23331 (Структура элементарных природно-территориальных комплексов)

1. Структура элементарных природно-территориальных комплексов

В ландшафтно-геофизических исследованиях большую роль играет изучение структуры природно-территориальных комплексов.

Обычно под структурой подразумевают определенную взаимосвязь, взаиморасположение составных частей; строение, устройство чего-либо. Существует множество структур ПТК функциональная, временная и т.п. Из них следует выделить пространственные структуры, которые, в свою очередь, делятся на латеральную, вертикальную и морфологическую.

Латеральная ("внутрифациальная") структура связана с объединением геомасс в некоторые "микрокомплексы", имеющие меньшую площадь, чем элементарные ПТК, - фации. При изучении этой структуры основное внимание уделяется взаиморасположению, взаимосвязи этих микрокомплексов.

Подобное объединение геомасс чаще всего бывает связано с дифференциацией биогенного компонента на синузии, консорции и далее - парцеллы, т.е. с биогенными модификациями фаций. Иногда микрокомплексность бывает связана и с другими компонентами ПТК, например, с так называемыми "карманными почвами" и т.п.

Подавляющее большинство географов (Н.А. Солнцев, А.Г. Исаченко, Сочава, и др.) принимают фацию за предельный уровень морфологического анализа при ландшафтном изучении территории, а исследование микрокомплексов относят либо к компетенции отраслевых дисциплин (геоботаники, почвоведения и т.д.), либо - биогеоценологии. Поэтому методика изучения латеральной структуры в этой книге не рассматривается.

2. Вертикальная структура и геогоризонты

2.1 Геогоризонты и их отличие от генетических горизонтов почвы, ярусов растительности и биогеогоризонтов

Вертикальная структура - вторая ступень пространственно-временного синтеза геомасс и первая ступень синтеза геогоризонтов. Таким образом, вертикальную структуру можно рассматривать как взаиморасположение, взаимосвязь геогоризонтов. Поэтому вначале будет дано определение геогоризонтам и приведены их основные свойства.

Геогоризонтами называются сравнительно однородные слои, характеризующиеся целым рядом ландшафтно-геофизических признаков, из которых наиболее важны специфичный набор и соотношение геомасс.

Основные отличия геогоризонтов от ярусов растительности, генетических горизонтов почв и биогеогоризонтов заключаются в следующем:

1. Геогоризонты - комплексные образования, в которые входят все наблюдаемые в том или ином слое ПТК компоненты. Например, в отличие от ярусов растений геогоризонты включают в себя как фитомассу, так и воздушные массы. Более того, в зимний период в надземных геогоризонтах в виде шапок снега на кронах хвойных деревьев могут наблюдаться и нивальные геомассы, а в дождливые дни - гидромассы, временно содержащиеся на поверхностях листьев, веток и т.п.

2. При выделении геогоризонтов основное внимание уделяется не биологическим параметрам (в частности, физиологическим процессам), а ландшафти геофизическим характеристикам. Этим геогоризонты отличаются от выделяемых в биогеоценологии биогеогоризонтов.

3. При выделении геогоризонтов большое значение имеет их роль в текущем функционировании ПТК. Поэтому иногда ярусы растительности и генетические горизонты почвы могут объединяться в один геогоризонт, либо дифференцироваться на разные геогоризонты (Т.Ф. Урушадзе, Н.Л. Беручашвили).

4. В силу того что ландшафтно-геофизические параметры испытывают существенную динамику в течение года, соответственно меняются и геогоризонты, тогда как генетические горизонты и, частично, ярусы растительности являются стабильными образованиями.

2.2 Основные свойства геогоризонтов

Одним из основных свойств геогоризонтов является их состав, т.е. из каких горных пород он состоит или какие виды растений его слагают и какими своими фракционными частями (кроной, генеративными или транспортно-скелетными органами) они входят в этот горизонт. Принципиально важно указать соответствие - несоответствие с генетическими горизонтами почвы, ярусами растительности, пластами горных пород.

Текстура является одной из важнейших характеристик геогоризонта, от которой зависят не только распределение и пространственная организация геомасс, но и многие процессы функционирования. Например, проникновение солнечной радиации, перехват осадков и т.п.

Структура почвы, в традиционном понимании, при ландшафтно-геофизических исследованиях может рассматриваться как текстура ее отдельных геогоризонтов. Текстура растительного покрова складывается из геометрии, фитометрии и архитектоники.

При ландшафтно-геофизических исследованиях текстура рассматривается, во-первых, с единых позиций и, во-вторых, комплексно. Например, в почвенных горизонтах существует не только текстура педомасс (комковатая, глыбистая, зернистая и т.д.), но и текстура корней (цилиндрическая с сильно меняющимся диаметром, стержневая и т.п.), а также в некоторых случаях еще и текстура литомасс (например, галечная в аллювиальных почвах).

Текстура геогоризонта в основном зависит от следующих характеристик:

1) формы элементов геомасс;

2) размера элементов;

3) ориентации элементов;

4) связанности элементов.

На основе сочетания этих характеристик строится классификация элементарных текстур. При этом под элементарной текстурой понимается текстура, сложенная элементами одного класса геомасс, имеющих одну форму и тип связности, хотя размер и в особенности ориентация этих элементов могут отличаться друг от друга.

Из элементарных складываются составные текстуры. Если один класс геомасс имеет две разные элементарные текстуры, то говорят о составных текстурах средней сложности, три - сложных, а четыре и более - очень сложных составных текстурах.

Текстура характеризует один класс геомасс, не более. Если в пределах геогоризонта выделяется несколько классов геомасс, то каждый из них будет иметь свою текстуру (или текстуры), а совокупность текстур разных классов геомасс будет характеризовать уже структуру (а не текстуру!) геогоризонта.

Аморфные геомассы - аэромассы и гидромассы, часто являются как бы "заполнителями" других текстур, например, фито-текстуры или педотекстуры. В этих случаях их не учитывают. Видимых невооруженным глазом зоомасс обычно так мало, что они крайне редко образуют отдельные текстуры. Мортмасса иногда имеет (сохраняет) текстуру фитомассы (например, свежая ветошь).

Простые текстуры, состоящие из одной элементарной текстуры, встречаются редко. Значительно чаще наблюдаются составные текстуры. Из последних наиболее распространены:

1) цилиндрические и кроновые;

2) кроновые и листовидные;

3) цилиндрические, кроновые, листовидные и др.

Для составных текстур приводится полное название слагающих их элементарных текстур. Например, кроновый аэрофитогоризонт в буковых лесах имеет кроновую разноориентированную и листовидную, близкую к округлой с субгоризонтальными и горизонтальными элементами составную текстуру.

Структура геогоризонтов понимается как пространственное (горизонтальное и вертикальное) соотношение текстур отдельных классов геомасс. Структура может состоять как из простых, так и составных текстур. В последнем случае, т.е. когда в одном горизонте имеется несколько текстур одного класса, они рассматриваются как целая, хотя и сложная, но единая структура.

Основными характеристиками структуры является гетерогенность - гомогенность (может быть, лучше говорить о гетероморфности и гомоморфности), регулярность и набор классов гебмасс. Последний выявляется в структуре через разные типы текстур - ведь каждому классу геомасс соответствует своя текстура.

Выделяются следующие основные виды структур:

1. Гомогенная - состоит из одной текстуры, составные элементы которой расположены на близком расстоянии друг от друга. Например, геогоризонты с колхидским подлеском, сомкнутыми кронами монодоминантных лесов и т.п.

2. Гетерогенно-гомогенная - представлена одной текстурой, но ее элементы разомкнуты и находятся на значительном расстоянии друг от друга. Например, парковые леса.

3. Гомогенно-гетерогенная - составлена из двух текстур и более, которые закономерно чередуются в пространстве и имеют некий, заранее определенный порядок этого чередования. Например, некоторые буково-темнохвойные леса, в которых после определенного количества деревьев бука следует опять же определенное количество деревьев пихты, затем снова бука и т.д. Важно, чтобы этот порядок был заранее предсказуем, т.е. при наличии одной текстуры можно было бы предсказать другие.

4. Гетерогенная - включает две текстуры и более, имеющие хаотичное распространение. Например, горизонты типа Lk\ Pt, ІА с хаотичным распределением выходов скальных пород на дневную поверхность.

Важной характеристикой структуры является ее регулярность. Различаются:

1. Регулярные по высоте и горизонтали структуры с одной или несколькими текстурами, имеющими одну мощность и закономерно чередующимися в пространстве.

2. Регулярные по горизонтали и иррегулярные по высоте - состоят из одной или нескольких текстур, закономерно чередующихся в пространстве, но имеющих разную мощность.

3. Регулярные по высоте и иррегулярные по горизонтали - с одной или несколькими текстурами одинаковой мощности, но хаотично распределенные в пространстве.

4. Иррегулярные как по высоте, так и по горизонтали, характерны обычно для гетерогенных текстур, хаотично расположенных в пространстве и имеющих разную мощность.

Названия структур складываются из характеристиках гомогенности-гетерогенности и регулярности. Например, гомогенная, регулярная по высоте и горизонтали структура, или гомогенно-гетерогенная регулярная по горизонтали и иррегулярная по высоте структура.

К важным характеристикам горизонта относится его функционирование и признаки отдельных геомасс - форма, размер, регулярность, ориентация, проективное покрытие, объем, цвет, влажность, физиологическое состояние, изменение во времени. Об этих признаках уже говорилось в соответствующих главах, поэтому они в этой главе не рассматриваются, но учитываются при описании геогоризонтов.

2.3 Методика выделения геогоризонтов

Для выделения геогоризонтов в полевых условиях удобно использовать зарисовку вертикального профиля ПТК, на который цветными карандашами или фломастерами или путем отдельных условных обозначений наносятся различные геомассы. Например, транспортно-скелетные органы - ветки и стволы - наносятся коричневым цветом, мезофитная хвоя - темно-зеленым, а листья и стебли травянистых растений - бледно-зеленым.

В одних случаях при зарисовке используется один и тот же масштаб для всего вертикального профиля ПТК. В других приходится делать две зарисовки: одну - для всего профиля, а другую (в более крупном масштабе) - для припочвенного (приповерхностного) слоя ПТК. Иногда для подземной части вертикального профиля употребляется один масштаб, а для надземной - другой. Допустимо применение логарифмических масштабов, однако при этом наглядность зарисовки уменьшается. После того как сделана зарисовка, приступают к анализу. Напомним, что при выделении геогоризонтов основным критерием является набор геомасс. Изменение этого набора свидетельствует о появлении нового геогоризонта. Например, если в вертикальном профиле ПТК после слоя, в котором преобладают аэромассы и транспортно-скелетные органы фитомассы, начинается слой с новой геомассой мезофитных листьев, то это свидетельствует о переходе одного геогоризонта в другой. При этом с этой геомассой будет связано наличие целого рода специфичных процессов функционирования, не свойственных вышележащему геогоризонту. В частности, будет наблюдаться интенсивное биогенное функционирование (фотосинтез и дыхание), а также транспирация. В силу того что мезофитные листья имеют большой листовой индекс, в этом слое будет значительное проективное покрытие, а с ним связано задержание солнечной радиации. Наконец, в рассматриваемом геогоризонте будет происходить интенсивная трансформация таких метеорологических параметров, как температура и влажность воздуха.

Другой пример - если в подземной части вертикального профиля ПТК будет обнаружено наличие мерзлых гидромасс, то это тоже будет свидетельствовать о новом геогоризонте. В начале летнего периода в таежных ПТК в слое, лежащем выше этого горизонта, будут происходить активные почвенные процессы, интенсивное поглощение влаги и минеральных веществ растениями и, таким образом, рассматриваемый слой примет активное участие в текущем функционировании ПТК. В то же время лежащий ниже мерзлый геогоризонт будет инертен, и в нем многие процессы функционирования будут законсервированы. Кстати, граница между этими двумя геогоризонтами может не совпадать с генетическими горизонтами почвы.