Лекция 4. Морфологическая структура ландшафта.

План лекции:

4.1. Классификация фаций и их местоположение в ландшафте;

4.2. Классийикация подурочищ и урочищ;

4.3. Мезорельеф и его формы порядка;

Природные геосистемы, состоящие из нескольких ландшафтов, называют таксономическими единицами, а более мелкие, входящие в состав ландшафта – его морфологическими частями.

Раздел ландшафтоведения, изучающий его морфологические составные части, называют морфологией ландшафта. Она рассматривает ландшафт как сложную территориальную единицу, состоящую из более мелких природных комплексов: фации, подурочища, урочища, местности (Казаков, 2013).

Фация – первичный функциональный элемент ландшафта, характеризующийся наибольшей однородностью природных условий.

В фации сохраняются одинаковые поверхностные породы, рельеф и увлажнение, один микроклимат, одна почвенная разность и один биоценоз. Фация функционирует во взаимодействии с соседними фациями разных типов. Она динамична, неустойчива и недолговечна. С фации начинают изучать круговороты вещества, биогеохимические перемещения и трансформацию энергии. На уровне фации исследуют вертикальные связи в ландшафте и его динамику. Наиболее активный компонент фации — биота.

Классификация фаций по их местоположению в ландшафте отображена на (рисунке 3).

 

Рисунок 3 – Схема основных типов месторасположения фаций:

1 – элювиальные; 2 – аккумулятивно-аккумулятивные; 3 – трансэлювиальные; 4 – трансаккумулятивные; 5 – супераквальные; 6 – субаквальные (водные); 7 – пойменные

Элювиальные фации расположены на водораздельных поверхностях со слабыми уклонами (1–2°), без существенного смыва почвы, атмосферным типом увлажнения и глубоким залеганием грунтовых вод. Последние не оказывают влияния на почвообразование и растительный покров. Вещества поступают только из атмосферы с осадками и пылью. Расход веществ просходит с поверхностным стоком воды, дефляцией или вглубь с нисходящими токами влаги. Почвы элювиальных фаций на плоских глинистых водоразделах В. В. Докучаев относил к зональным, «нормальным».

Аккумулятивно-элювиальные фации – бессточные или полубессточные водораздельные понижения или впадины с затрудненным стоком, замкнутые западины или котловины, с дополнительным водным питанием за счет аккумуляции атмосферных натечно-поверхностных вод, частым образованием верховодки, глубоким положением грунтовых вод. Большая часть подвижных водорастворимых соединений при поверхностном переувлажнении выносится вглубь, попадая в грунтовые воды.

Трансэлювиальные фации расположены на верхних относительно крутых (не менее 2–3°) частях склонов. Они питаются атмосферными осадками и отличаются интенсивным поверхностным стоком, характером выноса и поступления химических элементов за счет плоскостного смыва. Для них характерно поступление химических элементов с боковым твердым и жидким стоком. Унос элементов происходит здесь не только с просачиванием вод при вертикальном водообмене, но и по склону с поверхностными и грунтовыми водами, циркуляцией вод, осыпанием и сползанием почв и пород. Микроклиматические различия таких фаций существенны и зависят от экспозиции склонов.

Трансаккумулятивные        (делювиальные)        фации расположены в нижних частях склонов и подножий. Здесь происходит не только вынос, но и частичная аккумуляция жидкого и твердого стока (делювия). Переувлажнение можно наблюдать за счет стекающих сверху поверхностных вод.

Супераквальные формируются на пониженных участках рельефа, с близким залеганием грунтовых вод, доступных растительности.

Субаквальные (подводные) формируются на дне водоемов. Подвижные и хорошо растворимые элементы поступают в водоем с окружающих фаций с поверхностными и грунтовыми водами, поэтому на дне водоемов накапливаются элементы с наибольшей миграционной способностью. Разложение и минерализация органических остатков происходят в анаэробных условиях и сопровождаются образованием сапропелей.

Пойменные формируются в условиях регулярного затопления во время весеннего половодья или летних, летнеосенних паводков. Пойменные фации отличаются динамичностью, разнообразием микрорельефа, продолжительностью затопления и подтопления.

Можно также разделить фации на коренные (исходные) и производные (измененные, вторичные).

К коренным относятся те, в которых биогенные элементы наиболее полно отвечают условиям данного местообитания: в лесной зоне – определенному типу леса и т. д.

Производные фации могут образовываться на коренных путем изменения биогенной группы компонентов, при воздействии как человека, так и стихийных сил природы.

Подурочище – природный территориальный комплекс, состоящий из группы фаций одного типа, тесно связанных генетически и динамически, расположенных на одной форме элемента рельефа, одной экспозиции (рисунок 4).

Рисунок 4 – Подурочище как сопряженный ряд фаций

Примерами подурочищ являются: склон холма южной экспозиции с дерново-подзолистыми суглинистыми почвами или коренной склон долины реки, литологически сложенный различными породами. Выделяют следующие типы подурочищ: склон, вершина холма, плоский водораздел, плоская терраса, долина реки, часть поймы, оврага.

Урочище – сопряженная система генетически и территориально связанных фаций или их групп – подурочищ (рисунок 5).

  Рисунок 5 – Урочище «овраг»:

Ф1,Ф10 – трасаккумулятивные фации; Ф2…Ф4 – группа супераквальных фаций на склоне І, подурочище 1; Ф6 – субаквальная фация, русло оврага; Ф5, Ф7 – группа транссупераквальных фаций на днище оврага, подурочище 2; Ф8, Ф9 – группа супераквальных фаций на склоне ІІ, подурочище 3

Наиболее ярко урочища выражены в условиях чередования выпуклых и вогнутых форм рельефа: холмов и котловин, гряд и ложбин, межовражных плакоров и оврагов.

Общая направленность физико-географических процессов в урочище выражается в местной циркуляции атмосферы, характерных процессах стока, миграции химических веществ, почвенно-растительных покровах.

По соотношению площадей в морфологии ландшафта выделяются основные урочища, подразделяющиеся: на фоновые (доминанты) и субдоминантные (подчиненные), а также дополняющие урочища.

В классификации урочищ выделены следующие основные типы.

Холмистые и грядовые с большими уклонами рельефа.

Междуречные возвышенные с небольшими уклонами (2–5 %).

Междуречные низменные с малыми уклонами (1–2 %).

Ложбины и котловины.

Заторфованные депрессии и плоские болотные водоразделы.

Долины рек с урочищами разных типов, каньонообразные долины, поймы, долины мелких речек и ручьев.

Местность – наиболее крупная морфологическая часть ландшафта. Она занимает более высокий ранг в сравнении с урочищем, так как состоит из их сочетаний. Эта морфологическая единица представляет закономерно повторяющийся набор одного из вариантов основных урочищ и выделяется в следующих случаях:

При некотором варьировании геологического фундамента в пределах одного ландшафта: неодинаковой мощности поверхностных отложений или залегании во впадинах древних четвертичных пород отдельных пятен более молодых отложений.

При одном и том же генетическом рельефе встречаются участки с изменяющимися морфографическими и морфометрическими характеристиками мезоформ: в холмисто-моренных ландшафтах чередуются урочища крупных моренных холмов и обширных котловин.

Мезорельеф представлен формами разного порядка, когда в пределах крупных развиты формы второго порядка: грядовые и межгрядовые местности.

Простые и сложные системы однотипных урочищ сливаются в процессе своего развития, например, крупные системы водораздельных болот, карстовые котловины.

Когда в качестве особых местностей рассматривают фрагменты чуждых ландшафтов: среди ландшафтов моренных равнин – участки моренных и камовых холмов, впадины.

Ландшафты и речные бассейны. Ландшафтоведение предлагает членение территорий на ландшафтные зоны, страны, области, провинции, округа, ландшафты и их части: местности, урочища и фации.

Помимо такого членения есть и частное: климатическое, геоботаническое, почвенное, геологическое, гидрогеологическое, геоморфологическое, топографическое. В ряду частных членений находится и выделение речных бассейнов, под которыми понимают природный объект, с которого воды стекают в реку в виде поверхностных и подземных потоков.

Главная природная функция речного бассейна – образование стока. В этом принципиальная важность такого членения территории. Речные бассейны состоят из целого числа фаций. Серия сменяющих друг друга от местного водораздела к местному постоянному или временному водотоку фаций образует ландшафтно-геохимическую катену-простейшую каскадную часть речного бассейна.

Совокупность ландшафтно-геохимических катен, составляющих общий водосборный бассейн, называют ландшафтно-геохимической ареной. В зависимости от размера водосборной площади можно выделить мега-, макро-, мезо- и микроарены.

Мега- и макроарены, охватывающие бассейны рек первого порядка (Волги, Оби, Лены, Енисея, Днепра, Дона, Кубани и их главных притоков), включают ряд ландшафтных зон, областей и имеют весьма сложную почвенную, геоботаническую, гидро- и геохимическую структуру.

Мезоарены охватывают территории бассейнов более низкого порядка, лежащие обычно в пределах одной ландшафтной зоны и области; их структура менее сложна.

Микроарены, образующие малые первичные водосборы, часто представлены одним типом ландшафтно-геохимической катены.

ЛЕКЦИЯ 5. БИОТА ЛАНДШАФТА

План лекции:

5.1. Функциональные взаимосвязи биоты ландшафта;

5.2. Компоненты биоты ландшафта;

5.3. Ландшафтообразующие группы растительности.

Основные компоненты геосистем ландшафта - растительность, животный мир, мезо- и микрофауна, и в своем совокупном взаимовлиянии на формирование региональных структурных особенностей являются мощным единым компонентом. Разное строение, размеры и типы питания обусловливают различия в экологических функциях и местообитаниях представителей тех или иных царств живого мира в почвах и обеспечивают формирование из них сложных систем с многообразными типами связей и взаимоотношений.

Высшие растения развивают в почве свои корневые системы, низшие растения – водоросли – живут на поверхности почвы и в верхних слоях почвенной толщи. Животные разных размерных групп используют почву в качестве местообитания по-разному: одни живут в ней постоянно, заселяя ее поры, межагрегатные пространства и водные пленки; другие проделывают в почве ходы, норы и пещеры, сильно изменяя ее сложение; третьи только временно уходят в почву, используя ее как убежище или место, где проходит стадия зимнего покоя. Простейшие, живя в почве, остаются гидробионтами (водные организмы - организм, приспособленный к обитанию в водной среде (биотопе)), проявляя свою активность главным образом во влажной среде. Микроскопические организмы – грибы, бактерии, актиномицеты – прикрепляются к поверхности почвенных частиц и образуют на них более или менее сложные разрастания – колонии. Некоторые бактерии ведут подвижный образ жизни, активно передвигаясь в водных растворах, заполняющих капилляры.

Микроорганизмы в ландшафтах. Их масса в пахотном слое почв колеблется от 3 до 7 т/га. По способу питания они делятся на автотрофные (зелёные и пурпурные серобактерии (- весьма разнородная группа прокариотов, окисляющих восстановленные соединения серы), нитрифицирующие (- бактерии, превращающие аммиак и аммонийные соли в нитраты; аэробны, грамотрицательны, подвижны (имеют жгутики); обитают в почве и водоёмах), железобактеры (- бактерии, способные окислять двухвалентное железо (Fe2+) до трёхвалентного (Fe3+) и использовать освобождающуюся при этом энергию на усвоение углерода из углекислого газа или карбонатов.), водородные и тионовые (- серобактерии) бактерии) и гетеротрофные (-бактерии, нуждающиеся для своего питания в органических источниках углерода;к гетеротрофным бактериям принадлежат все патогенные бактерии (аммонификаторы, денитрификаторы, десульфофикаторы)). Кроме них существует группы бактерий – биологических фиксаторов атмосферного азота (свободноживущие Clostridium и клубеньковые – Rhizobium). Их функции: 1) разлагают органику растений и превращают ее в перегной почвы; 2) осуществляют ассимиляцию атмосферного азота; 3) вырабатывают биологически активные вещества (БАВ), необходимые для синтеза ферментов, белков, витаминов, ростовых и других веществ; 4) являются основным фактором функционирования малого биологического круговорота веществ (МБКВ); 5) от них зависит поступление в почвенный раствор доступных форм элементов питания растений, следовательно, и плодородие почвы в целом.

Актиномицеты – лучистые грибы – разлагают клетчатку, лигнин и участвуют в образовании гумуса.

Грибы – сапрофитные гетеротрофы – участвуют в разложении растительных остатков и минерализации гумуса. Водоросли участвуют в первичном почвообразовании, а в гидроморфных почвах (рисовых) усваивают растворимый углекислый газ и обогащают воду кислородом.

Лишайники (симбиоз гриба и водоросли) участвуют в биологическом выветривании горных пород и в почвообразовании способствуют накоплению P, N, S, Са и
других элементов.

Животные, населяющие почвы ландшафтов: простейшие, беспозвоночные и позвоночные.

Простейшие – Protozoa (- жгутиковые, корненожки, инфузории) питаются микроорганизмами, водорослями).

Дождевые черви среди беспозвоночных играют важную роль в почвообразовании: а) повышают пористость и аэрацию почв; б) улучшают влагоемкость и водопроницаемость; в) повышают содержание гумуса и показатель суммы обменных оснований; г) снижают кислотность почвенного раствора; д) повышают водопрочность структуры почвы.
Насекомые (жуки, муравьи и др.) рыхлят почву, перерабатывают растительные остатки, обогащают почву органическими и минеральными веществами.

Позвоночные животные (землерои, грызуны и др.) рыхлят почву, перемешивают отдельные горизонты (кротовины), при неправильном выпасе сельскохозяйственные животные уплотняют почву, что в горной местности приводит к усилению водной эрозии.
Вопрос о животном мире как компоненте ландшафта разработан еще недостаточно. Некоторые виды животных более жестко приурочены к определенным местообитаниям и соответствующим фациям, другие мигрируют, но пределы миграции большей частью определяются ландшафтными рубежами.

Растения в ландшафтах. Один из самых важных природных процессов в ландшафтах, обеспечиваемый растениями – фотосинтез, т. е. процесс образования растительного
органического вещества из углекислого газа атмосферы и воды с использованием солнечной энергии. В течение истории Земли растения трансформировали состав земной атмосферы, обогатив ее кислородом.

Растения – это основные первичные продуценты, составляющие ядро наземных биогеоценозов. Они создают органическое вещество за счет листового и травянистого опада, а также выделений корней и их отмирания. Природные комбинации жизнедеятельности высших растений и бесхлорофилльных организмов называются растительными формациями. Они выполняют важнейшие
функции в ландшафтах. Растительность превращает солнечную энергию в
биологическую и тем самым аккумулирует ее в геосистемах в виде свободной энергии органического вещества живых организмов, морт-массы (- от латинского mortuus — мертвый и масса) — органическое вещество, созданное и отмершее в пределах данного биогеоценоза, популяции) и законсервированного органического вещества горных пород. Растительные сообщества создают основу и поддерживают биогеохимический круговорот веществ, обусловленный взаимодействием трех его составных частей: продуцентов (растения), консументов (животные) и редуцентов (микро и мезофауна).

Фотосинтез растений обусловил наличие значительного количества (21 %) кислорода в атмосфере, а с ним и озонового экрана. Растительность определяет микроклиматические особенности ландшафтных комплексов, влияет на водный режим территорий, интенсивность испарения и транспирации влаги. Растительность влияет на стабильность геосистем в тех или иных условиях окружающей среды. Так, в северных районах она стабилизирует мерзлотный режим в почвогрунтах, определяя устойчивость местных ландшафтов. В районах с избыточным увлажнением определяет противоэрозионную
устойчивость ландшафтов. В засушливых районах растительность сдерживает ветровую эрозию, движение масс песков и т. д. Таким образом, наиболее заметное воздействие на
формирование структуры ландшафтов, их эволюцию оказывает через фотосинтез та часть биосферы, которую называют фитосферой (растительные организмы). По своей
массе она в десятки тысяч раз больше массы зоосферы и непрерывно нарастает от одного геологического периода к другому. Установлено, что в живом веществе Земли
превосходство принадлежит фотосинтезирующим организмам, которые составляют 99 % всей суммы живого вещества.

Наземная растительность объединяется в четыре основные ландшафтообразующие группы: лесная, степная, тундровая, пустынная.

Лесная – тип растительности, объединяющий растения, в которых господствующими ярусами являются более или менее сомкнутые древесные насаждения. В более широком смысле лес – ландшафт, занятый лесными сообществами (сочетаниями растений). В них наблюдается несколько ярусов: верхний ярус деревьев, кустарниковый подлесок, травяной покров, ярус мхов и лишайников. Леса оказывают значительное воздействие на внутренние и внешние ландшафтообразующие процессы, например на климат, влагооборот, эрозию почв и т. д. Они подразделяются на хвойные, широколиственные, влажные тропические и др.

Степная – тип растительности, характеризующийся преобладанием сухолюбивых травянистых растений. В основном она состоит из узколистных злаков (ковыли, типчак,
тонконог и др.) со значительной примесью разнотравья. Для степей характерна быстрая смена красочных аспектов, образуемых различными видами ярких цветущих растений. В
настоящее время большая часть территории степей распахана. Чередование по водоразделам степного типа растительности с лесным образует лесостепь.
Тундровая – тип растительности, характеризующийся господством споровых растений, низкорослых трав, полукустарников и безлесьем. Растительные сообщества имеют
пятнистое распространение и как бы скрыты в моховолишайниковой дернине. Из травянистых растений чаще всего встречаются осоки, лютики, а из кустарников – багульник, можжевельник, ива и др. Горная тундровая растительность
также отличается преобладанием лишайников, мхов и некоторых видов холодостойких трав и кустарников.

К пустынному типу относятся растения, способные переносить длительную засуху. Большинство их имеет мощную корневую систему, мелкие, узкие листья. Иногда листья превращены в колючки или даже отсутствуют. Поверхность стеблей и листьев нередко покрыта восковым налетом. Наиболее распространенные растения пустынь,
полупустынь – полынь, астрагал, типчак, саксаул и др.

Особые группы составляют: галофиты – растения, приспособленные к жизни на засоленных почвах (солерос, тамарикс); криофиты – растения высокогорных пустынь,
приспособленные к существованию в холодных и физиологически сухих местообитаниях и имеющие подушкообразные формы (акантолимон, дриаданта и др.); эфемероиды (многолетние) и эфемеры (однолетние) – растения с кратким периодом вегетации лишь в относительно влажный короткий весенний период года в пустыне. Таким образом, растительность, с одной стороны, является основой биопродуцирования геоэкосистем (основание трофической пирамиды), с другой стороны – это элемент, связывающий и стабилизирующий геосистемы.

Биогеоценоз (- экосистема) – совокупность растительности, животных, горных пород, рельефа, воздуха и воды, связанных между собой круговоротом вещества и энергии на данной территории. В целом биогеоценоз отвечает за саморегулирование естественного ландшафта, в котором сохраняются взаимоотношения между растениями и животными организмами примерно на одном уровне. Глобальное влияние на характер ландшафтов оказывает человек (- происходит уничтожение многих видов экосистем).