Каскадные ландшафтно-геохимические системы

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Идеи взаимосвязи между компонентами почвенного покрова были заложены еще В.В. Докучаевым и Н.М. Сибирцевым и развиты в трудах Г.Н. Высоцкого. П.С. Коссовича, С.С. Неструева, Дж. Милна, Ч. Келлога, Т. Башнела и др. В географии почв это направление в наиболее целостном виде нашло отражение в учении о структуре почвенного покрова (В.М. Фридланд). В этих работах были введены понятия о почвенных комбинациях, почвенных комплексах, почвенных цепях и катенах, отражающих генетические и топологические связи почв с рельефом, горными породами, условиями стока и дренажа.

Б.Б. Полыновым показано, что системообразующую роль в сопряженных почвах и элементарных ландшафтах играет миграция химических элементов. В районах со стоком водоразделы, склоны, долины, водоемы образуют единое целое, которое Б.Б. Полынов назвал геохимическим ландшафтом (3). По А.И. Перельману, геохимический ландшафт — это парагенетическая ассоциация сопряженных элементарных ландшафтов, связанных между собой миграцией элементов. Примером геохимического ландшафта может служить степной мелкосопочник с соленым озером в понижении и солончаками по берегам этого озера, участок моренного рельефа в таежной зоне, составными частями которого служат холмы, покрытые хвойным лесом, заболоченные понижения, озера, реки.

Характерное для каждого геохимического ландшафта закономерное сочетание элементарных ландшафтов называется его геохимическим сопряжением. Это присущий геохимическому ландшафту тип обмена веществ, энергии и информации между элементарными ландшафтами.

И для геохимического ландшафта характерны площади выявления, мощность, структура (комплекс элементарных ландшафтов и их геохимическое сопряжение), окраска и другие морфологические признаки. Чем больше площадь выявления, мощность, сложнее структура, пестрее окраска, тем больше разнообразия (информации) в ландшафте.

Морфология геохимических ландшафтов рассматривалась Б.Б. Полыновым (1953) и М.А. Глазовской (1964), которая предлагает определять мощность и объемы ландшафтов, характеризовать степень горизонтального расчленения ландшафтов, вслед за Полыновым она различает сочетания элементарных ландшафтов — ландшафтные звенья, узлы, цепи. В книге "Почвы мира" Глазовская рассматривает почвенно-геохимические сопряжения в геохимических ландшафтах различных климатических и геоморфологических областей. Она выделяет альфе- гумусовый (североскандинавский), ферри-ферро-гумусовый (западносибирский), ферри-ферро-латеритный (тропический), известково-сульфатно-хлоридный (среднеазиатский) и прочие типы сопряжений.

Природные системы с однонаправленными потоками вещества называют каскадными системами (Р. Чорли и Б. Кеннеди).

Наиболее целостным проявлением свойств каскадной системы обладают водосборные бассейны, которые многими географами выдвигаются в качестве основных объектов не только гидролого- геоморфологической, но и физико-географической и ландшафтно-геохимической организации поверхности Земли. По М.А. Глазовской, каскадные ландшафтно- геохимические системы (КЛГС) — это такие парагенетические ассоциации ЭЛГС, целостность которых определяется потоками вещества, энергии и информации от верхних гипсометрических уровней рельефа к нижним. Каскадные ЛГС весьма разнообразны по структуре, протяженности, типам функционирования, начиная от простых водосборных бассейнов малых рек и кончая бассейнами высоких порядков (Волги, Оби и др.).

Наиболее просто организованной каскадной системой является геохимическое сопряжение элементарных ландшафтов на склоне — катена.

Это не только топографический ряд почв и ландшафтов, но и отражение всех почвенных и склоновых процессов и явлений, взаимодействие которых образует более сложные системы, чем элементарные ландшафты.

Понятие о катенах возникло независимо от геохимии ландшафта и не на основе геохимической методологии, но оно важно для нашей науки, что и позволяет говорить о ландшафтно-геохимических катенах. В зависимости от сложности пространственной структуры, в первую очередь литогенного субстрата, катены делятся на монолитные и гетеролитные (4). Монолитные катены располагаются обычно в каскадных системах водосборных бассейнов 1—2 порядков, где геохимия супераквальных ландшафтов практически полностью определяется миграцией веществ из автономных ландшафтов. Это автохтонные или геохимически подчиненные катены. В каскадных системах более высоких порядков формируются в основном гетеролитные катены. Вещество в них поступает из других ландшафтов, и они называются геохимически слабоподчиненными, или аллохтон- ными.

Подобно тому, как радиальная геохимическая структура отражает характер взаимодействия и соотношения между компонентами и блоками ЭЛГС, отношения химических элементов в катенах характеризуются латеральной геохимической структурой — инвариантными связями геохимически сопряженных систем типа автономный ландшафт — подчиненный ландшафт (L — анализ).

Следующим по сложности уровнем каскадных систем являются водосборные бассейны. Для кодирования их порядка удобно использовать схемы А. Стралера и В.П. Философова, в которых наименьшие водосборы отнесены к речным долинам первого порядка. Они представляют собой каскадные системы первого порядка (КЛГС^) и в большинстве случаев соответствуют геохимическим ландшафтам в понимании Б.Б. Полынова (но понятие геохимического ландшафта шире, т.к. он может и не включать водосборный бассейн, как, например, в пустынях). Каждая КЛГС^ состоит как минимум из двух склоновых катен с общим днищем. Обычно число катен в каскадных системах первого порядка несколько больше (3—7). Поэтому их, не нарушая принципов кодирования водосборных бассейнов, можно относить к КЛГС нулевого порядка. Речным бассейнам второго, третьего и более высоких порядков соответствуют КЛГС этих же порядков. В зависимости от закрытости или открытости аккумулятивных звеньев М.А. Глазовская выделяет каскадные системы рассеяния и концентрации. Последние она именует ланд- шафтно-геохимическими аренами. Уже в каскадных системах четвертого порядка на долю водосборов первого и второго порядков приходится 75—80% площади (Ю.Г. Симонов), что определяет важность исследования ландшафтно- геохимического катенарного уровня организации природной среды.

Геохимические катены и арены первого и второго порядков представляют собой локальные каскадные системы, являющиеся базовыми для установления основных особенностей ландшафтно-геохимической дифференциации территорий. Исследования на этом уровне дают информацию о радиальной почвенно- геохимической и биогеохимической контрастности ландшафтов, латеральной миграции веществ. М.А. Глазовская в зависимости от порядка водосборных бассейнов выделяет микро-, мезо-, макро- и мегаарены.

Региональные КЛГС речных бассейнов более высоких порядков (макро- и мегаарены) практически всегда гетеролитны, что затрудняет анализ их латеральной структуры. Сложная геохимическая дифференциация региональных КЛГС требует выявления объектов, химический состав которых отражает особенности латеральной миграции элементов в водосборных бассейнах. Наиболее информативны в этом отношении илы (донные отложения). По аналогии с наземными почвами их можно назвать "зеркалом" подводного ландшафта.

Наиболее крупная каскадная система — "континент — океан". Важная ее особенность — локализация миграционных процессов в бассейнах крупнейших рек. По А.П. Лисицину, двенадцать рек мира с максимальными модулями твердого стока поставляют в океан около половины всего осадочного материала континентов, составляющего 18,5 млрд. т взвеси. Большая часть этих рек расположена во влажных тропиках. Основная масса взвешенного вещества осаждается на границе "река—море" в дельтах, авандельтах, на шельфе и у основания материкового склона. Так, одна из наиболее мощных систем "бассейн—дельта — подводный" конус рек Ганга и Брахмапутры имеет надводную площадь бассейна более 2 млн. км^, протягиваясь в Индийский океан еще на 2—3 тыс. км, т.е. примерно на столько же, как на континенте. Ежегодно эти реки поставляют в океан 2177 млн. т взвешенного вещества, что составляет 2/3 стока рек бассейна Индийского океана. Эта система функционирует уже около 20 млн.лет и создала осадочную толщу мощностью до 16 км. После Ганга—Брахмапутры по объему твердого стока идут бассейны Хуанхэ и Амазонки. Эти процессы изучают океанология, наука об осадочных породах, но их выводы интересны и для геохимии ландшафта.

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов