновидностью поверхностных отложений: аллювиальными песками, балочным аллювием, делю­виальными суглинками, опесчаненной мореной и т.д. Однако ли-тологическая общность фаций подурочища не является обязатель­ной. В пределах подурочища пофациально могут варьировать меха­нический состав почв, условия почвенно-грунтового увлажнения и водного режима почв, а подчас и литологический состав пород. Это обусловливает разную степень смытости, оглеенности, опод-золенности почв, существование различных группировок расте­ний и т.д.

Примерами подурочищ могут служить покатый прибалочный склон северной экспозиции, сложенный с поверхности покров­ными суглинками, с серыми лесными средне- и тяжелосуглини­стыми почвами слабой и средней смытости, распаханный; корен­ной склон долины реки, сложенный покровными суглинками, подстилаемыми мореной, залегающей на известняках карбона, поросший лесом; склон моренного холма южной экспозиции, покрытый липово-еловым лесом, с дерново-подзолистыми почвами разной степени оподзоленности и завалуненности.

Урочище — более сложный ПТК, представляющий собой си­стему генетически, динамически и территориально взаимосвязан­ных фаций и подурочищ. Как правило, урочища бывают четко обо­соблены в пространстве, так как каждое из них обычно занимает целиком всю форму мезорельефа. Особенно четко оконтуриваются урочища в условиях расчлененного рельефа с частым чередовани­ем положительных и отрицательных форм: холмов и котловин, балок и межбалочных пространств, гряд и ложбин и т.д.

Пространственное совпадение урочищ с определенными фор­мами рельефа является важнейшим диагностическим признаком при их выделении.

Кроме рельефа, причиной обособления урочищ может явиться изменение геологического строения (глубины залегания и харак­тера коренных пород, подстилающих рыхлые наносы, состава рых­лых отложений и т.д.) или глубины залегания грунтовых вод. Если по простиранию одной формы мезорельефа наблюдается смена подстилающих пород, вскрываемых этой формой, то урочище бу­дет занимать лишь часть, вернее отрезок формы мезорельефа, ха­рактеризующийся одинаковым геологическим строением. Напри­мер, если овраг в верховьях прорезает только покровные суглин­ки, в средней части, прорезав суглинки, врезается в морену, а в низовьях вскрывает и подстилающие морену известняки, то в его пределах формируются три различных урочища (рис. 3). Верховье будет представлять собой сухой полузадернованный овраг в по­кровных суглинках; средняя часть — сырую балку со склонами, сложенными в верхней части покровными суглинками, а в ниж-

ней — мореной; нижняя часть — сухую балку со ступенчатыми склонами. Внутренняя структура такого оврага будет неизменно усложняться при движении от верховья к его устьевой части.

Что касается приуроченности биокомпонентов к ПТК ранга урочища, то они не могут являться диагностическим признаком при выделении урочищ. Почвы и растительность в пределах урочи­ща могут существенно изменяться от фации к фации (пофациаль-но) вплоть до принадлежности к различным типам. Так, осоково-пушицевые низинные болотца с торфянисто-глеевыми почвами днищ балок могут сменяться злаковыми степными ассоциациями на черноземах или дубравами на серых лесных почвах по склонам балок. В Подмосковье влажнотравные луга или ивняковые заросли днищ балок нередко сменяются еловыми или липовыми лесами по склонам.

В связи с тем, что каждое урочище представляет собой законо­мерное сочетание слагающих его фаций, выделение урочищ мо­жет производиться путем изучения их внутренней структуры. Осо­бенно важен такой подход к изучению урочищ в условиях однооб­разного слабо расчлененного рельефа, где основной диагности­ческий признак (рельеф) визуально улавливается плохо, поэтому оказывается недостаточным для разграничения урочищ.

В зависимости от своего морфологического строения урочища делятся на простые и сложные. Если в урочище каждый элемент формы рельефа занят только одной фацией, мы имеем дело с прос­тым урочищем. Если же хоть один из элементов занят группой фа­ций (подурочищем), такое урочище будет сложным. Наиболее слож­ным является урочище, в котором каждый элемент рельефа пред­ставлен подурочищем.

В любом ландшафте встречаются весьма разнообразные урочи­ща, но не все они в равной мере определяют внешний облик и природные свойства ландшафта. Урочища, наиболее часто встреча­ющиеся в ландшафте и определяющие его структуру, называют основными. Среди них выделяются фоновые урочища, или доминан­ты, занимающие наибольшие площади в ландшафте и образующие его фон. Обычно фоновыми являются урочища междуречных про­странств, т.е. исходной поверхности территории, в большей или меньшей степени измененной последующими процессами.

Наряду с урочищами-доминантами в ландшафте часто встреча­ются более мелкие урочища, вкрапленные в основной фон, кото­рые тоже играют важную роль в его морфологическом строении, хотя и не занимают больших площадей. Это — субдоминанты. Они более молоды, чем фоновые, так как возникли на исходной по­верхности под влиянием более поздних геологических и рельефо-образующих процессов, изменяющих эту поверхность. Субдоми­нантами часто бывают урочища растущих оврагов и мокрых балок, карстовых воронок, степных западин и т.д. Если фоновое урочище

в каждом ландшафте часто одно, то субдоминантных может быть и два, и три. Встречаются полидоминантные ландшафты, в которых фонового урочища (доминанты) нет.

Состав основных (фоновых и субдоминантных) урочищ и их взаимное расположение характеризуют происхождение ландшаф­та, направленность современных процессов и типичные черты раз­личных компонентов, поэтому его изучение чрезвычайно важно для познания ландшафта.

Кроме основных урочищ в каждом ландшафте имеются урочи­ща, мало распространенные или встречающиеся единично. Они не определяют морфологической структуры ландшафта, но придают ей своеобразные черты. Это — дополняющие или второстепенные урочища. Среди них выделяются редкие и уникальные. Часто такие урочища проливают свет на историю развития ландшафтов изучае­мой территории {реликтовые урочища) и раскрывают тенденции их будущего развития.

Характерные сочетания закономерно повторяющихся урочищ образуют более крупные ПТК — местности и ландшафты.

Местность в иерархии ПТК занимает положение между уро­чищем и ландшафтом и состоит из закономерного сочетания уро­чищ. Как и подурочище, это факультативная единица. Местности могут встречаться в пределах одного ландшафта и отсутствовать в другом.

Происхождение местностей связано с некоторыми изменения­ми литогенной основы на пространстве ландшафта. Эти измене­ния не столь велики, чтобы вызвать формирование различных ланд­шафтов, но достаточны, чтобы придать некоторые специфиче­ские черты отдельным его частям. Обособление местностей может быть вызвано варьированием на пространстве ландшафта лито-логического состава поверхностных отложений (покровные су­глинки — водно-ледниковые пески и т.д.), характера подстила­ющих пород (известняки — глины), комплексов форм рельефа (гривисто-ложбинная — бугристо-западинная пойма), интен­сивности современных рельефообразующих процессов (интенсив­ная овражная эрозия на приречной равнине — замедленное разви­тие овражно-балочной сети на удаленных от рек участках ланд­шафта) и т.д.

Каждый из таких вариантов отличается от соседних участков либо набором урочищ, либо их специфическими чертами, либо особенностями их размещения, например крупнохолмистый и мелкохолмистый участки в пределах холмисто-моренного таеж­ного ландшафта. Нередко фоновые урочища остаются теми же, а изменения касаются субдоминантных или второстепенных урочищ.

В основе обособления внутри ландшафта местностей лежат ге­нетические причины, вполне объяснимые в каждом конкретном случае (рис. 4).

I

Ландшафт представляет собой довольно крупный (площадью в десятки и сотни квадратных километров) и сложный ПТК, состо­ящий из динамически сопряженных и закономерно повторяющихся в пространстве основных и второстепенных урочищ. Ландшафт об­ладает генетической однородностью, имеет одинаковый геологи­ческий фундамент, один тип рельефа и одинаковый климат, что и определяет специфику его морфологической структуры (набора и взаимного расположения морфологических единиц).

Все эти особенности ландшафта включены в его определе­ние, данное коллективом ландшафтной лаборатории МГУ: «Ланд­шафт — это генетически однородный природный территориальный комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственного только данному ландшафту набора динамически сопряженных и закономер­но повторяющихся в пространстве основных и второстепенных уро­чищ» (Г. Н. Анненская и др., 1962. — С. 44). Уже в самом определе­нии намечен путь к практическому распознаванию ландшафтов, их изучению и картографированию, впервые указанный Н. А. Солн­цевым в 1947 г.

Основным диагностическим признаком ландшафта является его морфологическая структура, которая придает ландшафту характер­ный внешний облик (физиономические черты), позволяющий от­личать один ландшафт от другого. В связи с этим изучение любого ландшафта в поле должно начинаться с изучения его морфологи­ческой структуры. Такой подход позволяет не только вскрыть наи­более существенные особенности ландшафта и взаимосвязи между его составными частями, но и провести границы ландшафта. В от­личие от фаций и урочищ, границы которых обычно хорошо улав­ливаются визуально, ландшафты оконтуриваются, как правило, по характерному сочетанию урочищ на основании анализа его морфологической структуры, так как визуальное проведение гра­ниц комплекса, занимающего площадь в десятки и сотни квадрат­ных километров, оказывается весьма затруднительным, а подчас просто невозможным.

При работе в поле исследователь может быть уверен, что нахо­дится в пределах одного ландшафта до тех пор, пока видит одно­типное сочетание одних и тех же урочищ. Как только появляются новые урочища или изменяются закономерности размещения тех же самых урочищ, нужно быть очень внимательным, ибо где-то здесь проходит граница ландшафтов или их крупных морфологи­ческих частей — местностей. Чтобы окончательно решить вопрос о ранге разделяемых границей комплексов, нужно проанализиро­вать весь фактический материал, характеризующий территорию исследования.

Представляя собой систему взаимосвязанных сравнительно прос­тых ПТК (перечень которых может не исчерпываться рассмотрен­ными выше единицами), ландшафт в то же время сам является составной частью более сложных ПТК и в конечном счете частью географической оболочки. Из этого исходил, давая свое определе­ние ландшафта, А. Г. Исаченко: «Ландшафт — это генетически обо­собленная часть ландшафтной области, зоны и вообще всякой круп­ной региональной единицы, характеризующаяся однородностью как в зональном, так и в азональном отношении и обладающая индивиду­альной структурой и индивидуальным морфологическим строением» (1965, с. 117).

Зонально-азональная однородность находит свое выражение в общности фундамента ландшафта, макрорельефа и климата. Она включает и генетическое единство, так как лишь в результате всей предшествующей истории развития формируется современный облик ландшафта.

Таким образом, оба приведенных определения исходят из одних и тех же черт ландшафта и как бы дополняют друг друга. В 1991 г. А. Г. Исаченко дал близкое по смыслу краткое определение ланд­шафта, базирующееся на системном подходе: «Ландшафт — гене­тически единая геосистема, однородная по зональным и азональным

37

признакам и заключающая в себе специфический набор сопряженных локальных геосистем» {с. 111).

Примером ландшафта может служить Дроковское предополье, расположенное на правом берегу р. Ипуть — притока Десны (рис. 5).

Ландшафт занимает в ряду соподчиненных ПТК особое узловое положение. Это отмечали в своих работах Н. А. Солнцев, А. А. Гри­горьев, А. Г. Исаченко, В.Б.Сочава и ряд других исследователей. Н. А. Солнцев считал ландшафт основной единицей географии, с

которой собственно и начинается система таксономических еди­ниц, а более мелкие, чем ландшафт, комплексы он называл мор­фологическими частями ландшафта.

А. А. Григорьеву принадлежит мысль о том, что зональность и азональность как основные закономерности дифференциации гео­графической оболочки прослеживаются лишь до уровня ландшаф­та. Позднее ее развивал А. Г. Исаченко, отмечая, что все более мел­кие ПТК обособляются в соответствии с местными закономерно­стями, изменяющимися от ландшафта к ландшафту.

Согласно В.Б.Сочаве, ландшафт (макрогеохора), с одной сто­роны, венчает ряд ПТК топологического уровня, а с другой — им начинается ряд единиц регионального уровня, а на стыке единиц регионального и планетарного уровня подобное ландшафту узло­вое положение занимает физико-географическая страна, или об­ласть, по терминологии В. Б. Сочавы.

Таким образом, в единой иерархической системе таксономи­ческих единиц намечаются три уровня организации — планетар­ный {глобальный), региональный и топологический {локальный), обус­ловленные разными закономерностями дифференциации геогра­фической оболочки на каждом из этих уровней. Это положение признается сейчас многими физико-географами. Наиболее резко против него выступал лишь Д.Л.Арманд (1975), считая, что при­рода нераздельна, а поэтому таксономическая система не имеет «площадок» или «основных единиц».

Закономерности физико-географической дифференциации на разных уровнях и ступенях выявлены еще далеко не достаточно, что приводит к параллельному созданию таксономических систем ПТК, отличающихся как по количеству ступеней, так и по их со-подчиненности.

В зависимости от масштаба работ в центре внимания исследова­теля могут быть не только ландшафты и их морфологические еди­ницы, но и более крупные природные территориальные комплек­сы: физико-географические районы, провинции, зоны (отрезки зон внутри равнинных стран, называемые часто зональными облас­тями) или горные области, физико-географические страны. Комп­лексы планетарного уровня вплоть до географической оболочки в целом вместе с аквальными комплексами также изучают физико-географы.

Разные уровни организации ПТК влияют и на специфику их исследования. Изучение ПТК топологического уровня (ландшафта и его морфологических единиц) базируется главным образом на первичной информации, собираемой непосредственно в поле, и ве­дется преимущественно индуктивным методом (от частного к об-Щему). Планетарный уровень исследования строится в основном на использовании метода дедукции (от общего к частному) и вто­ричной (переработанной и обобщенной) информации о всей гео-

графической оболочке в целом и об отдельных компонентных обо­лочках. Комплексы этого уровня изучаются в камеральных услови­ях. При изучении ПТК регионального уровня исследование ведет­ся путем сочетания дедуктивного (от более крупных единиц к бо­лее мелким, обособившимся в их пределах) и индуктивного (ана­лиза внутренней структуры изучаемых ПТК) методов и основыва­ется преимущественно на вторичной информации о различных ком­понентах природы и ПТК планетарного и топологического уров­ней. Исследование ПТК регионального уровня проводится пре­имущественно в камеральных условиях, доля полевых исследова­ний при этом сокращается по мере возрастания ранга изучаемых комплексов. Основным методом их изучения является физико-гео­графическое районирование.

В связи с тем что специфика более крупных ПТК определяется особенностями ландшафтов, их слагающих, изучение любых комп­лексов регионального уровня не может производиться на основе только компонентного анализа без внимательного рассмотрения ландшафтной структуры территории, раскрывающей степень раз­нообразия и внутреннее строение каждого региона.

В понятие структура ПТК входит не только состав его элементов, но и связи — вещественные, энергетические, информационные. Каждый ПТК обладает своей специфической структурой — устой­чивой упорядоченностью свойств, сохраняющейся при различных внутренних и внешних изменениях. Внутренние связи ПТК — свя­зи между его структурными (составными) частями, т.е. между ком­понентами природы и между входящими в его состав более мелки­ми комплексами — определяют целостность и индивидуальность ПТК. Внешние связи — это связи между соседними одноранговыми комплексами, между изучаемым комплексом и вмещающим его более сложным ПТК и т.д. Они обеспечивают связи изучаемого комплекса с окружающей средой.

Следовательно, каждый ПТК любой размерности — открытая система, получающая вещество, энергию и информацию извне (от своей среды, окружения) и передающая ее другим ПТК (геосисте­мам). Различают связи прямые и обратные (А. Д. Арманд, 1988). Обрат­ные связи в свою очередь делятся на положительные и отрицатель­ные. При положительных связях эффект внешнего воздействия уси­ливается системой и может привести к ее быстрому разрушению, ибо она сама работает на разрушение. Примером может служить об­разование лавин. Отсюда и выражение — лавинообразный процесс. При отрицательной обратной связи эффект внешнего воздействия ослабляется, «гасится» системой, а сама система продолжает оста­ваться в пределах своего инварианта (В.Б.Сочава, 1963). Отрица­тельные обратные связи — это сопротивление системы внешнему воздействию. Они обеспечивают устойчивость ПТК, его способ­ность оставаться самим собой, несмотря на внешние воздействия.

При вычленении ПТК необходимо руководствоваться как за­кономерностями внутренних взаимосвязей комплекса, создающих его качественную определенность, так и взаимодействиями изуча­емого комплекса с окружающими его ПТК.

Внутренние закономерности лучше прослеживаются при бли­жайшем рассмотрении и детальном изучении ПТК. Чтобы их по­знать, исследователь должен находиться внутри комплекса. А что­бы обнаружить его отличие от соседних комплексов, нужно взгля­нуть на него со стороны, сравнить с другими комплексами, охва­тить единым взглядом весь комплекс на фоне окружающих его ПТК. Долгое время такой «взгляд со стороны» оказывался возмож­ным лишь в отношении самых мелких ПТК — фаций, подурочищ и урочищ. В то же время достаточно крупные ПТК можно было изучать, лишь находясь внутри комплекса и не имея возможности взглянуть на него с некоторого расстояния, увидеть его на фоне окружающих ПТК.

Использование авиации позволило исследователям «подняться над» крупными урочищами, местностями и ландшафтами, следст­вием чего явилась большая объективность в проведении границ этих комплексов. И лишь выход человека за пределы географической обо­лочки, в Космос, позволил даже на такие крупные комплексы, как физико-географические страны, взглянуть «со стороны» как на части географической оболочки, увидеть их в сравнении друг с другом, в результате чего многие границы между довольно круп­ными и сложными ПТК, которые при наземных исследованиях считались переходными полосами, оказались хорошо заметными, четкими, линейными на аэрофото- и космоснимках.

Таким образом, сложность разграничения ПТК заключается в том, что исследователь должен одновременно учитывать множе­ство как внутренних, так и внешних связей комплекса.

Стремление глубже познать отдельные специфические черты ПТК или влияние определенного фактора на его особенности не­редко заставляет исследователя сосредоточить внимание на огра­ниченном наборе свойств и связей комплекса. В связи с этим по­явилось представление о различных структурах ПТК: простран­ственных, временных, функциональных и др. (Г.Гаазе, К.Г.Раман, Н.А. Солнцев, Э. М. Раковская и др.). Внутри каждой отдельной структуры связи теснее, чем между разными структурами. Именно этим и вызвано относительное обособление самих структур, их вычленение из сложного клубка разнообразных связей ПТК, от­носительная их самостоятельность. В то же время все структуры в ПТК тесно переплетены между собой, взаимосвязаны и взаимо­обусловлены. Они образуют не случайный конгломерат структур, а единую интегральную структуру. Благодаря ей и возникает каче­ственная определенность и пространственная ограниченность ПТК, его внутренняя упорядоченность и своеобразие. Эта сложная ин-

тегральная структура ПТК, включающая все многообразие его связей, может быть названа ландшафтной структурой (Э. М.Ра-ковская, 1980).

Сложность и многоплановость ландшафтной структуры созда­ют объективные предпосылки для возникновения разных направ­лений ее исследования, обусловливают необходимость сочетания различных аспектов изучения ландшафтной структуры для глубо­кого познания сущности ПТК, разработки научно обоснованных географических прогнозов и рекомендаций по рациональному ис­пользованию различных ПТК.

2.2. Природные аквальные комплексы

Природные аквальные комплексы (ПАК) — это прежде всего комплексы Мирового океана. На суше ПАК занимают сравнитель­но небольшую площадь.

Мировой океан — система глобальной размерности в суперси­стеме географической оболочки. Ландшафтная оболочка, представ­ляющая собой на суше более или менее единую тонкую пленку, в Мировом океане как бы раздваивается, образуя приповерхност­ные и придонные ПАК. Долгое время большие глубины считались безжизненными. Теперь известно существование как глубоковод­ных организмов, так и мигрирующих, способных погружаться на большие глубины. Сравнительно недавно был открыт особый мир «черных курильщиков» — подводных вулканов и источников тер­мальных вод, приуроченных в основном к срединным океаниче­ским хребтам и обладающих своими биоценозами, в числе кото­рых есть автотрофные хемосинтезирующие организмы. Тем не ме­нее следует отметить особую важность приповерхностных акваль-ных комплексов как среды обитания фотосинтезирующего фито­планктона — основы океанических трофических цепей.

Специфика природных аквальных комплексов.В отличие от ПТК, состоящих, по Н.А.Солнцеву, из пяти основных компонентов, в ПАК этот ряд сокращен. Геолого-геоморфологическая основа ока­зывает воздействие на аквальные комплексы открытого Океана только как глобальный или региональный фактор. Она может счи­таться компонентом лишь для придонных ПАК, в то время как ее влияние на другие локальные комплексы косвенное. Атмосфера как компонент отсутствует в придонных ПАК, хотя как внешний фактор очень важна для мелководных ПАК. С приповерхностными ПАК атмосфера имеет самый непосредственный контакт. Почва в ПАК отсутствует.

Водные массы — главнейший компонент ПАК. Основные пара­метры водных масс — температура, соленость (и их распределе­ние), количество растворенного кислорода и других газов, про-

зрачность, плотность, содержание элементов минерального пита­ния и органического (планктона), динамика водной среды. Дина­мика Океана тесно связана как с планетарными свойствами Земли (шарообразность, огромная масса, сила тяжести, параметры вра­щения и т.д.), так и с динамикой атмосферы. Известны приповерх­ностные, глубинные, донные, восходящие (апвеллинг) и нисходя­щие (даунвеллинг) течения, волновые перемещениях водных масс.

Вследствие этого ПАК намного динамичнее, чем ПТК. Даже геолого-геоморфологическая основа донных аквальных комплексов может быстро (иногда катастрофически) меняться, например во время штормов в прибрежной полосе, при наличии мутьевых тече­ний, во время весеннего половодья рек в подводных дельтах и т.д. Известны «кольца» Гольфстрима — течения, отделяющиеся от ос­новного и способные к автономному, относительно долгому су­ществованию. «Синоптические вихри» Мирового океана исследо­вались академиком Л. М. Бреховских. Динамические процессы по­всеместны и очень различны по характеру, скорости и изменяют­ся от места к месту. Поэтому, наблюдая тем или иным способом ПАК и пытаясь выявить его границы, фиксируют «сиюминутную» картину. Необходимо еще определить пределы пространственного изменения комплекса, его вариативность. Только массовые дан­ные могут дать представление о среднестатистических параметрах формы, размерности, размещения и внутреннего строения ПАК.

Фито- и зоокомпоненты распределены очень неравномерно: большое разнообразие и обилие в приповерхностных ПАК (на гра­ницах различных сред), на мелководьях, в зонах апвеллинга (подъе­ма глубинных вод к поверхности океана) и намного меньше на больших глубинах. Как и зеркальные отражения в воде, свойства водных систем во многом противоположны свойствам наземных. Симметрично их расположение относительно поверхности Земли. Максимальное количество зеленых растительных организмов при­урочено к «фокусной пленке» географической оболочки — среде раздела и взаимопроникновения компонентов и веществ разного агрегатного состояния. Здесь как бы сфокусированы солнечные лучи. Практически одинакова мощность фотосинтезирующего слоя: на суше от нескольких сантиметров до сотни метров (в джунглях) и в Океане от нескольких метров до 150 — 200 м. Максимальное коли­чество фитопланктона находится у поверхности и быстро (по экс­поненциальному закону) убывает с глубиной, так что трудно опре­делить этот рубеж.

Хотя теплые приэкваториальные воды, как и природные комп­лексы суши, отличаются большим разнообразием видов организ­мов, по количеству биомассы они вовсе не являются лидерами. Как раз в низких широтах находятся огромные «океанические пу­стыни» (рис. 6). Количество биомассы в океане имеет более высо­кие значения в высоких широтах — около 60-й параллели обоих

megaobuchalka.ru

Зональные природные комплексы и не Зональный аквальные...

В Тихом океане есть все природные пояса, кроме северного полярного. Северный полярный пояс занимает небольшую часть Берингова и Охотского морей. В этом поясе происходит интенсивная циркуляция вод, поэтому они богаты рыбой. Северный умеренный пояс занимает обширные акватории. Для него характерно взаимодействие теплых и холодных водных масс. Это способствует развитию органического мира. На западе пояса формируется уникальный аквальный комплекс Японского моря, отличающийся большим видовым разнообразием. Северный субтропический пояс в Тихом океане выражен не так четко, как умеренный. Западная часть пояса теплая, восточная — относительно холодная. Воды слабо перемешиваются, синие, прозрачные. Количество планктона и видов рыб невелико. Северный тропический пояс формируется под влиянием мощного Северного Пассатного течения. В этом поясе множество отдельных островов и архипелагов. Продуктивность вод пояса невелика. Однако у подводных возвышенностей и островов, где усиливается вертикальное движение вод, появляются скопления рыб и других морских организмов. В экваториальном поясе наблюдается сложное взаимодействие ветров и различных течений. На границах потоков вихри и круговороты способствуют подъему вод, поэтому возрастает их биологическая продуктивность. Наиболее богаты жизнью аквальные комплексы у Зондских островов и берегов Северо-Восточной Австралии, а также комплексы коралловых рифов. В южном полушарии в Тихом океане формируются аналогичные природные пояса, что и в северном, но они отличаются некоторыми свойствами водных масс и составом организмов. Например, в водах субантарктического и антарктического поясов обитают нототениевые и белокровные рыбы. В южном тропическом поясе между 4 и 23° ю.ш. у побережья Южной Америки формируется особый аквальный комплекс. Для него характерен устойчивый и интенсивный подъем глубинных вод (апвелинг), активное развитие органической жизни. Это один из самых продуктивных районов всего Мирового океана. 

Оцени ответ

shkolniku.com

Географическая оболочка и природные территориальные комплексы

ТОП 10:

Объектом изучения комплексной физической географии явля­ются географическая оболочка как целостное природное образо­вание, особая планетарная система и слагающие ее природные территориальные и аквальные комплексы разной размерности, которые обособились в процессе развития географической оболочки.

Являясь целостным образованием, географическая оболочка не­однородна внутри себя. В вертикальном направлении она распадается на ряд компонентных (частных) оболочек (литосферу, гидросфе­ру, атмосферу, биосферу, педосферу), в каждой из которых преоб­ладает вещество в определенном агрегатном состоянии или форме его организации. Вещество частных оболочек формирует различные компоненты природы: рельеф с образующими его горными порода­ми, почвы с корой выветривания, водные и воздушные массы, со­общества растений и животных (биоценозы). Между компонентны­ми оболочками происходит обмен веществом, энергией и информа­цией, объединяющий эти разнокачественные оболочки в качествен­но новое целостное единство, свойства которого не сводятся к свойствам суммы слагающих его частей. Изучением компонентных оболочек как составных частей более сложного целого занимаются отраслевые физико-географические науки (геоморфология, гидро­логия, климатология, почвоведение, биогеография), материалы которых физико-географы используют в своих исследованиях.

Горизонтальная неоднородность географической оболочки вы­ражается в существовании природных территориальных и природ­ных аквальных комплексов (соответственно ПТК и ПАК) — исто­рически обусловленных и территориально ограниченных закономерных сочетаний взаимосвязанных компонентов природы. Их обособление связано с территориальной дифференциацией энергии, обуслов­ленной формой и происхождением планеты Земля: различным количеством лучистой энергии, поступающей из Мирового про­странства, и внутренней энергии Земли, получаемой тем или иным участком географической оболочки.

И вертикальная, и горизонтальная неоднородность географи­ческой оболочки возникла в процессе ее формирования и разви-

тия, но вертикальная дифференциация (на геосферы) обусловле­на прежде всего дифференциацией вещества, а горизонтальная (на ПТК) связана главным образом с пространственной диффе­ренциацией энергии. Так как подавляющая часть энергии поступает в географическую оболочку извне и подвержена значительным из­менениям в пространстве и во времени, горизонтальная диффе­ренциация менее устойчива, более динамична и постоянно услож­няется в процессе развития географической оболочки. В результате этого в пределах географической оболочки сформировалось боль­шое количество ПТК разной величины и различной степени слож­ности, как бы вложенных друг в друга и представляющих собой систему соподчиненных единиц, определенную иерархическую лестницу, так называемую таксономическую систему. Чем крупнее комплекс, чем выше его ранг, тем больше неоднородность внутри него, тем более заметно его внутреннее многообразие, тем ярче выражена его индивидуальность, неповторимость, непохожесть на соседние комплексы.

Общепринятой таксономической системы ПТК в физической географии пока еще нет. Наиболее широко распространенной яв­ляется следующая система комплексов: географическая оболочка— суша — материк—страна—зона (горная область) — провинция — район—ландшафт—урочище—фация. Наряду с ней существуют и другие системы, в том числе и двухрядные, имеющие на своих верхних ступенях самостоятельные системы зональных (географи­ческий пояс —зона—подзона) и азональных (суша—континент— субконтинент—страна) единиц.

Каждый более мелкий комплекс возникает и обособляется в процессе развития вмещающего его более крупного ПТК, поэто­му, чем мельче комплекс, тем он моложе, тем проще устроен и тем более динамичен. Исключение составляют лишь реликтовые комплексы, входящие в состав более крупных, но более молодых.

Представление о природных территориальных комплексах за­родилось в географии в конце XIX столетия и сформировалось в первой половине XX в. Оно связано с именами таких ученых, как В.В.Докучаев, А.Н.Краснов, Г.Н.Высоцкий, Г.Ф.Морозов, Л.С.Берг, Б.Б.Полынов, И.В.Ларин, Р.И.Аболин, Л.Г.Рамен-ский, А. А. Борзов и др. Разные исследователи называли изучаемые комплексы по-разному: ландшафтные зоны и географические комп­лексы, ландшафты и микроландшафты, фации и эпифации, эпи-морфы и урочища. Разной была степень внутренней сложности изучаемых объектов, а иногда просто названия, но сущность объек­тов сохранялась: в любом случае это были территориальные соче­тания взаимосвязанных компонентов природы — ПТК.

Естественно, в процессе развития науки и накопления матери­алов по изучению ПТК представление о них уточнялось, дополня­лось, совершенствовалось, уточнялись иерархия и диагностиче-

ские признаки. Одно из последних новейших определений терми­на ПТК принадлежит А.Г.Исаченко. Он определяет ПТК как «пространственно-временную систему географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как еди­ное целое» (1991, с. 6). Наряду с термином ПТК в качестве синони­ма иногда используются названия «геокомплекс», «геосистема», «географический комплекс», «ландшафтный комплекс» и даже «ландшафт». Можно дискутировать по поводу полного или непол­ного совпадения этих терминов, но от использования термина «ланд­шафт» в качестве синонима ПТК следовало бы отказаться, так как многие исследователи под ландшафтом понимают не любой ПТК, а одну строго определенную единицу в ряду соподчиненных ПТК. Такой трактовки ландшафта придерживаются и авторы дан­ного учебника.

Объектами полевых комплексных физико-географических иссле­дований обычно служат относительно небольшие и достаточно просто устроенные ПТК — ландшафт и его морфологические еди­ницы.

Простейший, элементарный ПТК называется фацией. По опре­делению Н. А. Солнцева (1949), «фация — это 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». Из определения следует, что основным диагностиче­ским признаком фации служит пространственная однородность сла­гающих ее компонентов. Эта однородность может нарушаться только воздействием человека, в результате чего возникают антропоген­ные модификации фаций, занимающие целиком или частично природные фации.

Причиной обособления фаций чаще всего бывает изменение рельефа, т.е. изменение местоположения (рис. 1). В связи с тем что рельеф земной поверхности очень неровный, его изменение про­исходит на небольших расстояниях, и фации имеют, как правило, малые площади.

Обычно фация занимает элемент или часть формы микрорелье­фа. Примерами фаций могут быть склон оползневого бугра с лип­няком пролесковым на дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах; центральная часть суффозионной западины с влажнотрав-но-осоковым лугом на дерново-глеевых тяжелосуглинистых почвах и т.д. Часто встречаются фации, занимающие часть элемента фор­мы мезорельефа, например подножие делювиального склона, при­террасную избыточно влажную часть поймы, верхнюю выпуклую часть моренного холма, межложбинное пространство на приба-лочном склоне и т.д. Иногда фация занимает весь элемент формы мезорельефа или целиком всю форму микрорельефа. В качестве при­мера можно привести фацию неглубокой блюдцеобразной запади-

ны, отличающуюся от окружающего ее выровненного простран­ства несколько повышенным увлажнением, глееватостью почвы, более влаголюбивой растительностью. При этом ровная поверх­ность междуречья при однородной литологии и одинаковом поч-венно-растительном покрове также будет являться фацией, хотя и более обширной по размерам.

Иногда обособление фаций может быть вызвано сменой лито­логии слагающих пород. Так, если овраг прорезает толщу пород разного литологического состава, то на частях склона, сложенных различными породами, формируются свои, отличные друг от дру­га фации (рис. 2). В обособлении фаций определенную роль может играть крутизна или экспозиция склона, которая обусловливает различия в инсоляции, а следовательно, в нагревании склонов разной экспозиции.

Как видим, первопричиной фациальной дифференциации яв­ляется изменение литогенной основы. Оно в свою очередь вызыва-

ет изменение теплового режима, глубины залегания грунтовых вод, баланса влаги и т.д. Это приводит к возникновению новых условий местообитания (экологических условий) и формированию нового биоценоза.

Подурочище — это ПТК, состоящий из ряда фаций, приурочен­ных к одному элементу формы мезорельефа. Фации, слагающие под­урочище, отличаются ярко выраженной общностью местоположе­ния, связаны генетически и динамически и вследствие этого име­ют много общего в отношении природных свойств и процессов, их изменяющих (гравитационных, поверхностного стока и др.).

Следовательно, основным диагностическим признаком под-урочища является приуроченность к определенному элементу фор­мы мезорельефа одной экспозиции: к склону оврага, вершине моренного холма, плоской поверхности террасы и т.д. Все фации, входящие в подурочище, обладают, таким образом, топологиче­ским единством (единством местоположения), следствием которо­го является их сходство в отношении поступающего тепла и света. Нередко фации подурочища обладают и литологической общно­стью, так как все пространство в границах подурочища может быть сложено одной литологической разновидностью поверхностных отложений: аллювиальными песками, балочным аллювием, делю­виальными суглинками, опесчаненной мореной и т.д. Однако ли-тологическая общность фаций подурочища не является обязатель­ной. В пределах подурочища пофациально могут варьировать меха­нический состав почв, условия почвенно-грунтового увлажнения и водного режима почв, а подчас и литологический состав пород. Это обусловливает разную степень смытости, оглеенности, опод-золенности почв, существование различных группировок расте­ний и т.д.

Примерами подурочищ могут служить покатый прибалочный склон северной экспозиции, сложенный с поверхности покров­ными суглинками, с серыми лесными средне- и тяжелосуглини­стыми почвами слабой и средней смытости, распаханный; корен­ной склон долины реки, сложенный покровными суглинками, подстилаемыми мореной, залегающей на известняках карбона, поросший лесом; склон моренного холма южной экспозиции, покрытый липово-еловым лесом, с дерново-подзолистыми почвами разной степени оподзоленности и завалуненности.

Урочище — более сложный ПТК, представляющий собой си­стему генетически, динамически и территориально взаимосвязан­ных фаций и подурочищ. Как правило, урочища бывают четко обо­соблены в пространстве, так как каждое из них обычно занимает целиком всю форму мезорельефа. Особенно четко оконтуриваются урочища в условиях расчлененного рельефа с частым чередовани­ем положительных и отрицательных форм: холмов и котловин, балок и межбалочных пространств, гряд и ложбин и т.д.

Пространственное совпадение урочищ с определенными фор­мами рельефа является важнейшим диагностическим признаком при их выделении.

Кроме рельефа, причиной обособления урочищ может явиться изменение геологического строения (глубины залегания и харак­тера коренных пород, подстилающих рыхлые наносы, состава рых­лых отложений и т.д.) или глубины залегания грунтовых вод. Если по простиранию одной формы мезорельефа наблюдается смена подстилающих пород, вскрываемых этой формой, то урочище бу­дет занимать лишь часть, вернее отрезок формы мезорельефа, ха­рактеризующийся одинаковым геологическим строением. Напри­мер, если овраг в верховьях прорезает только покровные суглин­ки, в средней части, прорезав суглинки, врезается в морену, а в низовьях вскрывает и подстилающие морену известняки, то в его пределах формируются три различных урочища (рис. 3). Верховье будет представлять собой сухой полузадернованный овраг в по­кровных суглинках; средняя часть — сырую балку со склонами, сложенными в верхней части покровными суглинками, а в ниж-

ней — мореной; нижняя часть — сухую балку со ступенчатыми склонами. Внутренняя структура такого оврага будет неизменно усложняться при движении от верховья к его устьевой части.

Что касается приуроченности биокомпонентов к ПТК ранга урочища, то они не могут являться диагностическим признаком при выделении урочищ. Почвы и растительность в пределах урочи­ща могут существенно изменяться от фации к фации (пофациаль-но) вплоть до принадлежности к различным типам. Так, осоково-пушицевые низинные болотца с торфянисто-глеевыми почвами днищ балок могут сменяться злаковыми степными ассоциациями на черноземах или дубравами на серых лесных почвах по склонам балок. В Подмосковье влажнотравные луга или ивняковые заросли днищ балок нередко сменяются еловыми или липовыми лесами по склонам.

В связи с тем, что каждое урочище представляет собой законо­мерное сочетание слагающих его фаций, выделение урочищ мо­жет производиться путем изучения их внутренней структуры. Осо­бенно важен такой подход к изучению урочищ в условиях однооб­разного слабо расчлененного рельефа, где основной диагности­ческий признак (рельеф) визуально улавливается плохо, поэтому оказывается недостаточным для разграничения урочищ.

В зависимости от своего морфологического строения урочища делятся на простые и сложные. Если в урочище каждый элемент формы рельефа занят только одной фацией, мы имеем дело с прос­тым урочищем. Если же хоть один из элементов занят группой фа­ций (подурочищем), такое урочище будет сложным. Наиболее слож­ным является урочище, в котором каждый элемент рельефа пред­ставлен подурочищем.

В любом ландшафте встречаются весьма разнообразные урочи­ща, но не все они в равной мере определяют внешний облик и природные свойства ландшафта. Урочища, наиболее часто встреча­ющиеся в ландшафте и определяющие его структуру, называют основными. Среди них выделяются фоновые урочища, или доминан­ты, занимающие наибольшие площади в ландшафте и образующие его фон. Обычно фоновыми являются урочища междуречных про­странств, т.е. исходной поверхности территории, в большей или меньшей степени измененной последующими процессами.

Наряду с урочищами-доминантами в ландшафте часто встреча­ются более мелкие урочища, вкрапленные в основной фон, кото­рые тоже играют важную роль в его морфологическом строении, хотя и не занимают больших площадей. Это — субдоминанты. Они более молоды, чем фоновые, так как возникли на исходной по­верхности под влиянием более поздних геологических и рельефо-образующих процессов, изменяющих эту поверхность. Субдоми­нантами часто бывают урочища растущих оврагов и мокрых балок, карстовых воронок, степных западин и т.д. Если фоновое урочище

в каждом ландшафте часто одно, то субдоминантных может быть и два, и три. Встречаются полидоминантные ландшафты, в которых фонового урочища (доминанты) нет.

Состав основных (фоновых и субдоминантных) урочищ и их взаимное расположение характеризуют происхождение ландшаф­та, направленность современных процессов и типичные черты раз­личных компонентов, поэтому его изучение чрезвычайно важно для познания ландшафта.

Кроме основных урочищ в каждом ландшафте имеются урочи­ща, мало распространенные или встречающиеся единично. Они не определяют морфологической структуры ландшафта, но придают ей своеобразные черты. Это — дополняющие или второстепенные урочища. Среди них выделяются редкие и уникальные. Часто такие урочища проливают свет на историю развития ландшафтов изучае­мой территории {реликтовые урочища) и раскрывают тенденции их будущего развития.

Характерные сочетания закономерно повторяющихся урочищ образуют более крупные ПТК — местности и ландшафты.

Местность в иерархии ПТК занимает положение между уро­чищем и ландшафтом и состоит из закономерного сочетания уро­чищ. Как и подурочище, это факультативная единица. Местности могут встречаться в пределах одного ландшафта и отсутствовать в другом.

Происхождение местностей связано с некоторыми изменения­ми литогенной основы на пространстве ландшафта. Эти измене­ния не столь велики, чтобы вызвать формирование различных ланд­шафтов, но достаточны, чтобы придать некоторые специфиче­ские черты отдельным его частям. Обособление местностей может быть вызвано варьированием на пространстве ландшафта лито-логического состава поверхностных отложений (покровные су­глинки — водно-ледниковые пески и т.д.), характера подстила­ющих пород (известняки — глины), комплексов форм рельефа (гривисто-ложбинная — бугристо-западинная пойма), интен­сивности современных рельефообразующих процессов (интенсив­ная овражная эрозия на приречной равнине — замедленное разви­тие овражно-балочной сети на удаленных от рек участках ланд­шафта) и т.д.

Каждый из таких вариантов отличается от соседних участков либо набором урочищ, либо их специфическими чертами, либо особенностями их размещения, например крупнохолмистый и мелкохолмистый участки в пределах холмисто-моренного таеж­ного ландшафта. Нередко фоновые урочища остаются теми же, а изменения касаются субдоминантных или второстепенных урочищ.

В основе обособления внутри ландшафта местностей лежат ге­нетические причины, вполне объяснимые в каждом конкретном случае (рис. 4).

I

Ландшафт представляет собой довольно крупный (площадью в десятки и сотни квадратных километров) и сложный ПТК, состо­ящий из динамически сопряженных и закономерно повторяющихся в пространстве основных и второстепенных урочищ. Ландшафт об­ладает генетической однородностью, имеет одинаковый геологи­ческий фундамент, один тип рельефа и одинаковый климат, что и определяет специфику его морфологической структуры (набора и взаимного расположения морфологических единиц).

Все эти особенности ландшафта включены в его определе­ние, данное коллективом ландшафтной лаборатории МГУ: «Ланд­шафт — это генетически однородный природный территориальный комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственного только данному ландшафту набора динамически сопряженных и закономер­но повторяющихся в пространстве основных и второстепенных уро­чищ» (Г. Н. Анненская и др., 1962. — С. 44). Уже в самом определе­нии намечен путь к практическому распознаванию ландшафтов, их изучению и картографированию, впервые указанный Н. А. Солн­цевым в 1947 г.

Основным диагностическим признаком ландшафта является его морфологическая структура, которая придает ландшафту характер­ный внешний облик (физиономические черты), позволяющий от­личать один ландшафт от другого. В связи с этим изучение любого ландшафта в поле должно начинаться с изучения его морфологи­ческой структуры. Такой подход позволяет не только вскрыть наи­более существенные особенности ландшафта и взаимосвязи между его составными частями, но и провести границы ландшафта. В от­личие от фаций и урочищ, границы которых обычно хорошо улав­ливаются визуально, ландшафты оконтуриваются, как правило, по характерному сочетанию урочищ на основании анализа его морфологической структуры, так как визуальное проведение гра­ниц комплекса, занимающего площадь в десятки и сотни квадрат­ных километров, оказывается весьма затруднительным, а подчас просто невозможным.

При работе в поле исследователь может быть уверен, что нахо­дится в пределах одного ландшафта до тех пор, пока видит одно­типное сочетание одних и тех же урочищ. Как только появляются новые урочища или изменяются закономерности размещения тех же самых урочищ, нужно быть очень внимательным, ибо где-то здесь проходит граница ландшафтов или их крупных морфологи­ческих частей — местностей. Чтобы окончательно решить вопрос о ранге разделяемых границей комплексов, нужно проанализиро­вать весь фактический материал, характеризующий территорию исследования.

Представляя собой систему взаимосвязанных сравнительно прос­тых ПТК (перечень которых может не исчерпываться рассмотрен­ными выше единицами), ландшафт в то же время сам является составной частью более сложных ПТК и в конечном счете частью географической оболочки. Из этого исходил, давая свое определе­ние ландшафта, А. Г. Исаченко: «Ландшафт — это генетически обо­собленная часть ландшафтной области, зоны и вообще всякой круп­ной региональной единицы, характеризующаяся однородностью как в зональном, так и в азональном отношении и обладающая индивиду­альной структурой и индивидуальным морфологическим строением» (1965, с. 117).

Зонально-азональная однородность находит свое выражение в общности фундамента ландшафта, макрорельефа и климата. Она включает и генетическое единство, так как лишь в результате всей предшествующей истории развития формируется современный облик ландшафта.

Таким образом, оба приведенных определения исходят из одних и тех же черт ландшафта и как бы дополняют друг друга. В 1991 г. А. Г. Исаченко дал близкое по смыслу краткое определение ланд­шафта, базирующееся на системном подходе: «Ландшафт — гене­тически единая геосистема, однородная по зональным и азональным

37

признакам и заключающая в себе специфический набор сопряженных локальных геосистем» {с. 111).

Примером ландшафта может служить Дроковское предополье, расположенное на правом берегу р. Ипуть — притока Десны (рис. 5).

Ландшафт занимает в ряду соподчиненных ПТК особое узловое положение. Это отмечали в своих работах Н. А. Солнцев, А. А. Гри­горьев, А. Г. Исаченко, В.Б.Сочава и ряд других исследователей. Н. А. Солнцев считал ландшафт основной единицей географии, с

которой собственно и начинается система таксономических еди­ниц, а более мелкие, чем ландшафт, комплексы он называл мор­фологическими частями ландшафта.

А. А. Григорьеву принадлежит мысль о том, что зональность и азональность как основные закономерности дифференциации гео­графической оболочки прослеживаются лишь до уровня ландшаф­та. Позднее ее развивал А. Г. Исаченко, отмечая, что все более мел­кие ПТК обособляются в соответствии с местными закономерно­стями, изменяющимися от ландшафта к ландшафту.

Согласно В.Б.Сочаве, ландшафт (макрогеохора), с одной сто­роны, венчает ряд ПТК топологического уровня, а с другой — им начинается ряд единиц регионального уровня, а на стыке единиц регионального и планетарного уровня подобное ландшафту узло­вое положение занимает физико-географическая страна, или об­ласть, по терминологии В. Б. Сочавы.

Таким образом, в единой иерархической системе таксономи­ческих единиц намечаются три уровня организации — планетар­ный {глобальный), региональный и топологический {локальный), обус­ловленные разными закономерностями дифференциации геогра­фической оболочки на каждом из этих уровней. Это положение признается сейчас многими физико-географами. Наиболее резко против него выступал лишь Д.Л.Арманд (1975), считая, что при­рода нераздельна, а поэтому таксономическая система не имеет «площадок» или «основных единиц».

Закономерности физико-географической дифференциации на разных уровнях и ступенях выявлены еще далеко не достаточно, что приводит к параллельному созданию таксономических систем ПТК, отличающихся как по количеству ступеней, так и по их со-подчиненности.

В зависимости от масштаба работ в центре внимания исследова­теля могут быть не только ландшафты и их морфологические еди­ницы, но и более крупные природные территориальные комплек­сы: физико-географические районы, провинции, зоны (отрезки зон внутри равнинных стран, называемые часто зональными облас­тями) или горные области, физико-географические страны. Комп­лексы планетарного уровня вплоть до географической оболочки в целом вместе с аквальными комплексами также изучают физико-географы.

Разные уровни организации ПТК влияют и на специфику их исследования. Изучение ПТК топологического уровня (ландшафта и его морфологических единиц) базируется главным образом на первичной информации, собираемой непосредственно в поле, и ве­дется преимущественно индуктивным методом (от частного к об-Щему). Планетарный уровень исследования строится в основном на использовании метода дедукции (от общего к частному) и вто­ричной (переработанной и обобщенной) информации о всей гео-

графической оболочке в целом и об отдельных компонентных обо­лочках. Комплексы этого уровня изучаются в камеральных услови­ях. При изучении ПТК регионального уровня исследование ведет­ся путем сочетания дедуктивного (от более крупных единиц к бо­лее мелким, обособившимся в их пределах) и индуктивного (ана­лиза внутренней структуры изучаемых ПТК) методов и основыва­ется преимущественно на вторичной информации о различных ком­понентах природы и ПТК планетарного и топологического уров­ней. Исследование ПТК регионального уровня проводится пре­имущественно в камеральных условиях, доля полевых исследова­ний при этом сокращается по мере возрастания ранга изучаемых комплексов. Основным методом их изучения является физико-гео­графическое районирование.

В связи с тем что специфика более крупных ПТК определяется особенностями ландшафтов, их слагающих, изучение любых комп­лексов регионального уровня не может производиться на основе только компонентного анализа без внимательного рассмотрения ландшафтной структуры территории, раскрывающей степень раз­нообразия и внутреннее строение каждого региона.

В понятие структура ПТК входит не только состав его элементов, но и связи — вещественные, энергетические, информационные. Каждый ПТК обладает своей специфической структурой — устой­чивой упорядоченностью свойств, сохраняющейся при различных внутренних и внешних изменениях. Внутренние связи ПТК — свя­зи между его структурными (составными) частями, т.е. между ком­понентами природы и между входящими в его состав более мелки­ми комплексами — определяют целостность и индивидуальность ПТК. Внешние связи — это связи между соседними одноранговыми комплексами, между изучаемым комплексом и вмещающим его более сложным ПТК и т.д. Они обеспечивают связи изучаемого комплекса с окружающей средой.

Следовательно, каждый ПТК любой размерности — открытая система, получающая вещество, энергию и информацию извне (от своей среды, окружения) и передающая ее другим ПТК (геосисте­мам). Различают связи прямые и обратные (А. Д. Арманд, 1988). Обрат­ные связи в свою очередь делятся на положительные и отрицатель­ные. При положительных связях эффект внешнего воздействия уси­ливается системой и может привести к ее быстрому разрушению, ибо она сама работает на разрушение. Примером может служить об­разование лавин. Отсюда и выражение — лавинообразный процесс. При отрицательной обратной связи эффект внешнего воздействия ослабляется, «гасится» системой, а сама система продолжает оста­ваться в пределах своего инварианта (В.Б.Сочава, 1963). Отрица­тельные обратные связи — это сопротивление системы внешнему воздействию. Они обеспечивают устойчивость ПТК, его способ­ность оставаться самим собой, несмотря на внешние воздействия.

При вычленении ПТК необходимо руководствоваться как за­кономерностями внутренних взаимосвязей комплекса, создающих его качественную определенность, так и взаимодействиями изуча­емого комплекса с окружающими его ПТК.

Внутренние закономерности лучше прослеживаются при бли­жайшем рассмотрении и детальном изучении ПТК. Чтобы их по­знать, исследователь должен находиться внутри комплекса. А что­бы обнаружить его отличие от соседних комплексов, нужно взгля­нуть на него со стороны, сравнить с другими комплексами, охва­тить единым взглядом весь комплекс на фоне окружающих его ПТК. Долгое время такой «взгляд со стороны» оказывался возмож­ным лишь в отношении самых мелких ПТК — фаций, подурочищ и урочищ. В то же время достаточно крупные ПТК можно было изучать, лишь находясь внутри комплекса и не имея возможности взглянуть на него с некоторого расстояния, увидеть его на фоне окружающих ПТК.

Использование авиации позволило исследователям «подняться над» крупными урочищами, местностями и ландшафтами, следст­вием чего явилась большая объективность в проведении границ этих комплексов. И лишь выход человека за пределы географической обо­лочки, в Космос, позволил даже на такие крупные комплексы, как физико-географические страны, взглянуть «со стороны» как на части географической оболочки, увидеть их в сравнении друг с другом, в результате чего многие границы между довольно круп­ными и сложными ПТК, которые при наземных исследованиях считались переходными полосами, оказались хорошо заметными, четкими, линейными на аэрофото- и космоснимках.

Таким образом, сложность разграничения ПТК заключается в том, что исследователь должен одновременно учитывать множе­ство как внутренних, так и внешних связей комплекса.

Стремление глубже познать отдельные специфические черты ПТК или влияние определенного фактора на его особенности не­редко заставляет исследователя сосредоточить внимание на огра­ниченном наборе свойств и связей комплекса. В связи с этим по­явилось представление о различных структурах ПТК: простран­ственных, временных, функциональных и др. (Г.Гаазе, К.Г.Раман, Н.А. Солнцев, Э. М. Раковская и др.). Внутри каждой отдельной структуры связи теснее, чем между разными структурами. Именно этим и вызвано относительное обособление самих структур, их вычленение из сложного клубка разнообразных связей ПТК, от­носительная их самостоятельность. В то же время все структуры в ПТК тесно переплетены между собой, взаимосвязаны и взаимо­обусловлены. Они образуют не случайный конгломерат структур, а единую интегральную структуру. Благодаря ей и возникает каче­ственная определенность и пространственная ограниченность ПТК, его внутренняя упорядоченность и своеобразие. Эта сложная ин-

тегральная структура ПТК, включающая все многообразие его связей, может быть названа ландшафтной структурой (Э. М.Ра-ковская, 1980).

Сложность и многоплановость ландшафтной структуры созда­ют объективные предпосылки для возникновения разных направ­лений ее исследования, обусловливают необходимость сочетания различных аспектов изучения ландшафтной структуры для глубо­кого познания сущности ПТК, разработки научно обоснованных географических прогнозов и рекомендаций по рациональному ис­пользованию различных ПТК.

2.2. Природные аквальные комплексы

Природные аквальные комплексы (ПАК) — это прежде всего комплексы Мирового океана. На суше ПАК занимают сравнитель­но небольшую площадь.

Мировой океан — система глобальной размерности в суперси­стеме географической оболочки. Ландшафтная оболочка, представ­ляющая собой на суше более или менее единую тонкую пленку, в Мировом океане как бы раздваивается, образуя приповерхност­ные и придонные ПАК. Долгое время большие глубины считались безжизненными. Теперь известно существование как глубоковод­ных организмов, так и мигрирующих, способных погружаться на большие глубины. Сравнительно недавно был открыт особый мир «черных курильщиков» — подводных вулканов и источников тер­мальных вод, приуроченных в основном к срединным океаниче­ским хребтам и обладающих своими биоценозами, в числе кото­рых есть автотрофные хемосинтезирующие организмы. Тем не ме­нее следует отметить особую важность приповерхностных акваль-ных комплексов как среды обитания фотосинтезирующего фито­планктона — основы океанических трофических цепей.

Специфика природных аквальных комплексов.В отличие от ПТК, состоящих, по Н.А.Солнцеву, из пяти основных компонентов, в ПАК этот ряд сокращен. Геолого-геоморфологическая основа ока­зывает воздействие на аквальные комплексы открытого Океана только как глобальный или региональный фактор. Она может счи­таться компонентом лишь для придонных ПАК, в то время как ее влияние на другие локальные комплексы косвенное. Атмосфера как компонент отсутствует в придонных ПАК, хотя как внешний фактор очень важна для мелководных ПАК. С приповерхностными ПАК атмосфера имеет самый непосредственный контакт. Почва в ПАК отсутствует.

Водные массы — главнейший компонент ПАК. Основные пара­метры водных масс — температура, соленость (и их распределе­ние), количество растворенного кислорода и других газов, про-

зрачность, плотность, содержание элементов минерального пита­ния и органического (планктона), динамика водной среды. Дина­мика Океана тесно связана как с планетарными свойствами Земли (шарообразность, огромная масса, сила тяжести, параметры вра­щения и т.д.), так и с динамикой атмосферы. Известны приповерх­ностные, глубинные, донные, восходящие (апвеллинг) и нисходя­щие (даунвеллинг) течения, волновые перемещениях водных масс.

Вследствие этого ПАК намного динамичнее, чем ПТК. Даже геолого-геоморфологическая основа донных аквальных комплексов может быстро (иногда катастрофически) меняться, например во время штормов в прибрежной полосе, при наличии мутьевых тече­ний, во время весеннего половодья рек в подводных дельтах и т.д. Известны «кольца» Гольфстрима — течения, отделяющиеся от ос­новного и способные к автономному, относительно долгому су­ществованию. «Синоптические вихри» Мирового океана исследо­вались академиком Л. М. Бреховских. Динамические процессы по­всеместны и очень различны по характеру, скорости и изменяют­ся от места к месту. Поэтому, наблюдая тем или иным способом ПАК и пытаясь выявить его границы, фиксируют «сиюминутную» картину. Необходимо еще определить пределы пространственного изменения комплекса, его вариативность. Только массовые дан­ные могут дать представление о среднестатистических параметрах формы, размерности, размещения и внутреннего строения ПАК.

Фито- и зоокомпоненты распределены очень неравномерно: большое разнообразие и обилие в приповерхностных ПАК (на гра­ницах различных сред), на мелководьях, в зонах апвеллинга (подъе­ма глубинных вод к поверхности океана) и намного меньше на больших глубинах. Как и зеркальные отражения в воде, свойства водных систем во многом противоположны свойствам наземных. Симметрично их расположение относительно поверхности Земли. Максимальное количество зеленых растительных организмов при­урочено к «фокусной пленке» географической оболочки — среде раздела и взаимопроникновения компонентов и веществ разного агрегатного состояния. Здесь как бы сфокусированы солнечные лучи. Практически одинакова мощность фотосинтезирующего слоя: на суше от нескольких сантиметров до сотни метров (в джунглях) и в Океане от нескольких метров до 150 — 200 м. Максимальное коли­чество фитопланктона находится у поверхности и быстро (по экс­поненциальному закону) убывает с глубиной, так что трудно опре­делить этот рубеж.

Хотя теплые приэкваториальные воды, как и природные комп­лексы суши, отличаются большим разнообразием видов организ­мов, по количеству биомассы они вовсе не являются лидерами. Как раз в низких широтах находятся огромные «океанические пу­стыни» (рис. 6). Количество биомассы в океане имеет более высо­кие значения в высоких широтах — около 60-й параллели обоих



infopedia.su

Реферат - Формирование, динамика и экологическое состояние аквальных комплексов равнинных водохранилищ

На правах рукописи

Тихомиров Олег Алексеевич

Формирование, динамика и экологическое состояние

аквальных комплексов равнинных водохранилищ

Специальность 25. 00. 23 - физическая география и биогеография,

география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук

Москва - 2011

Работа выполнена на кафедре физической географии и экологии факультета географии и геоэкологии ФГБОУ ВПО «Тверской государственный университет»

^ Официальные оппоненты:

доктор географических наук, профессор

Евсеев Александр Васильевич

доктор географических наук, профессор

^ Федотов Владимир Иванович

доктор географических наук, профессор

Панов Владимир Владимирович

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный

национальный исследовательский университет»

Защита состоится 19 марта 2012 г. в 15-00 ч. на заседании диссертационного совета Д.212.154.29 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 129626, Москва, ул. Кибальчича, д.16, ауд. 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу: 119991, г. Москва, ул. Малая Пироговская, д.1.

Автореферат разослан «____ » _________ 201_ г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Н.Н. Роготень

^ Общая характеристика работы

Актуальность темы. Аквальные комплексы водохранилищ создают своеобразные аквальные ландшафты со сложным специфическим набором структурных единиц, тесно связанных общими внутриводоемными процессами, обменом веществ, химических элементов и энергии. При создании и в процессе эксплуатации крупных равнинных водохранилищ происходят глубокие изменения ландшафтной организации и экологического состояния природной среды. Выступая конечным звеном каскадных систем аккумулирующих вещество водосбора, аквальные комплексы водохранилищ испытывают длительное антропогенное воздействие. В этой связи исключительную важность приобретают исследования аквальных систем в ходе комплексной оценки территорий, охваченных техногенной трансформацией.

В России свыше 2600 крупных водохранилищ (с объемом более 1 млн м3). Строительство водохранилищ привело к глубоким изменениям природной среды обширных равнинных территорий. Исследование антропогенных изменений и последствий, выявление динамических процессов в водохранилищах представляет собой актуальную проблему изучения взаимодействия гидротехнических сооружений с окружающей природной средой [Дьяконов, 1984; Эдельштейн, 1998]. Эта проблема тесно связана с решением задачи рационального использования и охраны водных ресурсов, необходимостью защиты водоемов от заболачивания, зарастания, абразии, евтрофирования, антропогенного загрязнения и др. негативных процессов. Неблагоприятные природно-антропогенные процессы – одно из неизбежных последствий создания водохранилищ на равнинах. Их значение возрастает в связи с тем, что большинство водохранилищ создано в интенсивно освоенных районах. Это приводит к существенному ущербу водному, лесному и сельскому хозяйству, строительству, рекреации, развитию населенных пунктов.

Продолжающееся усиление многофакторного антропогенного воздействия, многообразие его последствий обнаруживают недостаточность покомпонентного и отраслевого подходов при решении научных и хозяйственных проблем. В этой связи исследование водохранилищ на основе ландшафтно-экологического подхода становится одной из важных задач географии. Базой для проведения научных исследований и принятия хозяйственных решений должны стать достоверные сведения о ландшафтной дифференциации водоемов.

В настоящее время возникает необходимость в постановке и проведении спе­циальных исследований, позволяющих обосновать ландшафтно-экологический подход и обобщить накопленный опыт комплексного изучения водоемов. Это по­зволит структурировать и классифицировать акватории водных объектов, оценить эколого-функциональную роль компонентов и водных геосистем, выделить наиболее уязвимые в экологическом отношении аквальные ком­плексы, определить общие направления природопользования водохранилищ с учетом основных экологических требований.

В ряде научных работ многолетняя динамика геосистем рассматривается как одна из наиболее актуальных задач ландшафтоведения [Исаченко, 1986; Иванов, 1989; Мамай, 1992 и др.]. Вместе с тем, многолетняя трансформация состава и структуры аквальных комплексов водохранилищ остается наименее изученной.

Таким образом, актуальность исследуемой проблемы определяется следующими факторами: интенсивным использованием водохранилищ, многофакторным антропогенным воздействием, остротой экологических обстановок, спецификой водохранилищ как особых водных объектов, высокой степенью динамичности и необходимостью разработки методов управления их экологическим состоянием.

^ Объект исследования – аквальные комплексы равнинных водохранилищ, предмет изучения – основные закономерности формирования аквальных ландшафтов.

Цель работы заключается в исследовании основных закономерностей формирования, пространственно-временной организации, многолетней динамики, оценке экологического состояния системы аквальных комплексов в различных типах равнинных водохранилищ.

Основными задачами работы являются:

- оценка многолетней трансформации и динамики ландшафтной структуры аквальных комплексов в условиях водохранилищ разных типов;

- разработка классификации аквальных комплексов с учетом основных ландшафтоформирующих факторов и процессов;

- анализ современного состояния и антропогенных изменений природных компонентов аквальных комплексов равнинных водохранилищ;

- оценка экологического состояния аквальных комплексов равнинных водохранилищ Верхней Волги.

^ Научная новизна работы связана с разработкой представления о водохранилище как природно-антропогенном водоеме, ландшафтная структура которого определяется совокупностью аквальных комплексов, различающихся по степени и направлению антропогенных изменений естественных компонентов и комплексов. В основу работы положен ландшафтно-экологический подход к исследованию водохранилищ. Разработана методология и методические приемы исследования формирования, динамики и экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ. Новым в изучении водохранилищ является подход к ним как к сложным аквальным системам, включающим иерархию комплексов более мелкого ранга. Впервые предложена классификация аквальных комплексов с учетом основных ландшафтоформирующих процессов. Рассмотрена динамика аквальных ландшафтов крупных равнинных водохранилищ за длительный срок их существования (более 70-ти лет). Впервые изучена многолетняя динамика ландшафтной структуры аквальных комплексов на уровне водохранилищ в целом, составлены карты их динамики в программе Марinfo. Обосновываются основные мероприятия по улучшению экологического состояния водохранилищ с учетом специфики ландшафтной структуры водоёмов.

Полученные результаты позволяют расширить теоретическую базу направления физической географии, исследующей аквальные ландшафты водоемов. Появляется возможность увязать теоретические и методические вопросы с практическими задачами прогноза изменений, оценки и улучшения экологического состояния природных комплексов водохранилищ.

^ Основные защищаемые положения:

1) Водохранилища представляют собой систему природно-антропогенных аквальных комплексов различного таксономического ранга, обладающих высокой степенью динамичности и пространственного разнообразия. Ландшафтная структура равнинных водохранилищ определяется совокупностью аквальных комплексов, различающихся по степени и направленности антропогенных изменений.

2) Формирование, динамика и эволюция природно-антропогенных аквальных комплексов водохранилищ протекают закономерно и выражаются в многолетней поэтапной трансформации состава, структуры и смене ландшафтно-экологических условий. Гидрологический режим является основным ландшафтоформирующим фактором, определяющим темпы эволюции и степень антропогенных изменений аквальных комплексов. Составлены разновременные карты, отражающие многолетнюю динамику структуры аквальных ландшафтов водохранилищ.

3) Ландшафтная классификация аквальных ком­плексов водохранилищ, базирующаяся на основных аквальных природно-антропогенных ландшафтоформирующих процессах и факторах. Впервые составлены карты аквальных комплексов равнинных водохранилищ на основе выделения ландшафтоформирующих процессов.

4) Проведена комплексная оценка современного экологического состояния водохранилищ Верхней Волги и его динамики. Показано, что улучшение экологического состояния возможно на основе использования данных оценки ландшафтно-экологической структуры, учитывающей степень антропогенных изменений аквальных комплексов водохранилищ.

^ Практическое значение работы заключается в разработке методов и комплексной оценке экологического состояния равнинных водохранилищ, в возможности использования полученных результатов для реализации практических мероприятий по улучшению экологического состояния пресноводных водоемов.

Составленные крупномасштабные карты аквальных комплексов водохранилищ могут быть использованы для целей научных исследований изменений природной среды в ходе эксплуатации водоемов, задач производственных изысканий, при планировании природоохранных мероприятий. Подготовленный картографический материал является основой для разработки системы экологического мониторинга на равнинных водохранилищах (ГЭС и водоемах-охладителях).

Материалы диссертации использованы в работе Министерства природных ресурсов и экологии Тверской области, внедрены в проектах строительства 3 и 4-го блоков Калининской АЭС, в научных отчетах института «Атомэнергопроект», использованы в деятельности тверского «Экоцентра» и др. По заданию института «Гидропроект» автором были составлены крупномасштабные карты мелководий, затопленных почв и зоны зарастания Иваньковского водохранилища, которые нашли применение при проектировании мероприятий по повышению эффективности использования и улучшению качества воды этого водоема. Научные сведения, многолетние полевые наблюдения, карты донных отложений и аквальных комплексов Удомельского водохранилища положены в основу разработки системы экологического мониторинга в районе воздействия Калининской атомной станции. Материалы исследований использовались в учебном процессе при чтении лекций по специальностям «География», «Геоэкология» и «Экология» в вузах Московской и Тверской областей, а также на ФПК специали­стов комитета природных ресурсов Тверской области. Результаты научных исследований положены в основу курса лекций «Географические проблемы водохранилищ», читавшегося автором в течение 15 лет в Тверском государственном университете. На базе материалов исследований подготовлены и изданы учебные пособия для студентов-географов: «Географические проблемы водохранилищ» [1985], «Экологическая география России» [2005]», «Экологическая география Тверского региона» [1997], «Основы региональной геоэкологии» (соавтор А.Г. Емельянов) [2000].

^ Апробация работы. Результаты исследований докладывались на тридцати Международных и Всероссийских (Всесоюзных) и региональных конференциях и совещаниях: на Всесоюзной научной конференции «Проблемы комплексного использования и охраны водных ресурсов Волжского бассейна» (Пермь, 1975), на Всесоюзной научной конференции «Влияние водохранилищ ГЭС на хозяйственные объекты и природную среду (Ленинград, 1979), на Всесоюзном совещании «Комплексное изучение и рациональное использование природных ресурсов» (Москва, 1980), на Всесоюзной конференции «Почвы речных долин и дельт и их рациональное использование и охрана» (МГУ, Москва, 1984), на Всесоюзной конференции по высшей водной растительности (ИБВВ АН СССР, Борок, 1988), на научно-практической конференции «Проблемы рационального использования лесных ресурсов и охрана природы Верхневолжья» (Калинин, 1989), на Х ландшафтной конференции «Структура, функционирование, эволюция природных и антропогенных ландшафтов» (МГУ, Москва, 1997), на научных семинарах «Проблемы региональной геоэкологии. Теоретические и методические аспекты» (Тверь, 1999, 2000), на XI съезде Русского географического общества (Санкт-Петербург, 2000), на международной конференции «Актуальные проблемы геоэкологии» (Тверь, 2002), на международной конференции «Историческая геоэкология, география и природопользование: новые направления и методы исследования» (Санкт-Петербург, 2000), на международной конференции «Экологические проблемы литорали равнинных водохранилищ» (Казань, 2004), на XII съезде Русского географического общества (Санкт-Петербург, 2005), на юбилейной научной конференции «Университетская география» (МГУ, Москва, 2005), на XI Международной ландшафтной конференции «Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика» (МГУ, Москва, 2006), на Всероссийской конференции «Геохимия биосферы» (МГУ, Москва, 2006), на IV Международной научно-практической конференции «Экология речных бассейнов» (Владимир, 2007), на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов» (Пермь, 2007), на научно-практической конференции «Актуальные экологические проблемы республики Татарстан» (Казань, 2007), на Международной научной конференции «Проблемы экологической геохимии в XXI веке» (Минск, 2008), на Всероссийской научной конференции «Геоэкологические проблемы современности» (Владимир-Москва, 2008), на III Международной научной конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2008), на конференции «География и смежные науки LXI Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2008), на региональной научной конференции «Современные проблемы оптимизации, рациональной организации и устойчивого развития ландшафтов» (Воронеж: ВГУ, 2008), на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы водохранилищ» (Пермь, 2009), на региональных научных конференциях «Экологические проблемы Северо-Запада России» (Псков, 2008, 2009), на международной научной конференции по «Гидробиологии» (ИБВВ РАН, Борок, 2009), на международной научной конференции «Инновации в геоэкологии» (МГУ, Москва, 2010) и др.

^ Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 4 монографиях и 64 публикациях в журналах, сборниках и материалах научных конференций. Статей в журналах, рекомендованных ВАК – 8.

^ Личный вклад автора. Диссертация является результатом самостоятельной творческой работы автора, проводившего исследования в период с 1972 г. по 2010 г. Автор провел многолетние натурные покомпонентные и комплексные наблюдения на крупных равнинных водохранилищах (Верхневолжском, Иваньковском, Угличском, Рыбинском), а также Удомельском водоеме-охладителе КАЭС, позволившие создать серии карт аквальных комплексов этих водохранилищ. Для получения научных выводов обработаны материалы собственных исследований динамики аквальных комплексов водохранилищ, данные анализа топографических карт, аэрокосмических снимков, снимков Google, авторских карт и др. Проведены экспедиционные исследования на ряде других водохранилищ (Шекснинском, Вышневолоцком, Верхнесвирском и др.), что дало основание расширить и распространить полученные выводы на другие водоемы лесной зоны. Исследования проводились также в рамках инициативных проектов, поддержанных РФФИ (№ 02-05-740-73 и № 07-05–00-778), в которых автор являлся руководителем.

^ Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем работы – 340 страниц, рисунков - 56, таблиц - 65. Список литературы включает 360 наименований.

Благодарности. Автор выражает благодарность за творческую поддержку чл.-корр. РАН, д.г.н., проф. К.Н. Дьяконову. Автор признателен за помощь и консультации в начале своих научных исследований д.г.н., проф. А.В. Гавеману д.г.н., проф. А.Г. Емельянову, к.г.н. В.П. Курдину и к.б.н. В.А. Экзерцеву.

^ Содержание и основные положения работы

Во введении обоснованы актуальность, сформулированы цель, задачи, основные защищаемые положения, научная новизна полученных результатов и их практическая значимость.

В главе 1 проведен анализ состояния изученности проблемы и обзор теоретических источников, рассмотрена методика изучения структуры и динамики аквальных ландшафтов, предложена методика исследования экологического состояния аквальных комплексов водохранилищ.

Водохранилища являются особыми водными комплексами (ландшафтами), так как их формирование и важнейшие черты определяются сложным взаимодействием природных и антропогенных факторов [Россолимо,1934; Муравейский, 1948; Солнцев, 1969; Матарзин, 1967; 1983; Шилькрот, 1970; Эдельштейн, 1998 и др.].

К настоящему времени накоплен значительный материал научных исследований, посвященный рассмотрению различных проблем водохранилищ – сложных водных объектов, формирование которых происходит под влиянием антропогенных и природных факторов. Крупные работы по изучению водохранилищ на равнинных реках проводятся Институтом водных проблем РАН, Институтом биологии внутренних вод РАН, Институтом географии РАН, проектно-изыскательским НИИ «Гидропроект» им. С.Я. Жука, Московским, Пермским и Тверским государственными университетами и др.

Опубликован большой научный материал, посвященный морфологии, морфометрии, гидрологии и эколого-гидрохимическим проблемам водохранилищ [Драчев, 1956, 1975; Зиминова,1959; Эдельштейн, 1968, 1998, 2009; Буторин, 1969; Матарзин, Мацкевич, 1970, 1983; Алекин, 1973; Штефан, 1975, 1980; Былинкина, 1980, 2001; Трифонова, 1980; Китаев, 1983, 2009; Тимченко, 1990, 2007; Коронкевич,1995, 2003; Дмитриев, 1995, 2005; Григорьева, 1996; Моисеенко, 1998, 2005; Никаноров, 2000; Литвинов, 1991, 2005, Сальников, 2006; Калинин, 2009; Ершова, 2009; Кочарян, 2009 и др.]. Формирование берегов исследовалось Е.Г.Качугиным [1959], Н.Е.Кондратьевым [1960], И.А.Печеркиным [1969,1980], Д.П.Финаровым [1970,1975], Ф.С.Зубенко [1970,1975], Л.Б. Иконниковым [1970], В.М.Широковым [1974], А.Ш. Хабидовым [1999], Д.А. Солодовниковым [2003], Н.Н. Назаровым [2004, 2006, 2009], А.Н. Петиным [2007] и др. Эколого-гидробиологические аспекты освещены А.А.Потаповым [1959], Ф.Д.Мордухай-Болтовским [1961,1963, 1972,1974], Л.Г.Буториной [1961], А.Г.Поддубным [1966, 1990], В.А. Экзерцевым [1978, 1982], И.Л. Кореляковой [1989]; И.Н. Распоповым [1990]; А.Н.Дзюбан [1976, 1999], В.Н.Столбуновой [1976], Л.В. Тарасенко [1982], Л.О. Эйнор [1992], В.А. Абакумовым [1992], И.Л. Пыриной [2000], Г.Ф. Ляшенко [2005] и др. Вопросы формирования и загрязнения грунтов рассматривались В.П. Курдиным [1961, 1962], А.В. Кузнецовой [1981], Л.Н. Денисовой [1987]; Е.Ю.Ершовой [1996, 2000], В.Ф. Бреховских, З.В. Волковой [1997, 2001, 2006 и др.], М.В. Гапеевой [1997, 2002], В.В. Законновым [2000, 2002, 2007], И.И. Зиганшиным [2005], Г.А. Карнауховой [2009] и др.

Для большинства научных работ характерен компонентный подход к изучению водоемов. Первые крупные комплексные физико-географические исследования, связанные с взаимодействием водохранилищ и окружающей природной среды начались в 60-х годах XX века в Институте географии АН СССР под руководством С.Л.Вендрова. В результате этих исследований были заложены принципы и основы методики исследований изменений природной среды в зоне влияния водохранилищ [Вендров, 1965, 1970; Инженерно-географические проблемы.., 1972; К.Н.Дьяконов, 1972 и др.].

Системный подход [Сочава, 1974] и идеи конструктивной географии [Герасимов, 1978] позволили ученым Института географии АН СССР приблизится к построению моделей геотехнических систем [Преображенский, Коронкевич, 1987; Преображенский, 1988 и др.].

В 70-е годы в связи с проблемой переброски вод северных рек ученые Московского университета показали, что решение ряда хозяйственных вопросов и прогнозирование изменений природы должно базироваться на изучении природных комплексов и построении ландшафтной основы. Одним из первых в нашей стране ландшафтный подход к исследованию взаимодействия водохранилищ с окружающей средой использовал К.Н. Дьяконов [1984].

Вопросы изучения морских аквальных ландшафтов отражены в работах Е.Ф. Гурьяновой [1959], К.М. Петрова [1989], В.Б. Поздеева [1992], Н.Н. Митиной [1993, 1996], В.В. Денисова [2002] и др. Наиболее существенный вклад в этом направлении сделан К.М. Петровым [1989] и А.Д. Хованским [1995]. Работы К.М. Петрова, как и большинства других исследователей, посвящены морским подводным ландшафтам, а А.Д. Хованского – геохимическим аспектам ландшафтов рек и морей на примере юга Украины и России.

Ландшафтно-геохимические исследования акватории Японского моря проводились Ю.П. Баденковым [1978], В.В. Батояном [1982] и др. Ими изучались особенности подводных почв и геохимических барьеры. В.А. Алексеенко, А.Д. Хованским, А.Ю. Митропольским, В.П. Усенко [1993, 1995, 2000 и др.] составлены карты геохимических ландшафтов рек Азовского и Черного морей. Одна из первых комплексных характеристик мелководий Иваньковского водохранилища приведена в работах Г.Л.Мельниковой [1967, 1973]. Формированию мелководных комплексов посвящен ряд работ автора [Тихомиров, 1975, 1977; 1980, 1984 и др.]. В последующих публикациях рассматриваются вопросы влияния отдельных факторов на процессы формирования и разрабатываются подходы к комплексному исследованию аквальных комплексов водохранилищ лесной зоны и их экологического состояния [Тихомиров, 1995, 1997, 1999, 2002, 2004, 2005, 2008, 2009].

Роль макрофитной растительности в формировании аквальных комплексов мелководий Иваньковского водохранилища раскрыта в работе Л.К. Тихомировой [1985]. Фактор влияния прибрежного рельефа на формирование аквальных урочищ Воткинского водохранилища рассмотрен в работах А.В. Наговицина [2002], Н.Н. Назарова [2002, 2005]. О.В. Филипповым [2006] исследован вопрос влияния измененного гидрологического режима на формирование аквальных комплексов озерной части Волгоградского водохранилища. Л.А. Митиной [2002] приводится характеристика природно-ресурсного потенциала ихтиофауны подводных комплексов приплотинного плеса Иваньковского водохранилища.

Наряду с многочисленными публикациями по частным проблемам водохранилищ имеются попытки обобщения эколого-географических знаний о водохранилищах. К таким работам относятся публикации Н.И. Коронкевича [1995], В.В. Дмитриева [1995, 1999, 2005 и др.], Т.И. Моисеенко [1997, 1998], В.А. Абакумова [1999], А.Ю. Опекунова [2006], монографии «Водохранилища мира» [1979] и «Водохранилища» [1987], подготовленные группой авторов под руководством А.Б.Авакяна, монографии Н.В.Буторина «Гидрологические процессы и динамика водных масс в водохранилищах волжского каскада» [1969], Ю.М. Матарзина «Водохранилища и их народнохозяйственное значение» [1984], Е.В. Веницианова, А.Г. Кочаряна «Воды суши. Проблемы и решения» [1994] и др. В последние годы появились попытки исследования экологических пробл

www.ronl.ru

Состав аквальных комплексов верхневолжских водохранилищ, выделенных по основному ландшафтоформирующему процессу

Состав аквальных комплексов верхневолжских водохранилищ,

выделенных по основному ландшафтоформирующему процессу

№ п/п

Род АК

Водохранилища

Верхневолжское

Иваньковское

Угличское

Рыбинское

км2

%

км2

%

км2

%

км2

%

Биогенные аквальные комплексы

1

Макрофитно-аккумулятивные

17,9

10,0

67,1

20,5

12,45

5,0

91,0

2,0

2

Сплавинно-аккумулятивные

2,69

1,5

23,2

7,1

4,98

2,0

13,65

0,3

Биогенно-минеральные аквальные комплексы

3

Нейтральные

8,95

5,0

20,0

6,1

27,39

11,0

809,9

17,8

4

Пелоаккумулятивные

119,9

67,0

176,9

54,1

154,38

62,0

1105,65

24,3

Минеральные аквальные комплексы

5

Эрозионные

24,17

13,5

33,0

10,1

39,84

16,0

2347,8

51.6

6

Абразионные

3,58

2,0

3,9

1,2

4,48

1,8

136,5

3,0

7

Минерально-аккумулятивные

1,79

1,0

2,9

0,9

5,48

2,2

45,5

1,0

Всего:

179,0

100

327,0

100

249,0

100

4550,0

100

илистых частиц способствовала широкому представительству пелоаккумулятивных комплексов в пределах профундали водохранилищ (24–67%). Процесс пелогенной аккумуляции наиболее выражен в озерных участках водохранилищ сезонного регулирования.

Максимальные относительные площади пелокомплексов на старейшем по возрасту (более 150 лет) Верхневолжском водохранилище.

После заполнения водохранилищ сформировавшиеся временные аквальные комплексы подстилались затопленными почвами поймы и террас реки Волги. За первые два десятилетия существования водоемов произошла значительная трансформация затопленных котловин. Развитие внутриводоемных процессов на фоне становления режима регулирования уровня привело к формированию аквальных псаммокомплексов, пелокомплексов, макрофитных фитокомплексов и почвенных комплексов. Большая часть дна водоемов в это время была занята сохранившими рельеф и морфологию почв педофациями и пелофациями, образованными в условиях профундали (пелагиально-профундальными аквальными комплексами).

Анализ многолетней динамики состава аквальных комплексов водохранилищ (табл. 2, 3) показал, что первые два десятилетия существования водохранилищ отмечены активным развитием эрозионно-абразионных псаммокомплексов и аккумулятивных пелокомплексов. В последующий период за счет биогенной аккумуляции формируются макрофитные и сплавинные группировки. Наиболее ярко этот процесс проявился в водохранилище сезонного регулирования. Суммарная площадь этих комплексов в Иваньковском водохранилище к 1975 г. составила 22,9 % от площади водоема. В пределах водохранилищ многолетнего регулирования уровня воды продолжается быстрое расширение площадей, занятых пело- и псаммокомплексами.

Таблица 2

Динамика распределения аквальных комплексов водохранилища

сезонного регулирования (Иваньковское водохранилище)

п/п

Аквальные

комплексы

1958 г.

1975 г.

2006 г.

км2

%

км2

%

км2

%

1

Сплавинные

17,0

5,2

23,2

7,1

2

Макрофитные

54,0

16,5

58,0

17,7

67,1

20,5

3

Псаммокомплексы

32,7

10,0

36,6

11,2

39,8

12,2

4

Пелокомплексы

147,2

45,0

163,5

50

176,9

54,1

5

Педокомплексы

93,1

28,5

51,9

15,9

20,0

6,1

Всего:

327,0

100

327,0

100

327,0

100

В последние три десятилетия в водохранилище сезонного регулирования процессы сплавинообразования и зарастания ослабли. Одновременно медленно расширяются площади псаммокомплексов. Продолжающееся заиление еще более сократило площади педофаций.

Таблица 3

Динамика распределения аквальных комплексов водохранилища

многолетнего регулирования стока (Рыбинское водохранилище)

№ п/п

Аквальные

комплексы

1958 г.

1965 г.

2002 г.

км2

%

км2

%

км2

%

1

Макрофитные и сплавинные

59,15

1,3

104,65

2,3

2

Псаммокомплексы

910,0

20

1683,5

37,0

2529,8

55,6

3

Пелокомплексы

1137,5

25

2184,0

48,0

1105,65

24,3

4

Педокомплексы

2502,5

55

682,5

15,0

809,9

17,8

Всего:

4550,0

100

4550,0

100

4550,0

100

В водохранилище многолетнего регулирования стока колебания уровня воды и условия высокой гидродинамической активности способствовали широкому развитию в последние годы псаммокомплексов и уменьшению площадей пелокомплексов, при медленном процессе формирования макрофитных и сплавинных комплексов (табл. 2,3, рис. 5-8).

Максимальные темпы переформирования аквальных комплексов в водоеме сезонного регулирования стока приходятся на педокомплексы в 1-м и 2-м десятилетиях. Средний показатель уменьшения их площадей составил более 3% в год. В 3-м и 4-м десятилетиях скорость разрушения педокомплексов уменьшилась (почти в 3 раза). И лишь в 5-м десятилетии произошло резкое замедление этого процесса (0,2% в год).

Процессы аккумуляции минерального и органического вещества способствовали быстрому формированию пело- (2,1% в год) и макрофитных комплексов (0,79%). В дальнейшем (3-е и 4-е десятилетия) расширение этих ландшафтных единиц резко замедлилось (в 3 раза у пело- и почти в 8 раз у макрофитных комплексов), что связано со стабилизацией процессов переформирования рельефа котловины и завершением становления зоны зарастания. Сукцессионные процессы в условиях незначительных колебаний уровня воды привели к активному расширению сплавинных комплексов в пределах защищенной литорали. Прирост суммарных площадей (сплавин и макрофитных аквальных комплексов) замедлился в 3-м и 4-м десятилетиях в 2 раза, а в 5–7 десятилетиях почти в 4 раза.

Активное переформирование берегов и дна водоема в первые два десятилетия привело к значительным темпам развития псаммокомплексов. В 3–4-м десятилетиях прирост этих аквальных комплексов уменьшился почти в 7 раз, а в 5–7-м десятилетиях – более чем в 10 раз.

refdb.ru