Классификация фаций Б.Б.Полынова по условиям миграции химических элементов

Итак, в рассматриваемых концепциях мы имеем дело с разными терминами и понятиями, которые определяют содержание следующих трех составляющих механизма природной организации геосистем (ландшафтов).

1. Инертная составляющая — она представлена минеральным субстратом. Ее основная функция — фиксирование положения геосистемы на земной поверхности, обособление геосистемы в геопространстве, задание пути гравитационной транспортировки вещества, влияние на интенсивность потоков. Козловским инертная составляющая определяется как консервативная (каркас), Крауклисом — как фиксированная основа, «скелет» геосистемы. По Солнцеву, это жесткая организационная решетка, каркас, геостационарная составляющая (начало), которая имеет в плане ячеистый узор, что определяет возможность картографирования геостационарной ландшафтной структуры.

2. Мобильная составляющая — она имеет потоковую природу, присущую воздушным, водным и движущимся минеральным (субстратным) массам. В организации геосистем потоковая составляющая выполняет транзитную функцию — по Козловскому; обменно-транзитную — по Крауклису; преимущественно транзитную, с участием радиального обмена веществ и энергии — по Солнцеву. Создаваемая потоками структура именуется Крауклисом мобильной, Солнцевым — геоциркуляционной. Последняя имеет присущий только ей ландшафтный узор и иерархическую организацию, что определяет возможность ее представления на карте геоциркуляционных ландшафтных структур.

3. Биолого-биогеохимическая составляющая — в модели Козловского она представляет собой основу радиального биогеохимического круговорота (циркуляция) веществ и энергии и именуется миграционным циклом. В модели Крауклиса — это блок биологической активности; в модели Солнцева — биоциркуляционная составляющая (независимая от других составляющих), контролируемая солнечной энергией и организующая свою биоциркуляционную ландшафтную структуру с присущим ей изопотенциальным узором, который позволяет картографировать экосистемы, биомы, зоны.

Существующие концепции природной организации ландшафтов (геосистем) являются ценным теоретическим и методологическим материалом, они раскрывают возможности системного подхода в изучении природных объектов в зависимости от решаемых задач. В ландшафтном покрове системообразующую роль выполняют разнонаправленные и по-разному ор ганизованные геофизическими потенциалами полей круговороты веществ и энергии. Главными энергетическими силами в их организации выступают инсоляция (энергия солнечной радиации), сила тя жести (эндогенная энергия геологических масс и гравитационная энергия рельефа) и порождаемая ими циркуляция атмосферы — перенос воздушных влагонесущих масс, заряженных солнечной энергией. В «традиционном» ландшафтоведении разные по своей геофизической природе круговороты веществ и энергии изучаются в их повсеместном взаимодействии как единый механизм, формирующий геосистему (ландшафт). Такое взаимодействие обусловливает соответствие частных процессов в компонентах ландшафта его энергетическому потенциалу. В силу этого ландшафт представляется энергетически организованной, целостной структурой с четко выраженным системным содержанием. При необходимости, в силу специфичности решаемых задач (экологических, ландшафтно-геофизических, ландшафтно-геохимических, ландшафтно-антропогенных и др.), исследователь вправе анализировать только определенный тип круговорота веществ и энергии при поиске закономерностей его проявления на данной территории. Для этого совсем не требуется «выхода» из парадигмы классического ландшафтоведения.

Фация является первичной функциональной ячейкой ландшафта – элементарным ландшафтом. По определению А.Г. Исаченко (1991, с. 139): «Фация (от лат. facies – наружность, форма) – предельная категория геосистемной иерархии, характеризуемая однородными условиями местоположения и местообитания и одним биоценозом». Представление об элементарном ландшафте возникло почти одновременно у различных ученых. У Б.Б. Полынова это был «элементарный ландшафт», у Л.С. Берга – «фация», у И.В. Ларина – «микроландшафт», у В.Н. Сукачева – «биогеоценоз». Огромное разнообразие фаций определяет актуальность их систематизации.

Фация - элементарная геосистема. Морфологическое строение ландшафта многочленно, однако число ступеней может быть различным и соответственно ландшафты разнообразны по степени сложности внутреннего территориального устройства.

Фация - предельная категория геосистемной иерархии, характеризуемая однородными условиями местоположения и местообитания и одним биоценозом.

Фация служит первичной функциональной ячейкой ландшафта, подобно клетке в живом организме. По существу на фациальном уровне ведется исследование вертикальных связей в ландшафте, а также многих аспектов его динамики.

Отличительные особенности фации как элементарной геосистемы - динамичность, относительная неустойчивость и недолговечность. Эти свойства вытекают из незамкнутости фации, ее зависимости от потоков вещества и энергии, поступающих из смежных фаций и уходящих в другие фации. В рамках фации воздействие биоты на абиотическую среду проявляется значительно ощутимее, чем в масштабах целого ландшафта.

Подвижность и относительная недолговечность фации означает, что связи между ее компонентами подвержены постоянным нарушениям.

Огромное разнообразие фаций определяет актуальность их систематизации.

При классификации фаций необходимо, очевидно, исходить из таких критериев, которые имеют определяющее значение в формировании фаций и универсальный характер, т.е. применимы если не ко всем, то к подавляющему большинству ландшафтов, притом это должны быть некоторые устойчивые признаки фации. Этим условиям отвечает местоположение как элемент орографического профиля. Как известно, важнейшие различия между фациями обусловлены их положением в ряду сопряженных местоположений.

Фации закономерно сменяют друг друга по профилю рельефа на общем зонально-азональном фоне данного ландшафта. Поэтому важно установить основные типы месторождений, которым в условиях каждого конкретного ландшафта должны соответствовать определенные типы фаций.

Классификация фаций Б.Б.Полынова по условиям миграции химических элементов.

1. Элювиальные ландшафты располагаются на повышенных элементах рельефа, характеризуются хорошим дренажем и глубоким залеганием грунтовых вод, выносом вещества нисходящими токами влаги. М. А. Глазовская выделяет 4 подтипа элювиальных ландшафтов: собственно элювиальные, трансэлювиальные (ландшафты верхних частей склонов), трансэлювиально-аккумулятивные (местных замкнутых понижений с глубоким залеганием грунтовых вод), элювиально-аккумулятивные(нижних частей склонов и сухих ложбин).

2. Супераквальные (надводные) ландшафты – приурочены к пониженным элементам рельефа с близким залеганием грунтовых вод. Здесь наблюдается частичная аккумуляция химических элементов, привнесенных как грунтовыми водами, так и из элювиальных ландшафтов. Делятся на: транссупераквальные и собственно супераквальные (замкнутых понижений со слабым водообменном)

3. Субаквальные (подводные) ландшафты – образуются на дне водоемов и представляют собой зону аккумуляции веществ. Делятся на: трансаквальные (реки, проточные озёра) и аквальные (непроточные озёра).

 

 

 

М. А. Глазовская ( 1964) предложила более дробную схему ландшафтно-геохимической классификации фаций: элювиальные, трансэлювиальные, аккумулятивно-элювиальные, элювиально-аккумулятивные или трансаккумулятивные, супераквальные (надводные), субаквальные (подводные).

Элювиальные фации – плакорные поверхности со слабым уклоном (1 – 2 ^о), отсутствует сколько-нибудь существенный смыв почвы и преобладает атмосферное увлажнение.

Трансэлювиальные фации – верхние, относительно крутые (не менее 2 – 3 ^о) склоны, питаемые в основном атмосферными осадками, с интенсивным стоком и плоскостным смывом и значительными микроклиматическими различиями в зависимости от экспозиции склонов.

Аккумулятивно-элювиальные фации – бессточные или полубессточные водораздельные понижения (впадины, западины) с затрудненным стоком, дополнительным водным питанием за счет натечных вод, частым образованием верховодки, но с глубоким залеганием грунтовых вод.

Элювиально-аккумулятивные или трансаккумулятивные фации – нижние участки склона, подножий, с обильным увлажнением за счет стекающих сверху натечных вод, нередко с делювиальными отложениями.

 

Супераквальные фации – надводные фации, формируются в местоположениях с близким залеганием грунтовых вод, которые поднимаются к поверхности в результате испарения и выносят различные растворенные соли. По этой причине верхние горизонты почвы обогащаются химическими элементами, обладающими наибольшей миграционной способностью. М. А. Глазовская (1964) делит супераквальные ландшафты на транссупераквальные и собствеенно супераквальные (замкнутых понижений со слабым водообменном).

Субаквальные фации – подводные фации, образуются на дне водоемов. Материал доставляется сюда главным образом стоком. Донный ил нарастает снизу вверх и может быть не связан с подстилающей породой. В илах накапливаются химические элементы, наиболее подвижные в данных условиях. Вместо гумуса здесь образуются сапропели. М. А. Глазовская (1964) делит субаквальные ландшафты на трансаквальные (реки, проточные озера) и аквальные (непроточные озера).

Автономные, супераквальные и субаквальные элементарные ландшафты связаны миграцией химических элементов. Тесно связанные между собой и взаимообусловленные части единого целого (водоразделы, склоны, долины, водоемы и др.) Б. Б. Полынов (1944) назвал геохимическим ландшафтом (от нем. Landschaft – пейзаж, общий вид местности).

Решающая роль в формировании связей между элементарными ландшафтами играет водная миграция (поверхностный и подземный сток). Геохимическое сопряжение – это присущий каждому геохимическому ландшафту тип обмена веществ и энергии между автономными, надводными и подводными ландшафтами. Поэтому при геохимическом изучении ландшафта наше внимание должно быть обращено на характерное для него геохимическое сопряжение, т. е. на изучение миграции химических элементов между автономными и подчиненными элементарными ландшафтами. А. И. Перельман (1966) различает совершенное и несовершенное геохимическое сопряжение. Для первого характерна тесная зависимость супераквальных и субаквальных ландшафтов от автономных, а у второго такая связь выражена слабо.

А. И. Перельман предложил выделять автономные элементарные ландшафты. В тоже время, автономность или независимость элювиальных фаций над супераквальными и субаквальными весьма относительна.

Морфология геохимических ландшафтов рассматривалась Б.Б. Полыновым (1952), позднее М. А. Глазовской (1964). Совокупность элементарных ландшафтов, свойственных определенному геоморфологическому элементу (водоразделу, склону, речной террасе, пойме и т. д.) Б.Б. Полынов предложил называть местным ландшафтом.

 

По мере становления почвоведения и геохимии постепенно накапли­вался большой теоретический материал, который обогащался эксперимен­тальными сведениями о характере земной коры, свойств почв, содержании элементов в различных объектах, например, воды, живых организмов. Знаменателен факт возведения закона биологического круговорота в один из важнейших законов геохимии ландшафта, которому соответствуют:

Принцип макроструктурности геохимических ландшафтов. Исследования показывают, что пространственно - временная периодичность геохимических процессов, в основе которой лежит цикличность об­щеуниверсальна. Врменная цикличность исследована лучше. Пространствен­ная цикличность изучена слабее, тогда как именно это является проявле­нием общего процесса развития ландшафта. Отсюда следует решение важной задачи касающейся выбора оптимального размера ландшафта для изучения мигрантов. Если он не захватит все ландшафты, то характеристика геохи­мических процессов будет не полной. Таким образом, в первую очередь речь идет об оптимальном размере ландшафтов, во вторых, о природном раз­нообразии ландшафтов.

Принципгеохимической специфичности процессов миграции.

Этот принцип касается разнообразия видов миграции. При этом существенное значение имеет то, что невозможно описание процессов на основе суммирования эффектов частных процессов при однократном измерении. Разнообразие форм миграции определяется свойствами самих элементов, а также внешними условиями миграции.

Принципустойчивости геохимических параметров.

Настоящий принцип подразделяет миграцию на основной миграционный цикл, характеризующий вертикальный поток в почве, затем ландшафтно-геохимический поток, идущий параллельно земной коре. Третий поток относится к внеландшафтному потоку и подразделяется на положительный, связанный с подземными водами или атмосферой, а также отрицательный - отток в подземные воды и атмосферу. Основным является тот факт, что основной миграционный цикл и ландшафтный геохимический поток устойчивы при данном типе миграционной структуры.

Генетически однотипным ландшафтам свойственны сходные миграционные структуры. Этот принцип отражает взаимоотношения между динамическими процессами и более медленными процессами в течение времени почвообразования. Фактически это принцип весьма близок к принципу инвариантности основы структурного плана биогеоценоза, о котором говорилось ранее. Здесь также подчеркивается важная роль рельефа. Важно отметить, что методологически этот принцип использован М.А. Глазовской в ее классификации ландшафтов.

Принципгеохимической специфичности мигрантов.

Этот принцип рассматривает миграцию как результат разнообразных сил действующих совместно или в определенной последовательности. Фактически последовательность хорошо описывается в рамках схемы литогенеза Н.М.Страхова. Во-вторых, ни одно вещество не может априори считаться полным геохимическим аналогом другого, будь то зависимый или независимый мигрант. Исключение могут составлять изотопы. Фундаментальный механизм такого различия обусловливается свойствами самого элемента.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Полынов Б. Б. Избранные труды. — М.: Изд-во АН СССР, 1956. — 751 с.

2. Козловский Ф. И. Структурно-функциональная и математическая модели миграционных ландшафтно-геохимических процессов // Почвоведение. — 1972. — № 4. — С. 122–138.

3. Фортескью Дж. Геохимия окружающей среды (пер. с англ.). — М.: Прогресс, 1985. — 360 с.

4. Крауклис А. А. Применение организационных принципов в физической географии // Методологические вопросы географии. — Иркутск, 1977. — С. 36–50.

5. Солнцев В. Н. О некоторых фундаментальных свойствах геосистемной структуры // Методы комплексных исследований геосистем. — Иркутск, 1974. — С. 26–36.

6. Солнцев В. Н. Системная организация ландшафтов (проблемы методологии и теории). — М.: Мысль, 1981. — 239 с.

7. Солнцев В. Н. Структурное ландшафтоведение: основы концепции // Структура, функционирование, эволюция природных и антропогенных ландшафтов. — М., СПб, 1997. — С. 11–14.

8. Использование GPS- и ГИС-технологий для изучения особо охраняемых природных территорий (на примере ландшафтной структуры Воронежского государственного природного биосферного заповедника) / Солнцев В. Н., Рыжков О. В., Трегубов О. В. и др. — Воронеж, 2006. — 216 с.

9. Исаченко А. Г. Ландшафтоведение на переходе ко второму столетию своей истории // Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика: Материалы ХI Международной ландшафтной конференции. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 2006. — С. 3–8.

10. Макунина А. А. Проблемы ландшафтной географии Урала: Автореф. дис. … д-ра геогр. наук. — М.,1971. — 30 с.

11. Григорьев А. А. Закономерности строения и развития географической среды. — М.: Мысль, 1966. — 382 с.

12. Арманд Д. Л. Наука о ландшафте. — М.: Мысль, 1975. — 287 с.

13. Мильков Ф. Н. Физическая география: современное состояние, закономерности, проблемы. — Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1981. — 398 с.

14. Исаков Ю. А., Казанская Н. С., Панфилов Д. В. Классификация, география и антропогенная трансформация экосистем. — М.: Наука, 1980. — 226 с.

15. Коломыц Э. Г. Полиморфизм ландшафтно-зональных систем. — Пущино: Изд-во ОНГИ ПНЦ РАН, 1998. — 331 с.

16. Макунина Г. С. Ландшафтно-геофизические системы как объекты геоэкологической оценки // Мир геоэкологии. — М.: ГЕОС, 2008. — С. 80–89.