Лекция 1. Место ландшафтоведения

Среди наук о Земле. Ландшафтоведение и геоэкология

Место ландшафтоведения среди наук о Земле. Ландшафтоведение и геоэкология.

Соотношение понятий «географическая оболочка», «ландшафтная оболочка, «биосфера».

Определение термина «ландшафт», «природно-территориальный комплекс (ПТК)» и «геосистема».

Экосистема и геосистема.

Ландшафтоведение - часть физической географии, входящая в систему физико-географических наук (общее землеведение, страноведение, палеогеография, частные физико-географические науки), составляющая ядро этой системы.

Ландшафтоведение, объектом изучения которого является ландшафтная сфера, имеет свой ряд ландшафтоведческих наук: общее ландшафтоведение, морфология ландшафтов, геофизика ландшафтов, геохимия ландшафтов, ландшафтное картографирование.

Самую тесную связь ландшафтоведение имеет с частными физико-географическими науками (геоморфологией, климатоло­гией, гидрологией, почвоведением и биогеографией).

Кроме собственных географических дисциплин, к ландшафтоведению близки другие науки о Земле, особенно геология, геофизика и геохимия. Так возникли науки геофизика ландшаф­та (изучает энергетику геосистем) и геохимия ландшафта (изу­чает миграции химических элементов в ландшафте)

Помимо этого ландшафтоведение опирается на фундаментальные природные законы, установленные физикой, химией и биологией.

Разберем последний аспект этой темы - связь ландшафтоведения и геоэкологии. Термин "экология" в буквальном переводе с греческого означает "наука о местообитании". Он был предло­жен еще в 1866 году немецким биологом Эрнстом Геккелем и стал применяться для характеристики взаимоотношения расте­ний и животных с окружающей природной средой. Затем в рам­ках биологии зародилось учение об экологии, которое стало бы­стро развиваться на основе исследования взаимоотношений организмов и среды, сообществ и популяций этих организмов, а с 30-х годов прошлого века - и экосистем как природных ком­плексов, состоящих из совокупности живых организмов и окру­жающей их среды. Несколько позднее, с 50 - 60-х годов XX ве­ка, к экологическим стали относить все проблемы взаимо­отношения человеческого общества и окружающей среды. Экология вышла за рамки биологии и превратилась в межпред­метный комплекс научных направлений. Классическую эколо­гию стали предлагать именовать биоэкологией. Ввиду того, что термин "экология" стал многозначным, прибавление к нему кор­ня "гео" подчеркивает связь с географией. Термин "геоэкология" возник на Западе в 30-х годах прошлого века. Хотя интерес гео­графии к подобной проблематике появился гораздо раньше. Собственно, именно география с самого начала своего возник­новения занималась изучением среды обитания людей, взаимо­отношениями человека и природы.

Из советских географов первым обратил внимание на необ­ходимость исследования взаимосвязей географии и экологии акад. В.Б. Сочава в 1970 году. Постепенно сложилось и совре­менное представление о геоэкологии, как о составной части большого междисциплинарного комплекса экологических про­блем и сферы перекрытия географии и экологии. Геоэкологию можно определить как науку, изучающую необратимые процес­сы и явления в природной среде и биосфере, возникшие в ре­зультате интенсивного антропогенного воздействия, а также близкие и отдаленные во времени последствия этих воздействий.

Исходя из этого определения геоэкологии, ее связь с ландшафтоведением видится прежде всего в следующем. Ландшаф­товедение изучает строение, морфологию, динамику природных ландшафтов, а геоэкология изучает ответную реакцию природ­ных систем на антропогенное воздействие, используя достиже­ния ландшафтоведения. Однако между геоэкологией и ландшафтоведением можно усмотреть и область перекрытия интересов, т.к. помимо природных, в курсе ландшафтоведения изучаются и природно-антропогенные ландшафты, созданные при непосред­ственном участии человека. К настоящему времени учение о геоэкологии нельзя считать сложившимся. Существует еще мно­го неясностей в определении ее задач и границ и в формирова­нии понятийного аппарата.

Соотношение понятий

"географическая оболочка", "ландшафтная оболочка", "биосфера

Термин "географическая оболочка" предложил академик А.А. Григорьев в 30-х годах прошлого века. Географическая оболочка - особая природная система, в которой взаимодейст­вуют и находятся в единстве земная кора, гидросфера, атмосфе­ра и биосфера. При более развернутом определении под геогра­фической оболочкой (ГО) понимают сложную, но упорядо­ченную иерархическую систему, отличающуюся от других оболочек тем, что материальные тела в ней могут находиться в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном. Физико-географические процессы в этой оболочке протекают под воздействием как солнечной, так и внутренних источников энергии. При этом все виды энергии, поступающие в нее, пре­терпевают трансформацию и частично консервируются. В пре­делах ГО происходит непрерывное и сложное взаимодействие, обмен веществом и энергией. Это относится и к населяющим ее живым организмам. Верхнюю и нижнюю границы географической оболочки разные ученые про­водят по-разному. Согласно наиболее общепринятой точке зре­ния, верхняя граница ГО совпадает с озоновым слоем, располо­женным на высоте 20 - 25 км. Нижнюю границу ГО совмещают с границей Мохоровичича (Мохо), отделяющей земную кору от мантии. Расположена граница Мохо в среднем на глубине 35 -40 км, а под горными массивами - на глубине 70 - 80 км. Таким образом, мощность географической оболочки составляет 50-100 км. Впоследствии были предложения о заменах термина "географическая оболочка". Так, А.Г. Исаченко (1962) предло­жил именовать географическую оболочку эпигеосферой (эпи - поверх), подчеркивая, что это наружная земная оболочка. И.Б. Забелин термином "биогеносфера" подчеркивал ее важнейшую особенность - жизнь в оболочке. Ю.К. Ефремов (1959) предло­жил географическую оболочку называть ландшафтной.

Нами принято, что ландшафтная оболочка (сфера) не тождественна географической, а имеет более узкие рамки. Ландшафтная оболочка (сфера) - наиболее весомая часть географической оболочки находящаяся у земной поверх­ности на контакте атмосферы, литосферы и гидросферы, своеоб­разный фокус сгущения жизни (Ф.Н.Мильков). Ланд­шафтная оболочка представляет собой качественно новое образование, которое нельзя отнести ни к одной из сфер. По сравнению с ГО ландшафтная оболочка очень тонкая. Ее мощ­ность от нескольких десятков метров до 200 - 250 м и зависит от мощности коры выветривания и высоты растительного покрова.

Ландшафтная оболочка играет важную роль в жизни челове­ка. Все продукты органического происхождения человек полу­чает из ландшафтной оболочки. За пределами ландшафтной оболочки человек может находиться только временно (в космо­се, под водой).

С понятием биосферы вы уже знакомы. Основные моменты, касающиеся зарождения, становления этого термина и самого учения о биосфере очень хорошо освещены в пособии Б.В. Пояркова и О.В. Бабаназаровой "Учение о биосфере" (2003). Напомню только, что само слово "биосфера" впервые появилось в трудах Ж.-Б. Ламарка, но он вкладывал в него совсем другой смысл. Термин биосфера связал с живыми организмами австрийский геолог Э. Зюсс в 1875 году. Только 60-х годах прошлого века выдающимся русским ученым В.И. Вернадским было создано стройное учение о биосфере как сфере распространения жизни и особой оболочке нашей планеты.

По В.И. Вернадскому, биосфера - это общепланетарная обо­лочка, та область Земли, где существует или существовала жизнь и которая подверглась и подвергается ее воздействию. Биосфера охватывает всю поверхность суши, всю гидросферу, часть атмосферы и верхнюю часть литосферы. Пространственно биосфера заключена между озоновым слоем (20 - 25 км над поверхностью Земли) и нижним пределом распространения живых организмов в земной коре. Положение нижней границы биосфе­ры (примерно 6 - 7 км в глубь земной коры) менее определенно, чем верхней, т.к. наши знания об области распространения жиз­ни постепенно расширяются и примитивные живые организмы находят на глубинах, где, как предполагалось, их быть не долж­но из-за высоких температур горных пород.

Таким образом, биосфера занимает практически то же про­странство, что и географическая оболочка. И этот факт некото­рыми учеными рассматривается как основание для сомнений в целесообразности существования самого термина "географиче­ская оболочка", были предложения объединить эти два термина в один. Другие ученые считают, что географическая оболочка и биосфера - разные понятия, т.к. в понятии биосфера внимание акцентируется на активной роли живого вещества. Аналогичная ситуация и с ландшафтной оболочкой и биосферой. Многими учеными ландшафтная оболочка рассматривается как равное биосфере понятие.

Несомненно, термин "биосфера" имеет больший вес для ми­ровой науки, используется в различных отраслях знания и зна­ком каждому более или менее образованному человеку в отли­чие от термина "географическая оболочка". Но при изучении дисциплин географического цикла представляется целесообраз­ным использовать оба этих понятия, т.к. термин "географическая оболочка" предполагает равное внимание ко всем сферам, вхо­дящим в ее состав, а при употреблении термина "биосфера" ак­цент изначально делается на изучение живого вещества, что не всегда справедливо.

Важным критерием разделения этих сфер может стать время их возникновения. Сначала возникла географическая оболочка, затем дифференцировалась ландшафтная сфера, после чего био­сфера стала приобретать все большее влияние среди других сфер.

3. Определение терминов "ландшафт",

"природно-территориальный комплекс (ПТК)" и "геосистема"

Термин "ландшафт" имеет широкое международное призна­ние.

Слово "ландшафт" заимствовано из немецкого языка (land -земля, schaft - взаимосвязь). В английском языке это слово обо­значает картину природы, во французском - соответствует слову "пейзаж".

В научную литературу термин "ландшафт" был введен в 1805 году немецким географом А. Гомменером и означал сово­купность обозреваемых из одной точки местностей, заключен­ных между ближайшими горами, лесами и другими частями Земли.

В настоящее время имеется 3 варианта трактовки содержа­ния термина "ландшафт":

1. Ландшафт - общее понятие, аналогичное таким, как поч­ва, рельеф, организм, климат;

2. Ландшафт - реально существующий участок земной по­верхности, географический индивидуум и, следовательно, исход­ная территориальная единица в физико-географическом райони­ровании;

При всех различиях определений ландшафта между ними есть сходство в самом главном - признании ландшафтных взаи­мосвязей между элементами природы в реально существующих на земной поверхности комплексах.

Ландшафт - относительно однородный участок географи­ческой оболочки, отличающийся закономерным сочетанием ее компонентов и явлений, характером взаимосвязей, особенностя­ми сочетания и связей более мелких территориальных единиц (Н.А.Солнцев). Природные компоненты - основные составные части природных систем (от фации до ландшафтной оболочки вклю­чительно), взаимосвязанные между собой процессами обмена веществом, энергией, информацией. Под природными компо­нентами понимают:

1) массы твердой земной коры;

2) массы гидросферы (поверхностные и подземные воды на суше);

3) воздушные массы атмосферы;

4) биоту - сообщества организмов;

Таким образом, ландшафт пятикомпонентен. Часто вместо масс твердой земной коры в качестве компонента называют рельеф, а вместо воздушных масс - климат. Это вполне допус­тимо, но необходимо помнить, что и рельеф, и климат не явля­ются телами материальными. Первое - это внешняя форма зем­ли, а второе - совокупность определенных метеорологических характеристик, зависящих от географического положения терри­тории и особенностей общей циркуляции атмосферы.

Ученому - ландшафтоведу для характеристики ландшафта необходимы сведения из геоморфологии, гидрологии, метеоро­логии, ботаники, почвоведения и др. частных географических дисциплин. Таким образом, ландшафтоведение "работает" на интеграцию географических знаний.

Природно-территориальный комплекс (ПТК) можно опре­делить как пространственно-временную систему географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и раз­вивающихся как единое целое.

ПТК имеет сложную организацию. Для него характерна вер­тикальная ярусная структура, которую создают компоненты, и горизонтальная, состоящая из природных комплексов более низ­кого ранга.

Во многих случаях термины "ландшафт" и "природно-территориальный комплекс" взаимозаменяемы и являются сино­нимами, но есть и отличия. В частности, термин "ПТК" не ис­пользуется при физико-географическом районировании, т.е. не имеет иерархической и пространственной размерности.

Термин ПТК, в отличие от ландшафта, значительно реже используется как общее понятие.

В 1963 году В.Б. Сочава предложил именовать объекты, изучаемые физической географией, геосистемами. Понятие "гео­система" охватывает весь иерархический ряд природных геогра­фических единств - от географической оболочки до ее элемен­тарных структурных подразделений. Геосистема - более широкое понятие, чем ПТК, т.к. последнее применимо лишь к отдельным частям географической оболочки, ее территориальным подразделениям, но не распространяется на ГО в целом.

Такое соотношение геосистемы и ПТК является следствием того, что понятие системы имеет более широкий характер, чем комплекс.

Система - совокупность элементов, находящихся в отноше­ниях и связях между собой и образующих определенную цело­стность, единство. Целостность системы также называют эмерджентностью.

Всякий комплекс есть система, но не о каждой системе можно сказать, что она представляет собой комплекс.

Чтобы говорить о системе, достаточно иметь хотя бы два объекта, с которыми существуют какие-либо взаимоотношения, например, почва - растительность, атмосфера - гидросфера. Один и тот же объект может участвовать в различных системах. Различные системы могут перекрываться, и в этом проявляется связь различных предметов и явлений. Понятие же "комплекс" (с лат. "сплетение, очень тесное соединение частей целого") пред­полагает не любой, а строго определенный набор взаимосвязан­ных блоков (компонентов). В ПТК должны входить некоторые обязательные компоненты. Отсутствие хотя бы одного из них разрушает комплекс. Достаточно представить себе ПТК без гео­логического фундамента или без почвы. Комплекс может быть только полным, хотя в целях научного исследования можно из­бирательно рассматривать частные связи между компонентами в любых сочетаниях. И если элементы системы могут быть как бы случайными один по отношению к другому, то элементы комплекса, по крайней мере, природно-территориального, должны находиться в генетической связи.

Любой ПТК можно именовать геосистемой. Среди геосистем существует своя иерархия, свои уровни ор­ганизации.

Ф.Н. Мильков различает три уровня организации гео­систем:

1) Планетарный - соответствует географической оболочке.

2) Региональный - физико-географические зоны, секторы, страны, провинции и др.

3) Локальный - относительно простые ПТК, из которых по­строены региональные геосистемы - урочища, фации.

Геосистема и ПТК характеризуются рядом свойств и ка­честв.

Важнейшее свойство любой геосистемы - ее целостность . Из взаимодействия компонентов возникает качественно новое образование, которое не могло бы возникнуть при механическом сложении рельефа, климата, природных вод и т.д. Особое каче­ство геосистем - их способность продуцировать биомассу.

Своеобразным "продуктом" наземных геосистем и одним из ярких проявлений их целостности служит почва. Если бы сол­нечное тепло, вода, материнские породы и живые организмы не взаимодействовали между собой, то никакой почвы бы не было.

Целостность геосистемы проявляется в ее относительной ав­тономности и устойчивости к внешним воздействиям, в наличии объективных естественных границ, упорядоченности структуры, большей тесноте внутренних связей по сравнению с внешними.

Геосистемы относятся к категории открытых систем, это значит, что они пронизаны потоками вещества и энергии, связы­вающими их с внешней средой.

В геосистемах происходит непрерывный обмен и преобразо­вание вещества и энергии. Всю совокупность процессов пере­мещения, обмена и трансформации энергии, вещества, а также информации в геосистеме можно назвать ее функционированием. Функционирование геосистемы слагается из трансформации солнечной энергии, влагооборота, геохимического круговорота, биологического метаболизма и механического перемещения ма­териала под действием силы тяжести.

Структура геосистемы - сложное понятие. Ее определяют как пространственно-временную организацию или как взаимное расположение частей и способы их соединения.

Пространственный аспект структуры геосистемы состоит в упорядоченности взаимного расположения ее частей. Различают структуру вертикальную (или радиальную) и горизонтальную (или латеральную). Но понятие структуры предполагает не про­сто взаимное расположение составных частей, а также способы их соединения. Соответственно, различают две системы внут­ренних связей в ПТК - вертикальную, т.е. межкомпонентную, и горизонтальную, т.е. межсистемную.

Примеры вертикальных системообразующих связей (пото­ков) в геосистеме:

1) Выпадение атмосферных осадков и их фильтрация в поч­ву и грунтовые воды.

2) Взаимосвязь между содержанием химических элементов в почвах и почвенных растворах и в растениях, на них произра­стающих.

3) Осаждение различных взвесей на дне водоема.

Примеры горизонтальных потоков вещества в геосистеме:

1) Водный и твердый сток различных водотоков.

2) Эоловый перенос пыли, аэрозолей, спор, бактерий и т.д.

3) Механическая дифференциация твердого материала вдоль склона.

В понятие структуры геосистемы следует включить и опре­деленный закономерный набор ее состояний, ритмически сме­няющихся в пределах некоторого интервала времени (сезонные изменения). Этот отрезок времени называется характерным временем геосистемы и им является один год: минимальный промежуток, в течение которого можно наблюдать все типичные структурные элементы и состояния геосистемы.

Все пространственные и временные элементы структуры геосистемы составляют ее инвариант. Инвариант - это совокуп­ность устойчивых характерных черт системы, позволяющая от­личить данную систем от всех остальных. Еще короче можно сказать, что инвариант - это каркас или матрица ландшафта (А.Г.Исаченко).

Например, для Среднерусской возвышенности характерен тип урочищ карстовых воронок. Инвариантом этого типа урочиш является его диагностический признак - резко выраженная на местности замкнутая отрицательная форма рельефа в виде конусообразной воронки.

Эти карстовые воронки могут быть образованы в отложени­ях писчего мела или в известняках, могут быть облесены или быть покрыты луговой растительностью. В этих случаях мы имеемразные варианты или разновидности одного и того же инварианта - урочища карстовых воронок.

В процессе функционирования видовые варианты могут сменить друг друга - не заросшая растительностью меловая во­ронка трансформироваться в лугово-степную, а лугово-степная в лесную, инвариант же при этом (карстовая воронка как тако­вая) останется неизменным.

Но при определенных условиях наблюдается и смена инва­рианта. В результате заиления карстовая воронка в одном случае может превратиться в озеро, в другом - в неглубокую степную западину. Но эта смена инварианта означает и смену одного ти­па урочищ другим. У локальных геосистем размерности урочища или фации инвариантом чаще всего явля­ется литогенная основа.

Динамика геосистемы - изменения системы, которые имеют обратимый характер и не приводят к перестройке ее структуры. К динамике относят главным образом циклические изменения, происходящие в рамках одного инварианта (суточные, сезон­ные), а также восстановительные смены состояний, возникаю­щие после нарушения геосистемы внешними факторами (в т.ч. хозяйственной деятельностью человека). Динамические измене­ния говорят об определенной способности геосистемы возвра­щаться к исходному состоянию, т.е. об ее устойчивости. От ди­намики следует отличать эволюционные изменения геосистемы, т.е. развитие. Развитие - направленное (необратимое) измене­ние, приводящее к коренной перестройке структуры, т.е. к появ­лению новой геосистемы. Прогрессивное развитие присуще всем геосистемам. Перестройка локальных ПТК может происходить на глазах человека - зарастание озер, заболачивание лесов, воз­никновение оврагов, осушение болот и т.д.

В процессе своего развития ПТК проходят 3 фазы. Первая фаза - зарождения и становления - характеризуется приспособ­лением живого вещества к субстрату, причем воздействие биоты на субстрат невелико. Вторая фаза - активное и сильное воздей­ствие живого вещества на условия его местообитания. Третья фаза - глубокая трансформация субстрата, приводящая к появ­лению нового ПТК (по К.В. Пашкангу).

Кроме внутренних причин, на развитие ПТК влияют и внешние: космические, общеземные (тектоника, общая циркуля­ция атмосферы) и местные (влияние соседних ПТК). Совокупная деятельность внешних и внутренних факторов приводит в ко­нечном итоге к смене одного ПТК другим.

Большое влияние на ПТК стала оказывать человеческая дея­тельность. Это приводит к тому, что ПТК изменяются, появился даже термин природно-антропогенный комплекс (техногенный комплекс), в котором наряду с природными компонентами появ­ляется общество и явления, связанные с его деятельностью. В настоящее время ПТК нередко рассматривают как сложную сис­тему, состоящую из 2 подсистем: природной и антропогенной.

С развитием идей о воздействии человека на окружающую среду возникла концепция природно-производственной геосис­темы, где сопряженно изучаются природная и производственная составляющие в природно-антропогенных ландшафтах. Здесь человек рассматривается в социальной, культурной, экономиче­ской и техногенной сферах.

Экосистема и геосистема

Одна из особенностей современной географии - ее экологи­зация, особое внимание к изучению проблем взаимодействия че­ловека и природной среды.

Экосистема - любое сообщество живых существ и его среда обитания, объединенные в единое функциональное целое на ос­нове взаимозависимости между отдельными экологическими компонентами. Экосистемы изучаются экологией, входящей в состав дисциплин биологического цикла. Выделяют микроэкосистемы (кочка на болоте), мезоэкосистемы (луг, пруд, лес), макроэкосистемы (океан, континент), есть также глобальная экосистема - биосфера. Часто экосистема рассматривается как синоним биогеоценоза, хотя биогеоценоз - часть биосферы, од­нородная природная система функционально взаимосвязанных живых организмов с абиотической средой.

В результате активной хозяйственной деятельности общест­ва происходят значительные изменения экосистем и превраще­ние их в техногенные (осушенные болота, подтопленные земли, вырубленные леса).

Природная система, изучаемая географией, называется гео­системой - особого рода материальной системой состоящей из природных и социально-экономических компонентов, террито­рии.

Экосистема и геосистема имеют сходства и различия. Сход­ство состоит в одинаковом составе биотических и абиотических компонентов, входящих в обе эти системы.

Различия этих систем выражаются в характере связей. В гео­системе связи между компонентами равнозначные, т.е. в равной степени изучаются рельеф, климат, воды, почва, биота. В экоси­стеме заложена идея о принципиальном неравенстве компонен­тов, входящих в нее. В центре изучения экосистемы раститель­ные и животные сообщества и все связи в экосистеме изучаются по линии растительные и живые сообщества - абиотический компонент природы. Связи между абиотическими компонентами остаются вне поля зрения.

Другое отличие экосистемы от геосистемы состоит в том, что экосистема как бы безразмерна, т.е. не имеет строгого объе­ма. В экосистеме рассматривается и берлога медведя, нора лисы, водоем. При таком широком и неопределенном объеме некото­рые категории экосистем могут не совпадать с геосистемами.

Последнее различие может проявляться в том, что в геосис­теме в отличие от экосистемы появляются новые компоненты, такие как население, хозяйственные объекты и др.

Воздушные массы и климат.

Природные воды и сток.

Урочища и подурочища.

4. Географическая местность как самая крупная морфоло­гическая часть ландшафта.

Планетарный, региональный и локальный уровень геосистем.

Природные системы могут быть образованиями различной размерности, либо очень обширными, сложно устроенными, вплоть до ландшафтной оболочки, либо сравнительно незначи­тельными по площади и более однородными внутренне. Все природные геосистемы по своим размерам и сложности устрой­ства подразделяются на три уровня: планетарные, региональные и локальные.

К планетарному уровню геосистем относится географиче­ская оболочка в целом, материки, океаны и физико-географи­ческие пояса. Так, Шубаев в своей книге по общему землеведению дифференцирует географическую оболочку на материковые и океанские лучи: три материковых - Европейско-Африканский, Азиатско-Австралийский, Американский и три океанских - Ат­лантический, Индийский и Тихоокеанский. Далее он рассматри­вает географические пояса. Другие географы (Д.Л. Арманд, Ф.Н. Мильков) начинают планетарный уровень геосистем счи­тать с ландшафтной оболочки (сферы), далее идут географиче­ские пояса, материки, океаны. Геосистемы планетарного уровня являются сферой научных интересов общего землеведения.

Региональный уровень геосистем включает в себя физико-географические страны, области, провинции, у некоторых географов физико-географические пояса, зоны, подзоны. Все эти единицы изучаются в рамках курсов региональной физической географии и ландшафтоведения.

Локальный уровень геосистем включает в себя природные комплексы, как правило, приуроченные к мезо- и микроформам рельефа (оврагам, балкам, речным долинам) или их элементам (склонам, вершинам, днищам). Из иерархического ряда геосис­тем локального уровня выделяются фации, урочища и местно­сти. Эти геосистемы являются предметом изучения ландшафто­ведения, особенно его раздела, касающегося морфологии ландшафта.

Основным источником получения новой информации о ПТК являются полевые исследования, в центре которых находится ландшафт. Но конкретных индивидуальных ландшафтов на Зем­ле великое множество. По приблизительным подсчетам их об­щее количество должно выражаться пяти- или шестизначной цифрой. Что же сказать о местностях, урочищах, фациях! По­этому, как и всякая другая наука, география не может обойтись без классификации изучаемого объекта. В. настоящее время ши­роко принятой считается такая группировка геосистем, в кото­рой сверху вниз перечисляется несколько геосистемных таксо­нов (рангов) и каждый нижестоящий входит структурным элементом в вышестоящий. Такой способ упорядочивания объ­ектов называется иерархия (от греч. "служебная лестница").

Региональные геосистемы

(физико-географические провинции, области и страны)

Основным объектом изучения в курсе региональной физиче­ской географии является физико-географическая страна. Физико-географическая страна - это обширная часть материка, соответ­ствующая крупной тектонической структуре и достаточно еди­ная в орографическом отношении, характеризующаяся климати­ческим единством (но в широких пределах) - степенью континентальности климата, климатическим режимом, своеоб­разием спектра широтной зональности на равнинах. А в горах - системой типов высотной поясности. Страна занимает площадь в несколько сот тысяч или миллионов квадратных километров. Примерами физико-географических стран Северной Евразии являются Русская равнина. Уральская горная страна, Западно-Сибирская равнина, Альпийско-Карпатская горная страна. Все страны могут объеди­няться в две группы: горные и равнинные.

Следующей географической единицей в иерархии геосистем является физико-географическая область - часть физико-географической страны, обособившаяся главным образом в нео­ген-четвертичное время под влиянием тектонических движений, материковых оледенений, с однотипным рельефом и климатом и своеобразным проявлением горизонтальной зональности и вы­сотной поясности. Примерами физико-географических областей являются Мещерская низменность. Среднерусская возвышен­ность. Окско-Донская низменность, степная зона Русской рав­нины, зона тайги Западно-Сибирской равнины, Кузнецко – Алтайская область.

Далее при районировании территории выделяют физико-географическую провинцию - часть области, характеризующуюся общностью рельефа и геологического строения, а также био­климатическими особенностями. Обычно провинция совпадает с крупной орографической единицей: возвышенностью, низмен­ностью, группой горных хребтов и др. Примеры: Мещерская провинция смешанных лесов Русской равнины, лесостепная провинция Окско-Донской равнины, Салаиро – Кузнецкая провинция.

Физико-географический (ландшафтный) район - сравнитель­но крупная, геоморфологически и климатически обособленная часть провинции, в пределах которой сохраняются целостность и специфика ландшафтной структуры. Каждый район отличается определенным сочетанием форм мезорельефа с характерным для них микроклиматом, почвенными разностями и растительными сообществами. Район является низшей единицей регионального уровня дифференциации географической оболочки. Примеры: Кузнецкая котловина, Салаир, Горная Шория, Кузнецкий Алатау.

При анализе картографических материалов были вычислены примерные размеры геосистем разного уровня. В общем, чем выше иерархическая ступень геосистемы, тем больше ее пло­щадь (табл. 2).

Таблица 2

Примерные размеры геосистем различных рангов на равнинных территориях

Вертикальную мощность геосистем В.Б. Сочава оце­нивает следующими величинами:

Фация - 0,02 - 0,05 км

Ландшафт -1.5- 2,0 км

Провинция - 3,0 - 5,0 км

Физико-географический пояс - 8,0 - 18,0 км

Но в таких оценках много неопределенного, т.к. нет ком­плексных данных и даже теоретически достаточно четко разра­ботанных критериев для установления как верхней, так и ниж­ней границ геосистем разных иерархических уровней.

Ландшафтная зональность.

3. Географическая секторность и ее влияние на региональ­ные ландшафтные структуры.

4. Высотная поясность как фактор ландшафтной диффе­ренциации.

I. Эрозионно-денудационные расчлененные низкогорья с широкими плоскими водоразделами, куполовидными вершинами или отдельными уплощенными увалами с темнохвойными и смешанными лесами на горно-лесных бурых, реже дерново-подзолистых почвах.

24. Темнохвойные и смешанные леса на горно-лесных дерново-подзолистых, подзолистых и бурых почвах.

25. Темнохвойными лесами на горно-лесных бурых, реже дерново-подзолистых почвах.

II. Поверхности водораздельные с широкими выпуклыми и гребневидными водоразделами, со скалами, вершинами с редкостойными смешанными (пихтово-кедрово-мелколиственными) лесами на горно-лесных бурых почвах.

26. пихтово-кедровые, березово-кедровые леса на горно-лесных бурых почвах.

27. кедрово-пихтовые леса с березой на горно-лесных бурых и горных дерново-подзолистых почвах.

Д. Речные долины.

I. Террасированные долины сложенные песчано-галечниково-валунным, суглинисто-гравийно-галечным материалом с согровыми и ивово-тополе­выми лесами, чередующимися с пойменными лугами, кустарниками и бо­лотами на аллювиально-луговых и болотных почвах.

28. лиственнично-еловые леса на торфянисто-глеевых почвах, в сочетании с заболоченными березовыми, елово-березовыми лесами (сограми) на торфяно-глеевых, перегнойно-глеевых почвах.

29. сочетание мелколиственно-хвойных лесов, болот, кустарниковых за­рослей, лугов на дерново-луговых, торфянисто-перегнойных, местами торфяно-глеевых почвах.

30. разнотравно-злаковые луга, чередующиеся с ивовыми и тополевыми лесами на аллювиальных дерновых и луговых почвах.

31. травяные, моховые болота с сочетанием заболоченных лесов на пере­гнойно-торфянистых почвах.

32. Граница Кемеровской области

33. Граница ландшафтов

Среднегорные экзарационные и эрозионно-денудацион­ные ландшафты.

Гляциальные ландшафты в Алатауско-Шорском нагорье занимают относительно небольшие площади. В этом горном районе обнаружен 91 ледник общей площадью 6,79 км 2 . Ареал распространения ледников простирается от горы Большой Таскыл на севере до Терень-Казырского хребта на юге Кузнецкого Алатау в пределах Тегир-Тышского горного массива. Ледники располагаются группами, образуя отдельные очаги оледенения, которые, в свою очередь, можно объединить в районы. Северный – ледники у горы Большой Таскыл общей площадью 0,04 км 2 . Центральный – ледники у горы Крестовая, горы Средний Каным, горы Большой Каным, горы Чексу общей площадью 2,65 км 2 . Южный – ледники, лежащие к северу и югу от горного массива Тигиртиш общей площадью 4,1 км 2 .

Основная физико-географическая особенность Кузнецкого Алатау – чрезвычайно низкий гипсометрический уровень размещения гляциальных ландшафтов. Большинство из них расположено на высоте 1400-1450 м. некоторые ледники оканчиваются на высоте 1200-1250 м. В южном районе отдельные ледники спускаются до 1340-1380 м. Наиболее низко залегают присклоновые ледники. Некоторые из них располагаются в пределах верхней границы леса. Ледники Кузнецкого Алатау лежат ниже, чем в других внутриконтинентальных горных районах северного полушария на той же широте.

Определяющий фактор существования гляциальных ландшафтов Кузнецкого Алатау – ветровое перераспределение и метелевая концентрация снега на подветренных склонах гор. Ледники занимают подветренные уступы нагорных террас, подветренные склоны за обширными площадками водоразделов и платообразных вершин, формируются в карах и на затененных стенах, у подножия крутых склонов и в эрозионно-нивальных ложбинах. В Кузнецком Алатау ледники не спускаются в долины, а располагаются на склонах, поэтому наиболее распространенный тип ледников в этом районе – присклоновый.

Существование современных ледников на Кузнецком Алатау объясняется совокупностью благоприятных для оледенения климатических и орографических факт

ЛЕКЦИЯ 11

БИОСФЕРА. ПОНЯТИЕ О ГЕОГРАФИЧЕСКОМ ЛАНДШАФТЕ.

Учение В.И. Вернадского о биосфере. Биосфера, ее границы, состав. Биостром. Биологический круговорот. Понятие о географическом ландшафте. Природные и антропогенные ландшафты.

Биосфера – оболочка планеты, населенная живым веществом. Живое вещество одно из самых древних известных на Земле природных тел. В химическом строении биосферы главная роль принадлежит кислороду, углероду и водороду, составляющим по весу 96,5% живого вещества, а также азоту, фосфору и сере, которые называются биофильными.

Понятие биосферы появилось в биологии в 18 в., однако первоначально оно имело совсем иной смысл, чем теперь. Биосферой именовали небольшие гипотетические глобулы (ядра органического вещества), которые якобы составляют основу всех организмов. К середине 19 ст., в биологии уточняются позиции научных представлений о реальных органических клетках, и термин «биосфера» утрачивает свой прежний смысл. К идее биосферы в ее современной трактовке пришел Ж.-Б. Ламарк (1744-1829), основатель первой целостной концепции эволюции живой природы, однако данный термин он не использовал. Впервые в близком к современному смысле понятие «биосфера» ввел австрийский геолог Э. Зюсс, который в книге «Происхождение Альп» (1875) определил ее как особую, образуемую организмами оболочку Земли. В настоящее время для обозначения этой оболочки используются понятия «биота», «биос», «живое вещество», а понятие «биосфера» трактуется так, как его толковал академик В.И. Вернадский (1863-1945). Основной труд В.И. Вернадского «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения» был опубликован после его смерти.

Целостное учение о биосфере представлено в его ставшей классической работе «Биосфера» (1926). В.И. Вернадский определил биосферу как особую охваченную жизнью оболочку Земли . В физико-химическом составе биосферы В.И. Вернадский выделяет следующие компоненты:

-живое вещество – совокупность всех живых организмов;

-косное вещество – неживые тела или явления (газы атмосферы, горные породы магматического, неорганического происхождения и т.п.);

-биокосное вещество – разнородные природные тела (почвы, поверхностные воды и т.д.);

-биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живых организмов (гумус почвы, каменный уголь, торф, нефть, сланцы и т.п.);

-радиоактивное вещество (образуется в результате распада радиоактивных элементов радия, урана, тория и т. д.);

-рассеянные атомы (химические элементы, находящиеся в земной коре в рассеянном состоянии);

-вещество органического происхождения (космическая пыль метеориты).

Учение В.И. Вернадского нацеливало на изучение живых, косных и биокосных тел в их неразрывном единстве, что сыграло значительную роль в подготовке естествоиспытателей к целостному восприятию природных систем.

С учетом современных представлений, биосфера включает оболочку Земли, которая содержит всю совокупность живых организмов и часть вещества планеты, находящуюся в непрерывном обмене с этими организмами. Иными словами биосфера – это область активной жизни, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние горизонты литосферы.

Структура биосферы представляет собой совокупность газообразной, водной и твердой оболочек планеты и живого вещества, их населяющего. Масса биосферы составляет приблизительно 0,05% массы Земли, а ее объем – 0,4% объема планеты. Границы биосферы определяет распространение в ней живых организмов. Несмотря на различную концентрацию и разнообразие живого вещества в разных районах земного шара, считается, что горизонтальных границ биосфера не имеет. Верхняя же вертикальная граница существования жизни обусловлена не столько низкими температурами, сколько губительным действием ультрафиолетовой радиации и космического излучения солнечного и галактического происхождения, от которого живое вещество планеты защищено озоновым экраном. Максимальная концентрация молекул озона (трехатомного кислорода) приходится на высоту 20-25 км, где толщина озонового слоя составляет 2,5-3 км. Озон интенсивно поглощает радиацию на участке солнечного спектра с длиной волны менее 0,29 мкм.

Поскольку граница биосферы обусловлена полем существования жизни, где возможно размножение, то она совпадает с границей тропосферы (нижнего слоя атмосферы), высота которой от 8 км над полюсами до 18 км над экватором Земли. Однако в тропосфере происходит лишь перемещение живых организмов, а весь цикл своего развития, включая размножение, они осуществляют в литосфере, гидросфере и на границе этих сред с атмосферой (только споры и бактерии заносятся на высоту до 20 км, в толще литосферы на глубине 4,5 км в скважинах найдены только анаэробные бактерии).

В состав биосферы полностью входит вся гидросфера (океаны, моря, озера, реки, подземные воды, ледники), мощность которой составляет 11 км. Наибольшая концентрация жизни сосредоточена до глубины 200 м, в так называемой эвфотической зоне , куда проникает солнечный свет и возможен фотосинтез. Глубже начинается дисфотическая зона , где царит темнота и отсутствуют фотосинтезирующие растения, но активно перемещаются представители животного мира, непрерывным потоком опускаются на дно отмершие растения и останки животных.

Нижняя граница биосферы в пределах литосферы лежит в среднем на глубине 3 км от поверхности суши и 0,5 км ниже дна океана (верхний слой земной коры с давлением 4 х 10 7 Па и температурой 100 0 С).

Возникновение жизни и биосферы представляет собой крупнейшую проблему современного естествознания. Можно говорить о двух гипотезах – о возникновении (самозарождении) жизни и о появлении жизни из космоса.

Согласно первой гипотезе о самозарождении жизни на Земле на поверхности безжизненной планеты происходил медленный абиогенный синтез органических веществ, которые образовались из вулканических газов при разрядах молний. Примитивные организмы сформировались из белковых структур в конце раннего архея, около 3 млрд. лет назад. Первые одноклеточные организмы, способные к фотосинтезу, возникли около 2,7 млрд. лет назад, а первые многоклеточные – не менее чем на 1 млрд. лет позже. В условиях отсутствия озонового экрана жизнь могла развиваться только в прибрежных частях морей и внутренних водоемах, на дно которых проникал солнечный свет. Из органических соединений возникали многомолекулярные системы, взаимодействующие со средой, благодаря эволюции они приобретали свойства живых организмов.

Сейчас на первое место вышла космохимическая гипотеза происхождения жизни в пределах Солнечной системы (теория панспермии). Есть данные, свидетельствующие о том, что жизнь существовала на Земле намного раньше, чем 3 млрд. лет (по А.И. Опарину). Наиболее древним участком земной коры является комплекс Исуа в Западной Гренландии, возраст которого не менее 3,8 млрд. лет. В горных породах Исуа обнаружены явные следы геохимического характера, указывающие на присутствие биосферы с фотоавтотрофными организмами, следовательно, на существование жизни в это время. Однако автотрофным организмам должны предшествовать гетеротрофные, как более примитивные, поэтому начало жизни отодвигается за пределы даты в 4 млрд. лет, т.е., возможно, что жизнь на Земле существует столько же времени, сколько и сама планета. Получены данные, указывающие на существование жизни в космических условиях – обнаружены органические соединения в метеоритах и осколках астероидов, исследованиями подтверждено их биогенное происхождение.. вероятно, образование органических соединений в Солнечной системе на ранних стадиях ее эволюции было типичным и массовым явлением.

Длительное время жизнь размещалась по планете «пятнами», «пленка жизни» была прерывистой. Широкому и быстрому распространению жизни на Земле способствовали удивительная приспособляемость организмов к среде, разнообразие видов и поразительные потенциальные возможности размножения. Разнообразие видов живых организмов обеспечило заполнение всех экологических ниш. Микроорганизмы найдены в промерзающих почвах и в воде с температурой 100 0 С, они переносят большую концентрацию кислот, существуют в щелочной среде, микроорганизмы найдены в теплоносителях атомных реакторов.

Биостром . На границе атмо-, гидро- и литосферы сконцентрирована наибольшая масса живого вещества планеты, и эта земная оболочка названа биостромом (биогеосферой), или пленкой жизни. Только в ее пределах возможны жизнедеятельность и существование человека. Синонимами биогеосферы являются «эпигенема» (Р.И. Аболин), «витасфера» - сфера жизни (А.Н. Тюрюканов и В.Д. Александров), «биостром», «фитогеосфера» (Е.М. Лавренко), «фитосфера» (В.Б. Сочава), «биогеоценотический покров» (В.Н. Сукачев) и другие близкие по содержанию термины.

В структурном отношении биостром слагается из фитострома, зоострома и микробиострома. Зоостром в создании органического вещества не участвует. Роль микробиостврома в этом процессе невелика и осуществляется с помощью некоторых, в основном водных, фотосинтезирующих бактерий, хемосинтезирующих бактерий (растущих за счет химического окисления неорганического вещества) и сероводородоокисляющих бактерий (обитают в гидротермальных источниках или вблизи их на разных глубинах Океана, включая абиссаль). Основным продуцентом, создателем первичного органического вещества, был и остается фитостром. Он создает его в процессе фотосинтеза в дневные часы, закрепляя в себе в форме потенциальной энергии пищи часть энергии солнечного света.

В.И. Вернадский выделил две формы концентрации живого вещества: жизненные пленки и сгущения жизни. Жизненные пленки, занимающие огромные пространства, приурочены к границам раздела фаз. В частности, отличительной особенностью океанического биострома является наличие в нем двух пленок жизни: водно-поверхностной (эвфотической или планктонной) и донной . Планктонная пленка приурочена к эвфотической зоне Мирового океана, границе соприкосновения атмосферы и гидросферы, где с помощью фтосинтеза фитопланктон создает органическое вещество – пищу для подавляющей части организмов на всех глубинах океана. Донная пленка жизни занимает дно (бенталь) океана (заселен бентосом), находится на разделе жидкой и твердой фаз вещества. Водно-поверхностный и донный слои биострома вблизи берегов, на мелководье, смыкаются, образуя здесь единый океанический биостром, отличающийся в равной мере богатым и разнообразным планктоном и бентосом.

На суше существуют две пленки жизни – наземная и почвенная . Наземная пленка (наземный биостром) находится на поверхности почвы и полностью включает растительный покров (фитостром) и животное население суши (зоостром и микробиостром). Почвенная пленка приурочена к тонкому поверхностному слою литосферы, преобразованному почвообразующими процессами. С позиций анализа структурных частей ГО почва представляет верхний преобразованный биостромом слой современной коры выветривания. Она – вместилище подземной части биострома, место сосредоточения корневых систем и среда обитания богатой и разнообразной фауны – от крота и слепыша, до множества беспозвоночных и микроорганизмов. На суше пленки жизни имеют непосредственный контакт, и резкой границы между ними не существует.

Живое вещество в биосфере распределено неравномерно не только по вертикали, но и по площади, образуя сгущения жизни. На суше такими сгущениями жизни являются леса, болота, поймы рек и озера; в океане выделяют следующие типы сгущения жизни: прибрежное (возникает там, где перекрываются планктонная и донная пленки жизни – побережье, шельф и эстуарии рек); саргассовое (приурочено к участкам океана, занятым бурой водорослью саргассум); рифтовое (массовое мелководное поселение коралловых полипов и других морских организмов с твердым известняковым скелетом – Большой Барьерный риф в Тихом океане); апвеллинговое (образовано там, где ветры отгоняют теплую поверхностную воду от берегового склона в субтропических и тропических широтах, в результате чего на поверхность поднимается холодная глубинная вода, богатая биогенными элементами; чаще всего наблюдается у западных берегов континентов); абиссальное рифтовое (оазисы небольших размеров в глубоководных желобах и вне их, населенные рифтиями, полихетами, двухстворчатыми моллюсками, слепыми крабами и рыбами при полном отсутствии растений – открыто к северо-востоку от Галапагосских островов, на глубине 2450 м).

Функции живого вещества в биосфере. Суммарная биомасса живого вещества биосферы составляет 2-3 трл. т, причем 98% ее – это биомасса наземных растений. Биосферу населяют около 1 500 000 видов животных и 500 000 (350 000 – растений и 1 700 000 – животных по Ф.Н. Мильков, 1990) видов растений (Г.В. Войткевич, В.А. Вронский, 1989). В процессах самоорганизации биосферы живое вещество играет ведущую роль и выполняет следующие функции:

Энергетическую – перераспределение солнечной энергии между компонентами биосферы;

Средообразующую (газовую) – в процессе жизнедеятельности живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, метан и др.; живые организмы участвуют в миграциях газов и их превращениях; делятся на кислородно-диоксидуглеродную, диоксидуглеродную, азотную, углеводородную, озонную и пероксидводородную),

Концентрационную – извлечение и накопление живыми организмами биогенных элементов (кислорода, углерода, водорода, азота, натрия, магния, калия, алюминия, серы и др.) в концентрациях, в сотни тысяч раз превышающих их содержание в окружающей среде (в углях содержание углерода больше, чем в среднем для земной коры; в кораллах концентрируются карбонаты, формируется органогенный известняк; в диатомовых водорослях концентрируется кремний, в водорослях ламинариях – йод);

Деструктивную (проявляется в минерализации органического вещества);

Окислительно-восстановительную (заключается в химическом превращении веществ биосферы);

Биохимическую (связана с жизнедеятельностью живых организмов – их питанием, дыханием, размножением, смертью и последующим разрушением тел; в результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем, после отмирания, в косное)

Биогеохимическая деятельность человечества (приводит к видоизменению всей планеты).

Водная функция живого вещества в биосфере связана с биогенным круговоротом воды, имеющим важное значение в круговороте воды на планете.

Выполняя перечисленные функции, живое вещество адаптируется к окружающей среде и приспосабливает её к своим биологическим (а если речь идёт о человеке, то и социальным) потребностям. При этом живое вещество и среда его обитания развиваются как единое целое, однако контроль над состоянием среды осуществляют живые организмы.

Процесс создания органического вещества в биосфере происходит одновременно с противоположными процессами потребления и разложения его гетеротрофными организмами на исходные минеральные соединения (воду, углекислый газ и др.). Так осуществляется круговорот органического вещества в биосфере при участии всех населяющих ее организмов, получивший название малого , или биологического (биотического), круговорота веществ в отличие от вызываемого солнечной энергией большого, или геологического, круговорота , наиболее ярко проявляющегося в круговороте воды и циркуляции атмосферы. Большой круговорот происходит на протяжении всего геологического развития Земли и выражается в переносе воздушных масс, продуктов выветривания, воды, растворенных минеральных соединений, загрязняющих веществ, в том числе радиоактивных.

Малый (биологический) круговорот начинается с возникновения органического вещества в результате фотосинтеза зеленых растений, то есть образования живого вещества из углекислого газа, воды и простых минеральных соединений с использованием лучистой энергии Солнца. Фотосинтез осуществляется наземными растениями, пресноводными водорослями и океаническим фитопланктоном. Образовавшиеся в листе органические вещества перемещаются в стебли и корни, где уже в синтез включаются поступившие из почвы минеральные соединения – соли азота, серы, калия, кальция, фосфора. Растения (продуценты ) извлекают из почвы в растворенном виде серу, фосфор, медь, цинк и другие элементы. Растительноядные животные (консументы первого порядка ) поглощают соединения этих элементов в виде пищи растительного происхождения. Хищники (консументы второго порядка ) питаются растительноядными животными, потребляя пищу более сложного состава, включая белки, жиры, аминокислоты и т.д. Останки животных и отмершие растения перерабатываются насекомыми, грибами, бактериями (редуцентами ), превращаясь в минеральные и простейшие органические соединения, поступающие в почву и вновь потребляемые растениями. Так начинается новый виток биологического круговорота.

В отличие от большого круговорота малый имеет разную продолжительность: различают сезонные, годовые, многолетние и вековые малые круговороты. Биологические круговороты вещества не замкнуты. При отмирании органического вещества в почву возвращаются не только те элементы, которые из нее забирались, но и новые, образованные самим растением. Некоторые вещества надолго выходят из круговоротов, задерживаясь в почве или образуя осадочные горные породы.

Образование и разрушение органического вещества – противоположные, но неотделимые друг от друга процессы. Ускорение или отсутствие одного из них неизбежно приведет к исчезновению жизни. Если будет происходить только накопление органического вещества, то атмосфера вскоре лишится углекислого газа, литосфера – фосфора, серы, калия. Следовательно, фотосинтез прекратится, и растения погибнут. С другой стороны, если увеличится скорость разложения, все органическое вещество быстро разложится до минеральных соединений и жизнь прекратится.

Понятие биогеохимического цикла. Обмен веществом и энергией, осуществляющийся между различными структурными частями биосферы и определяющийся жизнедеятельностью микроорганизмов, называется биогеохимическим циклом. Именно с введением В.И. Вернадским понятия «биогеохимический цикл» перестало существовать представление о круговороте веществ как о замкнутой системе. Все биогеохимические циклы составляют современную динамическую основу существования жизни, взаимосвязаны друг с другом и каждый из них играет свойственную ему роль в эволюции биосферы.

Отдельные циклические процессы, слагающие общий круговорот веществ в биосфере, не являются полностью обратимыми. Одна часть веществ в повторяющихся процессах превращения и миграции рассеивается или связывается в новых системах, другая возвращается в круговорот, но уже с новыми качественными и количественными признаками. Часть веществ может также извлекаться из круговорота, перемещаясь вследствие физико-геологических процессов в нижние горизонты литосферы или рассеиваясь в космическом пространстве. Продолжительность циклов круговорота тех или иных веществ чрезвычайно различна. Время, достаточное для полного оборота углекислого газа атмосферы через фотосинтез, составляет около 300 лет, кислорода атмосферы тоже через фотосинтез – 2000 – 2500, воды через испарение – около 1 млн. лет.

В большом и малом круговоротах участвует множество химических элементов и их соединений, но важнейшими из них являются те, которые определяют современный этап развития биосферы, связанный с хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся круговороты углерода, серы и азота (их оксиды – главнейшие загрязнители атмосферы), а также фосфора (фосфаты – главный загрязнитель вод суши). Большое значение имеют круговороты токсичных элементов – ртути (загрязнитель пищевых продуктов) и свинца (компонент бензина).

Вмешательство человека в природные круговороты приводит к серьезным изменениям в состоянии биосферы. Возвращаясь к учению В.И. Вернадского, необходимо отметить, что он оценил появление человека на Земле как огромный шаг в эволюции планеты. Ученый считал, что с возникновением человека и развитием его производственной деятельности человечество становится основным геологическим фактором всех происходящих в биосфере планеты изменений, приобретающих глобальный характер: «Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой». Дальнейшее неконтролируемое развитие деятельности людей таит в себе большую опасность и потому, считал В.И. Вернадский, биосфера должна постепенно превращаться в ноосферу , или сферу разума (от греческих ноос – разум, сфериа – шар).

Основателями концепции ноосферы можно считать трех ученых – видного французского математика, антрополога и палеонтолога Э. Леруа (1870-1954), французского теолога, палеонтолога и философа П. Тейяра де Шардена (1881-1955) и выдающегося российского ученого естествоиспытателя В.И. Вернадского.

Под понятием «ноосфера» В.И. Вернадский подразумевал высшую форму развития биосферы, определяемую гармонично существующими процессами развития общества и природы. Учение Вернадского утверждает принцип совместной эволюции человечества и природной среды (сейчас этот процесс называют коэволюцией), нацеливает на поиск практических путей обеспечения общественно-природного равновесия.

Понятие «ноосфера» отражает будущее состояние рационально организованной природы, новый этап развития биосферы, эпоху ноосферы, когда дальнейшая эволюция планеты будет направляться разумом в целях обеспечения необходимой гармонии в сосуществовании природы и общества.

Качественные отличия ГО ноосферного этапа развития:

Оболочка характеризуется разнообразием вещественного состава, первичное вещество преобразовывается, возникают новые почвы, породы и минералы, культурные растения и животные;

Возрастает количество механически извлекаемого материала литосферы, оно уже превышает массу материала, выносимого речным стоком;

Происходит массовое потребление продуктов фотосинтеза прошлых геологических эпох, преимущественно в энергетических целях; в ноосфере начинается уменьшение содержания кислорода и увеличение углекислого газа, среднегодовая температура планеты увеличивается (примерно на 1-1,5 0), что обуславливает разогрев планеты;

Присутствуют различные виды энергий, используются ядерная и термоядерная энергия;

В пределах ноосферы наблюдается тесное взаимодействие всех компонентов, приводящее к созданию новых систем: природно-территориальных и антропогенных;

В ноосфере проявляется разумная деятельность человека, благодаря появлению разума возникает общество (совокупность индивидуумов, личностей, способных к совместному труду);

Ноосфера выходит за пределы биосферы в связи с огромным прогрессом НТР: появляется космонавтика, обеспечивающая выход человека за пределы планеты.

Таким образом, биосфера – развивающееся образование, причём в процессе его развития можно выделить следующие этапы:

собственно биосфера (воздействие человека на природную среду не приобрело глобального масштаба);

биотехносфера – биосфера сегодняшнего дня, результат длительного преобразующего влияния технически вооружённого человеческого общества на природу Земли;

ноосфера – состояние биосферы, характеризующееся гармонией и единством природы и общества на основе позитивной и созидательной научной мысли.

Дифференциация ГО. Природный комплекс. Понятие о географическом ландшафте.

Дифференциация ГО – разделения единого планетарного комплекса на объективно существующие природные комплексы разного ранга. Дифференциация зависит от зональных и азональных причин.

Природный комплекс (ПК) – саморегулируемая и самовоспроизводимая система взаимосвязанных компонентов и комплексов более низкого ранга (определение Ф.Н. Милькова). Природные комплексы делятся на природно-территориальные (ПТК) и природно-аквальные (ПАК). Наиболее изучены ПТК суши. ПК характеризуется относительно однородным участком поверхности, единство которого обусловлено географическим положением, единой историей развития, происходящими в его пределах природными процессами.

Все ПК образованы взаимодействием компонентов: горные породы, вода, воздух, растения, животные, почвы. Роль компонентов в ПК учеными оценивается по-разному. Н.А. Солнцев отводит литогенной основе (комплекс геолого-геоморфологических особенностей изучаемой территории, включая стратиграфию, литологию горных пород, тектонику, рельеф) роль ведущего фактора в формировании и устойчивости ПК. Впервые мысль о равнозначности всех компонентов была высказана В.В. Докучаевым, применительно к почве. Ученый считал, что почва есть результат взаимной деятельности климата, растительности, животных, грунтов.

ПК по своим размерам и сложности подразделяются на планетарные (ГО), региональные (материки, физико-географические страны и области, географические пояса и зоны), локальные (приурочены к мезо- и микроформам рельефа – оврагам, речным долинам, моренным холмам).

Основной единицей в ландшафтоведении предлагается считать ландшафт, т.е. такой полный ПТК, в структуре которого непосредственно участвуют все основные компоненты, начиная с земной коры и заканчивая животными, населяющими данный ПТК.

Термин «ландшафт имеет» международное признание. Он взят из немецкого языка (Land – земля и schaft – взаимосвязь).

В научную литературу термин ландшафт был введен в 1805 г. немецким ученым А. Гоммейером. Под ландшафтом он подразумевал совокупность обозреваемых из одной точки местностей, заключенных между ближайшими горами, лесами и другими частями земли. В нашей стране развитие ландшафтоведения связано с трудами выдающихся географов Л.С. Берга, А.А. Григорьева, С.В. Калесника, Ф.Н. Милькова и др.

Известны три трактовки географического ландшафта.

Ландшафт – территориально ограниченный участок земной поверхности, характеризующийся генетическим единством и тесной взаимосвязью слагающих его компонентов (А.А. Григорьев, Н.А. Солнцев. С.В. Калесник, А.Г. Исаченко).

Ландшафт – обобщенное типологическое понятие физико-географических комплексов. Эта точка зрения развивалась в трудах Б.Б. Полынова Н.А. Гвоздецкого. В одну типологическую единицу включаются территориально разрозненные, но сходные относительно однородные комплексы. Ландшафт характеризуется однотипной растительностью, увлажнением, но территориально может находиться на разных континентах (ландшафт степей существует на разных материках в Северной Америке и Евразии).

Предметом физической географии является географическая оболочка, или ландшафтная сфера, поскольку она представляет собой полый шар (точнее эллипсоид вращения), а ландшафтная — потому, что она состоит из ландшафтов или из ландшафта, понимаемого как совокупность земной коры, водной оболочки (гидросферы), нижней части воздушной оболочки (тропосферы) и населяющих их организмов. Географическая оболочка обладает большой степенью единства; она получает энергию как от Солнца, так и из внутриземных источников — радиоактивных элементов, содержащихся в земной коре. Все виды вещества и энергии проникают друг в друга и взаимодействуют. Жизнь в ее естественных проявлениях (поэтому космонавты — не в счет) возможна на Земле только в пределах географической оболочки, только она одна отличается означенными выше свойствами, а другие сферы Земли, лежащие как внутри ее, так и снаружи, ими не обладают.

Географическая оболочка (ландшафтная сфера) — очень тонкая пленка, но значение ее для человека неизмеримо велико. Он в ней родился, совершенствовался, достиг почетного звания «царя природы» и еще сравнительно до недавнего времени никогда не выходил из ее пределов. Поэтому естественно, что ландшафтную сферу люди должны знать особенно хорошо и посвящают ей особую науку — ф и з и ч е с к у ю географию. Они должны знать ее всю целиком, в основных ее проявлениях, в общих закономерностях, разнообразии, всех местных сочетаний условий, всех форм, которые она принимает, т. е., все типы ландшафта. Поэтому физическая география и делится на две части — общее землеведение и ландшафтоведение.

Границу между двумя частями физической географии нельзя провести точно, есть промежуточные области науки, которые можно отнести как к одной, так и к другой.

Общее землеведение и ландшафтоведение— это и есть то ядро физической географии, которое осталось после отделения от "нее частных или отраслевых наук.

Д.Л. Арманд (1968) понимал недоумение геологов о том, как геологию, имеющую бóльшее значение для народного хозяйства, чем все вместе взятые географические науки, записать в географические науки. Действительно, практическое значение геологии очень значимо и она может быть самостоятельной наукой, но по законам логики и систематики она все же остается наукой географической, поскольку изучает земную кору, а земная кора — одна из четырех геосфер, входящих в ландшафтную сферу (географическую оболочку) и является предметом физической географии. Купить лодки надувные , каркасные и всё необходимое оборудование для лодок, вы сможете на сайте moto-mir.ru. Также же имеется возможность выбора техники бывшего употребления.

Также объяснимо и возможное недоумение со стороны географов-стравоведов (или «физических страноведов»). Их науки вообще нет в этой схеме. Описывая «страны», т. е. государства, или их административные части, они вынуждены укладываться в границы, чуждые природе, искусственные, постоянно меняющиеся. Они делают полезное дело для учебного процесса, для справочных изданий, для туризма, где настоятельно необходимы описания именно в государственных границах. Но сделать научные обобщения применительно к какой-либо стране, разделяющей на части горы и равнины, среди которых она расположена, — это нелогично, исходя из общности развития компонентов географической среды. Иначе обстоит дело в экономической географии. С точки зрения экономико-географа, государственные границы представляют собой реальные рубежи различных экономических систем. Поэтому экономическое страноведение безусловно является закономерной отраслью науки.

Требует ясности также и вопрос о внешних границах физической географии, собственно — о ее «спорных» границах с геофизикой и геохимией. Во-первых, с пространственной точки зрения эти науки изучают весь земной шар, простирающийся и во вне и внутрь неизмеримо дальше тонкого слоя, на который распространяется физическая география. Во-вторых, в пределах этого слоя физическая география рассматривает как живую, так и мертвую природу, в то время как геофизика и геохимия в основном ограничиваются последней. В-третьих, геофизика и в меньшей степени геохимия соответственно изучают общие физические и химические явления независимо от места и времени, в которых они проявились, а физическая география интересуется именно данным местом и временем и особым отпечатком, который накладывают на них конкретные сочетания местных условий. Конечно, находятся геофизики и геохимики, которые, переходя границу, разрабатывают чисто географические проблемы, за что мы, географы, должны быть им только благодарны. В принципе так же (за исключением первого пункта) решается и вопрос о границе географии и биологии. Только, разумеется, биология решает исключительно вопросы живой и неживой природы совместно.

В ряде наук, изучающих вложенные друг в друга материальные системы, физическая география твердо нашла свое место. Этот ряд (разделяя астрономию на три науки, из которых она состоит) имеет следующий вид:

Не раз ставился вопрос о принятии в состав географических наук астрогеографию (или планетологию). Оба эти названия по Д.Л. Арманду (1988) неудачны. Первое потому, что речь вовсе не о звездах, второе — потому, что планетологией разумно назвать науку, аналогичную геологии, изучающую недра, твердые тела планет. А науку, аналогичную географии, следовало бы назвать «планетографией», памятуя при этом, что ее задачи не сводятся к одному лишь описанию, но к всестороннему изучению ландшафтных сфер планет, так же как задачи географий давно уже не сводятся к описанию Земли.

Планетография распадается на лунографию, марсографию и т. д., хотя почему-то их называют селенологией, ареологией и т. д., применяя греческие названия к планетам, которые на европейских языках носят названия, происходящие от латинских корней. Но как бы они ни назывались, изучение ландшафтных сфер планет —это такая грандиозная задача, что она, конечно, заслуживает быть выделенной в отдельную науку. Хотя, несомненно, именно географы будут первыми поставщиками кадров лунографов, по крайней мере до тех пор, пока в наших вузах не будут созданы лунографические факультеты.

Несомненно также, что и краеведение имеет отношение ко всем отраслям географии, но также оно имеет отношение и к этнографии, истории, археологии. Такой широкий фронт интересов мешает ему подняться до уровня настоящей науки, сохраняя за ним очень важное «звание» общественного движения и очень нужную задачу популяризации знаний. Участие в краеведческом движении, в его географической части — прекрасная прикладная область работы географов.

Не смотря на общность характеристик, различие между географической оболочкой и ландшафтной сферой существует.

Географическая оболочка представляет сравнительно мощную (20-35 км) зону взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, атмосферы и гидросферы, характеризующуюся проявлениями органической жизни. Изучением географической оболочки Земли, её структуры и развития занимается физическая география. Ландшафтная сфера — это ограниченная по вертикали (от нескольких до 200-300 м) зона прямого соприкосновения и активного взаимодействия литосферы, атмосферу и гидросферы, совпадающая с биологическим фокусом географической оболочки. На океанах ландшафтная сфера приобретает двухъярусное строение. Изучением ландшафтной сферы Земли занимается особая наука — ландшафтоведение. Ландшафтоведение принадлежит к числу частных физико-географических наук, аналогичных геоморфологии, климатологии и гидрологии, и не является синонимом региональной географии.

Географическая среда — та часть ландшафтной оболочки Земли, внутри которой возникла и развивается жизнь человеческого общества (Анучин, 1960).

Элементы взаимопроникновения и взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы, как и проявления органической жизни, свойственны всей толще географической оболочки, однако непосредственное, прямое соприкосновение их, сопровождающееся вспышкой жизненных процессов, присуще только одной ландшафтной сфере.

Ландшафтная сфера — это совокупность ландшафтных комплексов, выстилающих сушу и океаны. В отличие от географической оболочки, ландшафтная сфера имеет небольшую мощность — не свыше нескольких сот метров. В ландшафтную сферу входят: современная кора выветривания, почва, растительность, животные организмы и приземные слои воздуха. В результате прямого соприкосновения и активного взаимодействия атмосферы, литосферы и гидросферы здесь образуются специфические природные комплексы - ландшафты.

Мощность ландшафтной сферы Земли оценивается по-разному, но едино мнение, что она возрастает от полюсов к экватору. С одной точки зрения, В тундре и арктических пустынях ее мощность в среднем не выходит за пределы 5-10 м под влажными гилеями, где идет на глубину 50-60 м, а над поверхностью почвы на такую же высоту и более поднимается древесный полог, мощность ландшафтной сферы достигает 100- 150 м. В этом возрастании мощности от полюсов к экватору есть известная аналогия между ландшафтной сферой и географической оболочкой Земли.

С другой точки зрения, верхней границей ладшафтной сферы (как предмета физической географии), является тропопауза — поверхность соприкосновения тропосферы со стратосферой. В слоях, лежащих ниже тропопаузы, состав воздуха постоянный, температура в общем падает с высотой, здесь дуют переменные ветры, располагаются облака водяного пара и происходит подавляющее большинство метеорологических явлений. Всего этого нет выше, в стратосфере и ионосфере. Тропопауза лежит на высоте от

9 км (близ полюсов) до 17 км (у экватора) над уровнем океана.

Соответственно, за нижнюю границу ландшафтной сферы принимается внутренняя граница земной коры, так называемый предел (граница) Мохоровичича. Выше него происходят процессы перемешивания земной толщи в ходе горообразования, циркулируют ювенильные (происходящие из глубинных пород) воды, образуются местные очаги расплавов, дающие начало большей части вулканов, и очаги местных землетрясений. Раздел Мохоровичича — пластичная зона, в ней вещество Земли пребывает в вязком состоянии и гасятся внешние возмущения, за исключением продольных волн землетрясений. Предел Мохоровичича находится на глубинах от

3 км (под океанами) до 77 км (под горными системами).

Своеобразный двухъярусный вариант ландшафтной сферы возникает в Мировом океане, где нет условий для прямого соприкосновения и активного взаимодействия сразу всех четырех основных оболочек Земли: литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. В океане наблюдается прямое взаимодействие лишь трех геосфер и, причем, в отличие от суши, - в двух разобщенных по вертикали местах: на поверхности океана (атмосферы с гидросферой и биосферой) и его дне (гидросферы с литосферой и биосферой). Тем не менее, элементы литосферы присутствуют и на поверхности океана в виде растворенных и взвешенных частиц.

В итоге взаимодействия гидросферы с атмосферой и биосферой верхние слои воды в Мировом океане насыщены газами атмосферы и пронизаны солнечным светом, что создает на поверхности океанов благоприятные условия для развития жизни. Поглощение солнечного света и особенно красной части его спектра, необходимой для фотосинтеза, происходит в морской воде сравнительно быстро, вследствие чего даже в морях, отличающихся прозрачной водой, растительные организмы исчезают на глубинах 150-200 м, а глубже обитают микроорганизмы и животные, для которых вышележащий слой фитопланктона служит основным источником питания. Именно этот нижний предел фотосинтеза и следует считать нижней границей поверхностного яруса ландшафтной сферы в океанах.

Нижний, донный ярус ландшафтной сферы в океанах формируется даже в глубоководных впадинах и желобах. В жизненных процессах нижнего яруса ландшафтной сферы океанов исключительно большую роль играют бактерии, обладающие огромной биохимической энергией.

По окраинам океанов, в пределах материковой отмели и в верхней части материкового склона, верхний и нижний ярусы ландшафтной сферы сливаются между собой, образуя одну ландшафтную сферу, насыщенную органической жизнью.

Ландшафтная сфера составляет предмет изучения особой физико-географической науки - ландшафтоведения, которая стоит в одном ряду с частными физико-географическими науками (гидрологией, климатологией, геоморфологией, биогеографией). Все они объектом изучения имеют отдельные компоненты - слагаемые географической оболочки: гидросферу, атмосферу, ландшафтную сферу, рельеф, органический мир. Поэтому нельзя согласиться с широкораспространенным мнением о том, что ландшафтоведение представляет собой синоним региональной (частной) физической географии.

Степень изменчивости природных компонентов ландшафтов во времени различна. Наибольшей консервативностью отличается литогенная основа, особенно ее геологический фундамент, наиболее крупные черты рельефа — геотекстуры, обязанные своим происхождением силам общепланетарного (космического) масштаба, и морфоструктуры, возникшие в результате взаимодействия эндогенных и экзогенных сил, при ведущей роли первых — движений земной коры. Морфоскульптурные черты рельефа, обязанные своим происхождением экзогенным процессам, взаимодействующим с другими рельефообразующими факторами, подвержены значительно более быстрым изменениям. Быстрой изменчивостью во времени обладают также климат, почва и особенно биоценозы. Современный облик этих компонентов — результат событий в основном последней геологической эпохи.

Особенности ландшафтной сферы

Ландшафтная Сфера обладает еще одной характерной чертой — сложной и подвижной структурой: и толщи земной коры, и воды океана, и воздушные массы постоянно изменяются в пространстве и времени. К тому же в органическом мире (царство растений и царство животных) наблюдаются проявления самой сложной материи — живой. Вещество в пределах ландшафтной сферы отличается крайним разнообразием, множество химических соединений существует в этой тонкой пленке в самых критических условиях температуры и давления. Выше и ниже ландшафтной сферы наблюдается другая картина: однородные массы и условия простираются здесь на больших пространствах, границы их немногочисленны и постепенны.

Хотя в ландшафтной сфере твердые, жидкие и газообразные тела довольно резко разделены, они все время проникают друг в друга: пыль и водяные пары насыщают атмосферу, грунтовые и ювенильные-воды и воздух пронизывают земную кору, наносы, растворенные твердые вещества и тот же воздух содержатся в воде всех океанов. И во все сферы проникает жизнь. Недаром А.А. Григорьев назвал ландшафтную сферу «сферой взаимодействия атмосферы, литосферы, гидросферы, биосферы, радиации и других категорий энергии...».

Что касается энергии, то основных ее видов два: электромагнитная (лучистая) энергия Солнца, притекающая на внешнюю границу Земли с интенсивностью 2 кал/см 2 мин, и энергия радиоактивного излучения горных пород, слагающих земную кору, поток которой через поверхность суши и океанов, направленный вверх, достигает 0,0001 кал/см 2 мин. Как видим, второй поток исключительно мал по сравнению с первым, но проявления внутренней энергии Земли велики и сравнимы с деятельностью солнечной энергии. Все дело в условиях, в которых энергия выделяется. Внутриземная энергия, выделяющаяся в виде тепла в толще массивных горных пород, производит в них коренные изменения. Она расплавляет одни, заставляет расширяться другие, а так как их сдавливают лежащие выше слои, то они изгибаются, образуют складки, вспучиваются, иногда медленно, на протяжении миллионов лет, иногда бурно, разряжая внутренние напряжения разрушительными землетрясениями. При этом они создают рельеф земной поверхности, материки и океаны, горы и тектонические впадины. Они почти всегда работают против силы тяжести, вздымая на километры триллионы тонн горных пород.

Лучистая энергия по самой своей природе не способна непосредственно проникать в непрозрачные среды. Поэтому она входит в твердую земную кору только на глубину до

20 м, благодаря теплопроводности горных пород, а глубже — вместе с погребенными горючими ископаемыми. На поверхности Земли она нагревает массы воды и воздуха, которые при этом всплывают в верхние слои, вызывая, в свою очередь, приходящие им на смену течения в атмосфере и океане. Эти течения в виде ветра, морского прибоя и увлекаемых с воздушными потоками и вновь низвергаемых осадков постоянно обтачивают, обрабатывают земную кору. Их усилия всегда выражаются в денудации этой последней, т. е. сглаживании, сполаживании гор, заполнении и заилении котловин и океанов. Работая всегда в направлении силы тяжести, они стремятся придать Земле однообразную форму сфероида вращения.

Но тектонические движения вновь и вновь нарушают ровную поверхность, не давая солнечной энергии довести до конца ее работу. Причем внутренние (эндогенные) силы поднимают земную кору большими массами, не нарушая цельности ее дневной поверхности (за исключением, правда, вулканов), а внешние (экзогенные) стремятся нивелировать, все время обновляя эту поверхность.

На Земле есть и другие источники энергии: энергия приливов — преобразованная энергия вращения Земли в поле тяготения Луны и Солнца, которая, постоянно расходуясь, замедляет это вращение, энергия опускания наиболее тяжелых горных пород к центру Земли, энергия экзотермических (выделяющих тепло) химических реакций, которая действует вместе с радиоактивным распадом, и некоторые другие, не играющие большой роли.

В течение XX века уточнялись наши представления о распределении тепла по поверхности Земли. Трудами В.В. Докучаева, А.И. Воейкова и Л.С. Берга не только была приведена воедино картина тепловых поясов зонального строения Земли, но и было объяснено в основном происхождение каждой зоны, связанное с распределением по поверхности шара солнечной энергии и всеобщей циркуляции атмосферы.

Следующее уточнение в теорию зональности внес А.А. Григорьев, обратив внимание на чередование на Земле влажных и сухих зон. Зоны повышенной влажности повторяются в каждом полушарии по три раза. Особенно много осадков выпадает около 70º и 30º, а также близ экватора (рис. 2). А температура от полюса к экватору повышается почти непрерывно. Различные сочетания тепла и влаги обусловливают разные условия развития растительности, причем она развивается тем лучше, тем богаче и обильнее, чем больше соответствие между теплом и влагой, а также чем больше общее количество энергии, получаемой местностью. М.И. Будыко нашел для этой закономерности количественное выражение. Он показал, что процветание растительности зависит от величины радиационного индекса сухости R /Lr , где R — солнечная радиация, r — осадки, L — коэффициент скрытой теплоты испарения. От полюсов к экватору это отношение сначала возрастает (в связи с возрастанием солнечной радиации R ), затем падает (там, где начинается зона повышенных осадков и увеличивается r ), затем снова возрастает до уровня более высокого, чем в предыдущем случае, вновь падает и т. д. При этом там, где отношение меньше единицы, т. е. тепла поступает меньше, чем может испариться (R Lr ), т. е. тепла приходит больше, чем нужно для испарения всей выпадающей воды. Излишек тепла сильно нагревает земную поверхность, наступает царство пустынь. Вместе с растительностью то становится богаче, то вновь угасает и животный мир, сменяются плодородные и скудные почвы, расцветает и беднеет сельское хозяйство. И это повторяется все с большей силой в каждом тепловом поясе по мере приближения к экватору. А.А. Григорьев и М.И. Будыко назвали открытое ими явление «периодическим законом зональности». Конечно, это только схема, и на реаальной Земле многое искажает это простое правило. Таково свойство всех географических законов, которые не так непреложны, как законы физики, и, может быть, поэтому лучше говорить только о географических закономерностях.

А как же обстоит дело с Мировым океаном? Есть.ли там широтная зональность? Тепловые пояса, безусловно, есть, но более дробное деление вряд ли можно означить, зато четко выражена вертикальная ярусность. Жизнь простирается на гораздо большую глубину, чем на суше, причем одни ее формы располагаются над другими. Отчасти подобное положение существует в горах, но там высотные ландшафты помещаются как бы на разных ступенях лестницы и их все же можно изобразить на карте, в то время как морские ландшафты поддаются изображению только на профиле.

Географ И.М. Забелин советует всегда помнить, что ландшафтная сфера (по его терминологии — биогеносфера) трехмерна, поскольку имеет глубину. Он делит ее на объемные, а не площадные единицы; особенно много И.М. Забелин находит их, в море.

К сожалению, объемным районированием океана географы занимаются еще мало, хотя будущее океана, как главного кормильца человечества, подлежащего заботливому сохранению, заслуживает более пристального внимания. Пока же интересы географов относятся преимущественно к суше, которую они делят, т. е. районируют в первом приближении, как двухмерную площадь.

Районирование суши одна из весьма важных задач физической географии в области изучения ландшафта. Простым делением Земли на природные зоны уже нельзя ограничиться, поскольку не все факторы в природе зональны. Например, общие черты рельефа или состав горных пород могут быть одинаковыми на крайнем севере и под экватором. Когда природная зона проходит через горный хребет, все ее свойства меняются. Если горы высоки, она даже может смениться другой природной зоной, которая на равнине проходит в гораздо более высоких широтах. Когда природная зона пересекает песчаные пространства, меняются ее почвы, они становятся супесчаными, меняется растительность, например, еловым лесам приходят на смену сосновые, появляется легкая холмистость — результат образования дюн, весь облик местности становится суше, благодаря тому, что дождевые воды не застаиваются на песке. Словом, мы вступаем в песчаный вариант той же природной зоны. В этом случае говорят, что на зональные факторы наложились азональные. Действие последних также должно быть изучено, а для этого необходимо их сперва нанести на карту. При районировании нужно придерживаться определенного порядка, определяемого соподчинением компонентов (составляющих) ландшафта. Изменение одних компонентов чрезвычайно сильно отзывается на других, наоборот, обратное действие бывает лишь слабым и косвенным. Поэтому не все компоненты имеют в природе равное значение, они разделяются на определяющие (ведущие) и определяемые (ведомые).

В такой примерно ряд можно уложить составляющие ландшафта. Каждый вышележащий элемент этой схемы является определяющим по отношению к нижележащему. Земная кора и атмосфера имеют равные права, потому что каждый из них имеет независимый источник энергии и формируется относительно самостоятельно. Почва помещена в самом низу под животным миром, потому что примерно 9 / 10 последнего составляют низшие организмы, живущие в почве и создающие ее в ходе своего обмена веществ.

При физико-географическом районировании всегда выделяются участки в чем-либо схожие, родственнее по природным условиям. Для любого хозяйственного начинания необходимо знать, на какую территорию можно распространить то или иное мероприятие и где лежат его естественные границы. Физико-географическое районирование необходимо, например, для размещения сельскохозяйственных культур и пород скота по территории страны, для отвода земель под мелиорацию, для отбора лесов, подлежащих рубке, для борьбы с эрозией, для постройки курортов, для выбора районов нового заселения, для научных целей и многого другого. Для каждого мероприятия приходится обращать внимание на свои, особые черты природы. Было бы нелепо выбирать климатические условия для больных туберкулезом по тем же признакам, как и для выращивания арбузов. Поэтому районирование для каждой отдельной цели будет в каждом случае свое.

Некоторые географы думают, что районирование заложено в самой природе, что нужно только внимательно посмотреть, чтобы «заметить» границы. Это — заблуждение, которое основано на естественном стремлении людей схематизировать, упрощать природу. Многие изменения в природе, например, климатические изменения, происходят не резко, а достаточно постепенно. Поэтому так же постепенно изменяются и все зональные признаки: почвы, растительность, зависящие от климата. Рельеф азонален и накладывается на ту зональность самым непредсказуемым (прихотливым) образом. Многие границы его тоже постепенны: например, области отступания ледника или моря. А те грани-цы, которые кажутся резкими, оказываются таковыми лишь в мелком масштабе. При укрупнении карты и они расплываются; например, берега — границы морей — лишь на тех картах изображаются линией, на которых можно пренебречь зоной прилива-отлива. При таких условиях нельзя с уверенностью сказать, где кончается один тип ландшафта и где начинаете» другой, надо ли выделить на местности 5 типов или 7. Чтобы избежать неопределенности, прибегают к количественным признакам. Условливаются, например, выделить в особый тип местности безлесные низменности, покрытые черноземной почвой. Безлесными считать территории, на которых лес занимает не больше 3% площади, низменностями — равнины не выше

200 м над уровнем моря, а черноземами — почвы, содержащие не меньше 4% гумуса. Вот тогда выделенная территория получает определенность и может быть установлена с точностью, которая зависит только от степени ее изученности. Разумеется, это достигается благодаря введенным нами условностям. Если бы мы договорились считать за нижний предел тучности чернозема не 4, а, скажем, 5%, то и граница, проведенная по почвам, и вся карта районирования получилась бы несколько другая. Обычно в качестве предельных цифр выбирают те, которые имеют хозяйственное или иное значение, а если такие неизвестны, то просто круглые цифры.

Как правило, границы для взятых нами признаков не совпадают друг с другом и районировать приходится по ступеням — скажем, сперва отделить низменности от возвышенностей (1-я ступень), потом в пределах низменностей выделить безлесные участки, отделив их от лесов (2-я ступень), потом подразделить по почвам на черноземы, каштановые почвы, солонцы и т. д. (3-я ступень). Проделав эти операции, мы как бы постепенно врастаем в ландшафт. Если объектом районирования является весь Земной шар, то мы идем примерно от определяющих компонентов к определямым. Вначале выделяем пояса, которые обладают единством только в термическом отношении, потом в их пределах — страны, обладающие единством и в термическом и в тектоническом отношении, потом отрезки зон в пределах стран — это единство тепла, влаги и тектоники, затем провинции по геоморфологическим признакам; здесь к числу компонентов, которые стали едиными, присоединяется рельеф, далее—растительность, почвы в т. д., пока не получаем вполне комплексные, ландшафтные единицы.

Таким образом, природа существует объективно, а деление ее — всегда обобщение, производимое человеком, результат деятельности его разума. Это, конечно, не исключает того, что природа местами подсказывает географу, какие типы ландшафта имеет смысл выделять. Когда какая-нибудь местность, относительно однородная, тянется на большое расстояние, то ясно, что она заслуживает выделения в качестве особого типа, имеющего значение для большинства целей, которые могут быть поставлены. Мы тогда можем уверенно нанести на карту очаг или ядро данного типа, а затем уже можем договориться относительно признака, по которому проводим границу между этим и соседними типами.

Однако не все географы поступают, как описано выше. Иногда границы проводят сразу, «по комплексу признаков». Но комплекс — это понятие неопределенное, районирование получается непоследовательным и произволъным, зависящим от наличия у автора интуиции и глазомера.

Другое недоразумение связано с так называемыми «основными» и «наименьшими» таксономическими единицами. Существует представление, что ландшафт Земли подобен полу, выложенному плитками. Они могут быть большие и маленькие, но всегда одного ранга и ложатся точно впритык. Границы более крупных районов, которые объединяют несколько соседних «плиток» и более мелкие, на которые они разбиваются, не столь важны и не столь заметны. При этом ссылаются на аналогию: все организмы построены из клеточек, а химические вещества — из молекул. Существует, кроме того, предел деления, ниже которого географы не опускаются. Они принимают некоторые единицы за далее неделимые и закрывают глаза на существующие в них внутренние различия. Эти представления — опять же упрощение. Сравнение не доказательство, клеточки здесь не подходят. Ландшафтная сфера состоит из земной коры, мирового океана, атмосферы, не имеющих клеточного строения. А если они не имеют его порознь, то тем более не будут иметь вместе, переплетаясь в сложные сочетания, образующие ландшафт. Их переплетения имеют различный размер, степень сложности и выраженности и степень четкости границ. Поэтому на Земле нельзя выделять какую-то «основную» ступень районирования, на карте одинаково важны и крупные и самые мелкие объекты, все они заслуживают изучения и все вместе образуют пестрый ковер, который мы называем ликом Земли.

Что касается наименьших единиц, то части самой маленькой из них всегда отличаются друг от друга по какому-нибудь признаку. На болоте могут быть выделены кочки, окна водной поверхности, участки со своеобразной растительностью, а на склоне балки каждый горизонт отличается от следующего степенью увлажнения, количеством смываемого или намываемого материала. Известный лесовед и ботаник В.Н. Сукачев первоначально считал мельчайшей однородной и неделимой единицей биогеоценоз, а когда изучил его подробнее, пришлось ввести новую единицу — «парцеллу», и таких единиц оказалось в биогеоценозе с десяток или более. Конечно, правы те ученые, которые говорят, что где-то надо остановиться. Но где именно — это опять-таки определяется не самой природой, а только уровнем развития науки и запросами практики, требования которой к детальности изучения природы все возрастают.

Понятия географическая оболочка, ландшафтное пространство, ландшафтная оболочка, природный территориальный комплекс, биосфера, ноосфера, витасфера

Одним из важнейших свойств нашей планеты как космиче­ского тела является ясно выраженное ее оболочечное строение. Начиная от центра Земли к периферии (ближнему и дальнему Космосу) последовательно сменяют друг друга внутреннее и внешнее ядра, нижняя и верхняя мантии, земная кора с базальто­вым, гранитным и осадочным слоями, гидросфера с абиссальной, батиальной и литоральной зонами, биосфера с почвенным слоем (педосферой) и биостромом (зоной концентрации, растений и жи­вотных у поверхности Земли), ландшафтная сфера, включающая в себя кору выветривания, почвы, биостром и приземные слои воздуха, географическая оболочка, простирающаяся от астено­сферы до озонового экрана, и, наконец, атмосфера с тропосфе­рой, стратосферой, мезосферой, термосферой и экзосферой .

Все многообразие сфер, образующих планету Земля сложилось в ходе длительной эво­люции и разбивается на две большие группы (табл. 1).

Таблица. 1

Элементы структурной и функциональной групп образующих планету Земля.

Вторая группа возникла в ходе взаимодействия первых, поэтому она называется функциональной. Характерной чертой этой группы является то, что все, ее элементы образуются в контактных зонах и свою внутреннюю структуру формируют за счет природных тел других сфер, располагающихся вблизи той или иной контактной зоны.

Географическая оболочка Земли – сложный природный комплекс, возникающий в зоне взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, атмосферы и гидросферы. Географическая оболочка формируется под воздействием солнечной энергии и характеризуется развитием органической жизни. В нее входит нижняя часть атмосферы (тропосфера) (10 км), вся гидросфера, верхний слой литосферы (на материках – 4 – 5 км, на океанах 11 – 12 км), соответствующий оболочке осадочных пород и биосфера. Общая мощность географической оболочки – 20 – 35 км .

Критерием обособления ландшафтного пространства является наблюдаемая в нем и свойственная только ему интеграция всех состояний вещества, характерных для земной поверхности: абиогенного – твердого, жидкого, газообразного и живого. Ландшафтное пространство занимает ту контактную позицию в географической оболочке, в которой наиболее тесно смыкаются, пронизывают друг друга, осуществляют взаимный обмен веществом и энергией литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера. Если первые три составляющие большей своей частью выходят далеко за пределы контактного ландшафтного пространства, то биосфера, основной своей массой сконцентрирована именно в нем. Ландшафтное пространство облекает всю нашу планету. Будучи трехмерным (объемным) образованием, оно вместе с тем имеет «пленочный», пограничный характер, т. е. распластано по земной поверхности.

Впервые как самостоятельное природное тело ландшафтная оболочка (сфера) была вы­делена Воронежским географом Федором Николаевичем Мильковым в 1959 году. Ландшафтная оболочка представ­ляет собой тонкий слой прямого соприкосновения и энергичного взаимодействия верхних слоев земной коры, нижних слоев тро­посферы и водной оболочка Земли. Вся она (от своей верхней границы до нижней) пронизана жизнью и может быть определена как биологический фокус географической оболочки .

Ландшафтная оболочка - место трансформации солнечной энергии в различные виды земной энергии, среда, наиболее благоприятная для развития жизни. Ландшафтная оболочка - это совокупность ландшафтных комплексов, выстилающих сушу, океаны и ледниковые покровы .

В ландшафтную оболочку входят:

Современная кора выветривания;

Приземные слои воздуха;

Растительность;

Животные организмы.

При непосредственном участии или под контролем живых организмов здесь происходит множество процессов энерго-массообмена, результатом которых становятся специфичные ландшафтные тела, которые не могут возникнуть и существовать в каких-либо иных условиях.

Ландшафтная оболочка является относительно малой по объему частью географической оболочки, но она наиболее сложно организованная, гетерогенная, энергетически самая активная и наиважнейшая в экологическом отношении. В обобщенном виде ее определение может быть следующим: ландшафтная оболочка - тонкий приземный слой географической оболочки, представляющая зону контакта и активного энерго-массообмена литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы, питаемую лучистой энергией Солнца и энергией внутриземного происхождения, сферу наивысшего сгущения жизни на Земле, зарождения, развития и современного существования человечества и земной цивилизации .

Ландшафтная оболочка - одна из наиболее древних функциональных оболочек. Она возникла в начале геологического этапа развития Земли и была представлена абиогенной корой выветривания, контактирующей с достаточно тонким слоем приземной атмосферы. В ходе своей эволюции, и особенно с появлением на Земле живого вещества, ландшафтная сфера приобрела сложную внутреннюю структуру, перейдя в разряд биокосных систем, т.е. систем, в строении которых равнозначную роль играют как орга­ническая, так и неорганическая материи.

Можно выделить две основные функции ландшафтной оболочки.

1. В ее пределах происходит преобразование солнечной энергии в другие виды, а также рассеивание этой энергии не только в границах ландшафтной оболочки, но и всей гео­графической оболочки в целом.

2. В пределах ландшафтной оболочки создаются наи­более благоприятные условия для возникновения и существова­ния жизни .

Каковы вертикальные границы ландшафтной оболочки? Верхняя граница ландшафтной оболочки совпадает с верхней границей приземных слоев воздуха. Эти слои, средней мощно­стью 30-50 м, находятся под непосредственным воздействием подстилающей поверхности Земли. Для их толщи характерны су­точные колебания температуры и влажности воздуха, хорошо развитая термическая конвекция, кроме того, здесь наблюдаются повышенная запыленность воздуха и наличие спор и пыльцы растений. Мощность слоя определяется характером подстилающей поверхности. В высоких широтах, где эта поверхность достаточ­но однородна (снег, лед), верхняя граница располагается на высо­те первых десятков метров. В низких широтах подстилающая по­верхность представлена влажными тропическими лесами, где только высота древесного яруса достигает 70-80 м, и поэтому граница располагается уже на высоте первых сотен метров.

Нижняя граница совпадает с нижней границей коры вывет­ривания, которая представляет собой продукты прямого воздей­ствия воздуха, воды, растительности и животных на горные по­роды. Кора выветривания распространена повсеместно и варьи­рует от нескольких метров в высоких широтах до нескольких де­сятков метров, а иногда сотен, в тропиках.

Таким образом, средняя мощность ландшафтной оболочки равна нескольким десяткам метров, причем при движении от эк­ватора к полюсам ее мощность уменьшается .

Ландшафтная оболочка в ходе своей длительной эволюции породила человечество, на протяжении тысячелетий была колыбелью его цивилизации и ныне является сферой обитания человека и объектом его труда. Со временем ландшафтная оболочка стала антропогенной, техногенной и интеллектуальной и духовной .

Целостность ландшафтной оболочки обеспечивается ее внут­ренней структурой, т.е. совокупностью ее частей, характером их взаимосвязей и взаимодействия. Различают три основных струк­турных уровня ее организации:

1. Вещественный (геокомпонентный);

2. Вертикальный (радиальный);

3. Лате­ральный (комплексный).

Вещественному уровню принадлежит важная роль в обособлении отдельных частей (геокомпонентов) ландшафтной сферы. Геокомпоненты - это совокупность веществ однородных по сво­ему химическому, физическому, биологическому составу. Различают следующие компонен­ты:

Горные породы (минералы);

Растения;

Животные.

За каждым из компонентов стоит определенный тип вещества. Кроме того, к компонентам относят рельеф и климат (микроклимат), не имеющие под собой какого-либо вещественного содержания.

Геокомпоненты в ландшафтной оболочке формируют четыре контрастные среды: земную кору (горные по­роды и минералы), воздушную тропосферу (воздух) и гидросферу - в твердом (лед) и жидком (вода) состояниях. В формировании внутренней структуры ландшафт­ной оболочки принимают участие не все среды одновременно, а лишь отдельные их комбинации, разобщенные территориально.

На Земле наблюдается пять комбинаций прямого со­прикосновения контрастных сред. Комбинации отличаются друг от друга интенсивностью и формами взаимного обмена веществом и энергией, и, следова­тельно, в каждой из них формируется особая ландшафтная обста­новка, принципиально отличающаяся от других. Вследствие это­го внутри ландшафтной оболочки формируются особые ее вариан­ты (табл. 2).

Таблица 2

Комбинаций прямого со­прикосновения контрастных сред ландшафтной сферы

Наземный вариант формируется в условиях суши, где осуществляется контакт литогенной и воздушной сред. Это наиболее изученный в настоящее время вариант ландшафтной сфе­ры.

Водный, или водноповерхностный, вариант охватывает поверхностную часть вод Мирового океана и имеет максималь­ную площадь среди всех других вариантов. Включает в себя кро­ме приземных слоев воздуха, также верхнюю толщу вод океана до глубины 200 м, так как именно в этих пределах возможен про­цесс фотосинтеза.

Донный вариант весьма своеобразен. Здесь атмосфера за­мещена водой, а почвы - илами. Полностью отсутствует свет. Возникает он на дне Мирового океана, охватывая его батиальную и абиссальную зоны.

Земноводный вариант по совокупности образующих его компонентов наиболее сложный. Он охватывает все поверхност­ные, воды (реки, озера и др.), морские мелководья (до глубины 200 м), а также собственно литоральную зону, являющуюся ядром этого варианта.

Ледовый вариант включает в себя ледники суши и много­летние морские льды. И те, и другие - производные климатиче­ских, условий. Их основная область распространения - высокие широты обоих полушарий и высокогорья Земли.

Вертикальная структура ландшафтной оболочки выражается через набор ее ярусов, сменяющих друг друга снизу вверх (от центра Земли к ее периферии). При движении в этом направлении в границах ландшафтной сферы хорошо обо­собляются, но при этом активно взаимодействуют следующие ее горизонты, или ярусы:

1) литогенный, совпадающий в основном с корой выветрива­ния;

2) почвенный;

3) биогенный, образованный растениями и жи­вотными;

4) воздушный, с органическими включения­ми: спорами, пыльцой, насекомыми, птицами и т.д.

Данная вертикальная структура характерна только назем­ному варианту ландшафтной сферы. В других вариантах она но­сит иной, резко отличный от представленного, характер.

3. Горизонтальная структура ландшафтной оболочки связана с неравномер­ным распределением солнечной радиации по поверхности Земли, а также, сложным вещественным и гипсометрическим устройством ее поверхности. Подобный характер горизон­тальной структуры выражается в формировании разнообразных ландшафтов .

Помимо понятия «ландшафтная оболочка», в ландшафтоведении закрепилось понятие природный территориальный комплекс (ПТК). Он определяется как пространственно-временная система географических компонентов, взаимообусловленных в своем размещении и развивающихся как единое целое. ПТК характеризуется сопряженностью с некоторой территорией в рамка пространсттвенных пороговых критериев и обозначает класс природных географических систем локальной и региональной размерности (рис. 2) .

ПТК - ландшафтное понятие, однозначно интерпретируемое практически во всех трудах ландшафтоведов как совокупность взаимосвязанных природных компонентов (литогенной основы, воздушных масс, природных вод, почв, растительности и животного мира) в форме территориальных образований различного иерархического ранга .

Ландшафтные ПТК – это саморегулируемые и самовосстанавливаемые системы взаимосвязанных компонентов и комплексов функционирующие под воздействием одного или нескольких компонентов, выступающих в роли ведущего фактора.

Рисунок 2. Геосистема (I) и природный территориальный комплекс (ландшафт) (II) горного массива

Термин «биосфера» впервые употреблен Э. Зюссом в его классическом труде «Лик Земли» (1875), а после него и рядом других исследователей, но ни достаточно строгой формулировки этого понятия, ни точного определения границ биосферы, ни исследования значения биосферы в общей энергетике и геохимической работе Земли этими авторами сделано не было. Лишь В. И. Вернадский, пришедший на основании своих геохимических исследований к выводу об исключительно большом значении живых организмов в протекании геохимических процессов на земной поверхности и в формировании лика Земли, сформулировал общее учение о биосфере в своей работе 1926 года «Биосфера» .

По Вернадскому, биосфера это оболочка земли состав которой в основных чертах предопределены деятельностью живых существ: вся тропосфера, гидросфера, литосфера: мощностью до 30 – 40 км, населенная живыми организмами, а также область «былых биосфер», очерченная распределением на Земле биогенных осадочных пород; в которой совокупная деятельность живых организмов проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба. Это область системного взаимодействия живого и косного вещества на планете.

Биосфера не есть только так называемая область жизни. Вещество ее состоит из семи глубоко разнообразных частей:

1) живое вещество;

2) биогенное;

3) косное;

4) биокосное;

5) радиоактивное;

6) рассеянные атомы;

7) вещество космического происхождения.

Следовательно, биосфера понятие планетарное, широкое, намного превосходящее по объему поле исследования лесовода, биолога и почвоведа, которое ограничивается «областью жизни». Поэтому для обозначения «области жизни» или биогеоценотической оболочки применяется термин витасфера. Частица «вита» подчеркивает тот факт, что этот слой населен ныне живущими организмами. Таким образом, витасфера (эпигенема, фитогеосфера, биогеоценотическая оболочка) – слой биосферы, или область жизни, включающая ныне живущие организмы и вовлекаемые ими в биологический круговорот части атмосферы, гидросферы, литосферы; мощность на суше до сотни метров.

Ноосфера (ноос – разум) – это сфера земли, охваченная деятельностью человека. Сейчас, в связи с космическими полетами границы ноосферы вышли за пределы биосферы Земли .

Под биосферой понимают совокупность всех живых организмов на планете. Они населяют любые уголки Земли: от глубин океанов, недр планеты до воздушного пространства, поэтому многие ученые называют эту оболочку сферой жизни. В ней же обитает и сам человеческий род.

Состав биосферы

Биосфера считается самой глобальной экосистемой нашей планеты. Она состоит из нескольких сфер. К ней относится , то есть все водные ресурсы и водоемы Земли. Это Мировой океан, подземные и поверхностные воды. Вода – это и жизненное пространство многих живых существ, и необходимое вещество для жизни. Она обеспечивает протекание многих процессов.

В составе биосферы есть атмосфера. В ней существуют различные организмы, а сама она насыщенна различными газами. Особую ценность представляет кислород, необходимый для жизни всем организмам. Также атмосфера играет важнейшую роль в в природе, влияет на погоду и климат.

Литосфера, а именно верхний слой земной коры, входит в биосферу. Он населен живыми организмами. Так, в толще Земли обитают насекомые, грызуны и другие животные, произрастают растения, а на поверхности живут люди.

Мир и – это важнейшие обитатели биосферы. Они занимают огромное пространство не только на земле, но и неглубоко в недрах, населяют водоемы и встречаются в атмосфере. Формы растений различны: от мхов, лишайников и трав до кустарников и деревьев. Что касается животных, то наименьшие представители – одноклеточные микробы и бактерии, а наибольшие – наземные и морские существа (слоны, медведи, носороги, киты). Все они отличаются широким разнообразием, и каждый вид важен для нашей планеты.

Значение биосферы

Биосферу изучали разные ученые во все исторические эпохи. Этой оболочке много внимания уделял В.И. Вернадский. Он считал, что биосфера определяется границами, в которых обитает живое вещество. Стоит отметить, что все ее компоненты связаны между собой, и изменения в одной сфере приведет к изменениям во всех оболочках. Биосфера играет важнейшую роль в распределении энергетических потоков планеты.

Таким образом, биосфера – это жизненное пространство людей, животных и растений. В ней содержатся важнейшие вещества и природные ресурсы, такие как вода, кислород, земля и другие. На нее значительное влияние оказывают люди. В биосфере происходит круговорот элементов природе, кипит жизнь и осуществляются важнейшие процессы.

Влияние человека на биосферу

Влияние человека на биосферу является неоднозначным. С каждым столетием антропогенная деятельность становится более интенсивной, разрушительной и масштабной, поэтому люди способствуют возникновению не только локальных экологических проблем, но и глобальных.

Одним из результатов влияния человека на биосферу является сокращение численности флоры и фауны на планете, а также исчезновение многих видов с лица земли. Например, ареалы растений уменьшаются в связи с земледельческой деятельностью и вырубкой лесов. Множество деревьев, кустарников, трав являются вторичными, то есть вместо первичного растительного покрова были посажены новые виды. В свою очередь, популяции животных уничтожаются охотниками не только ради добычи пропитания, но и с целью продажи ценных шкур, костей, плавников акул, бивней слонов, рогов носорогов, различных частей тела на черном рынке.

Довольно сильно антропогенная деятельность влияет на процесс почвообразования. Так, и распашка полей приводит к ветровой и водной эрозии. Изменение состава растительного покрова приводит к тому, что другие виды участвуют в процессе образования почв, а, значит, образуется иной тип грунта. Из-за использования в земледелии различных удобрений, сброса в землю твердых и жидких отходов, изменяется физико-химический состав почвы.

Демографические процессы оказывают негативное влияние на биосферу:

• возрастает численность населения планеты, которое все больше потребляет природных ресурсов;
• увеличиваются масштабы промышленного производства;
• появляется больше отходов;
• увеличиваются площади сельскохозяйственных угодий.

Стоит отметить, что люди способствуют загрязнению всех слоев биосферы. Источников загрязнения на сегодняшний день существует огромное многообразие:

• выхлопные газы автотранспорта;
• частицы, выделяющиеся при сгорании топлива;
• радиоактивные вещества;
• нефтепродукты;
• выбросы химических соединений в воздушную среду;
• твердые бытовые отходы;
• пестициды, минеральные удобрения и агрохимия;
• грязные стоки как промышленных, так и коммунальных предприятий;
• электромагнитные приборы;
• ядерное топливо;
• вирусы, бактерии и чужеродные микроорганизмы.

Все это приводит не только к изменению экосистем и сокращению биоразнообразия на земле, но и к климатическим изменениям. Из-за влияния человеческого рода на биосферу происходит и , таяние ледников и , изменение уровня океанов и морей, выпадение кислотных осадков и т.п.

Со временем биосфера становится все более неустойчивой, что приводит к разрушению многих экосистем планеты. Многие ученые и общественные деятели выступают за то, чтобы снизить влияние человеческого сообщества на природу, с целью сохранить биосферу Земли от уничтожения.

Вещественный состав биосферы

Состав биосферы можно рассматривать с различных точек зрения. Если говорить о вещественном составе, то в нее входит семь различных частей:

• Живое вещество – совокупность живых существ, населяющих нашу планету. У них элементарный состав, а в сравнении с остальными оболочками они имеют малую массу, питаются солнечной энергией, распределяя ее в среде обитания. Все организмы составляют мощную геохимическую силу, распространившись по земной поверхности неравномерно.
• Биогенное вещество. Это те минерально-органические и чисто органические компоненты, которые были созданы живыми существами, а именно горючие полезные ископаемые.
• Косное вещество. Это неорганические ресурсы, которые образовываются без участи живых существ, сами по себе, то есть кварцевый песок, различные глины, а также водные ресурсы.
• Биокосное вещество, получаемое благодаря взаимодействию живых и косных компонентов. Это почва и породы осадочного происхождения, атмосфера, реки, озера и другие поверхностные акватории.
• Радиоактивные вещества, такие как элементы урана, радия, тория.
• Рассеянные атомы. Они образуются из веществ земного происхождения, когда на них влияет космическое излучение.
• Космическое вещество. На землю попадает тела и вещества, образованные в космическом пространстве. Это могут быть как метеориты, так и осколки с космической пылью

Слои биосферы

Стоит отметить, что все оболочки биосферы находятся в постоянном взаимодействии, поэтому порой бывает трудно выделить границы того или иного слоя. Одной из важнейших оболочек является аэросфера. Она достигает уровня примерно 22 км над землей, где еще есть живые существа. В целом это воздушное пространство, где обитают все живые организмы. В составе этой оболочки есть влага, энергия Солнца и атмосферные газы:

• кислород;
• озон;
• аргон;
• азот;
• водяной пар.

Численность атмосферных газов и их состав зависит от влияния живых существ.

Геосфера – это составляющая часть биосферы, к ней относится совокупность живых существ, которые населяют земную твердь. Эта сфера включает литосферу, мир флоры и фауны, грунтовые воды и газовую оболочку земли.

Значительным слоем биосферы является гидросфера, то есть все водоемы без подземных вод. В эту оболочку входит Мировой океан, поверхностные воды, атмосферная влага и ледники. Вся водная сфера населена живыми существами – от микроорганизмов до водорослей, рыб и животных.

Если детальнее говорить о твердой оболочке Земли, то она состоит из почвы, горных пород и минералов. В зависимости от среды расположения, бывают различные типы грунта, которые отличаются по химическому и органическому составу, зависят от факторов окружающей среды (растительности, водоемов, животного мира, антропогенного влияния). Литосфера состоит из огромного количества минералов и пород, которые в неодинаковом количестве представлены на земле. В данный момент открыто более 6 тысяч минералов, но лишь 100-150 видов больше всего распространены по планете:

• кварц;
• полевой шпат;
• оливин;
• апатиты;
• гипс;
• карналлит;
• кальцит;
• фосфориты;
• сильвинит и др.

В зависимости от количества горных пород и их хозяйственного использования, некоторые из них являются ценными, особенно топливные ископаемые, руды металлов и драгоценные камни.

Что касается мира флоры и фауны – то это оболочка, которая включает в себя по различным источникам от 7 до 10 миллионов видов. Предположительно около 2,2 млн. видов обитает в водах Мирового океана, а около 6,5 млн. – на суше. Представителей животного мира на планете обитает приблизительно 7,8 млн., а растений – около 1 млн. Из всех известных видов живых существ описано не более 15%, поэтому человечеству потребуются сотни лет, чтобы исследовать и описать все существующие виды на планете.

Связь биосферы с другими оболочками Земли

Все составляющие части биосферы находятся в тесной взаимосвязи с другими оболочками Земли. Это проявление можно увидеть в биологическом круговороте, когда животные и люди выделяют углекислый газ, он поглощается растениями, которые во время фотосинтеза выделяют кислород. Таким образом, эти два газа постоянно регулируются в атмосфере благодаря взаимосвязям различных сфер.

Одним из примеров является почва – результат взаимодействия биосферы с другими оболочками. В этом процессе принимают участие живые существа (насекомые, грызуны, пресмыкающиеся, микроорганизмы), растения, вода (подземные воды, атмосферные осадки, водоемы), воздушная масса (ветер), почвообразующие породы, солнечная энергия, климат. Все эти компоненты медленно взаимодействуют между собой, что способствует образованию почвы в среднем со скоростью 2 миллиметра в год.

Когда компоненты биосферы взаимодействуют с живыми оболочками, образуются горные породы. В результате влияния живых существ на литосферу образовываются залежи каменного угля, мел, торф и известняки. В ходе взаимовлияния живых существ, гидросферы, солей и минералов, определенной температуры образуются кораллы, а из них, в свою очередь, появляются коралловые рифы и острова. Также это позволяет регулировать солевой состав вод Мирового океана.

Различные виды рельефа являются прямым результатом связи биосферы с другими оболочками земли: атмосферой, гидросферой и литосферой. На ту или иную форму рельефа влияет водный режим местности и осадки, характер воздушных масс, солнечное излучение, температура воздуха, какие виды флоры здесь произрастают, какие животные населяют эту территорию.

Значение биосферы в природе

Значение биосферы как глобальной экосистемы планеты трудно переоценить. Исходя из функций оболочки всего живого, можно осознать ее значимость:

• Энергетическая. Растения являются посредниками между Солнцем и Землей, и, получая энергию, часть ее распространяется между всеми элементами биосферы, а часть используется для образования биогенного вещества.
• Газовая. Регулирует количество разных газов в биосфере, их распределение, превращение и миграцию.
• Концентрационная. Все существа выборочно извлекают биогенные компоненты, поэтому они могут быть как полезными, так и опасными.
• Деструктивная. Это разрушение минералов и горных пород, органических веществ, что способствует новому обороту элементов в природе, в ходе чего появляются новые живые и неживые вещества.
• Средообразующая. Влияет на условия окружающей среды, состав атмосферных газов, пород осадочного происхождения и земельного слоя, качество водной среды, а также на баланс веществ на планете.

Долгое время роль биосферы была недооцененной, так как в сравнении с иными сферами масса живого вещества на планете очень мала. Несмотря на это, живые существа являются могучей силой природы, без которой были бы невозможны многие процессы, а также сама жизнь. В процессе деятельности живых существ, их взаимосвязей между собой, влияния на неживую материю, формируется сам мир природы и облик планеты.

Роль Вернадского в изучении биосферы

Впервые учение о биосфере разработал Владимир Иванович Вернадский. Он обособил эту оболочку от других земных сфер, актуализировал ее значение и представил, что это весьма активная сфера, которая изменяет и влияет на все экосистемы. Ученый стал основоположником новой дисциплины – биогеохимии, на основе которой и было обосновано учение о биосфере.

Изучая живое вещество, Вернадский сделал выводы, что все формы рельефа, климат, атмосфера, породы осадочного происхождения – это результат деятельности всех живых организмов. Одна из ключевых ролей в этом отводится людям, которые имеют огромное влияние на протекание многих земных процессов, являясь определенной стихией, владеющей некой силой, способной изменить лик планеты.

Теорию обо всем живом Владимир Иванович представил в труде «Биосфера» (1926), что способствовало зарождению новой научной отрасли. Академик в своей работе представил биосферу как целостную систему, показал ее компоненты и их взаимосвязи, а также роль человека. Когда живое вещество взаимодействует с косным, оказывается влияние на протекание ряда процессов:

• геохимических;
• биологических;
• биогенных;
• геологических;
• миграции атомов.

Вернадский обозначил, что границы биосферы – это поле существования жизни. На ее развитие влияет кислород и температура воздуха, вода и минеральные элементы, грунт и энергия Солнца. Также ученый выделил основные компоненты биосферы, рассмотренные выше, и выделил основной из них – живое вещество. Еще он сформулировал все функции биосферы.

Среди основных положений учения Вернадского о живой среде можно выделить следующие тезисы:

• биосфера охватывает всю водную среду до океанических глубин, включает поверхностный слой земли до 3 километров и воздушное пространство до границы тропосферы;
• показал отличие биосферы от других оболочек ее динамичностью и постоянной деятельностью всех живых организмов;
• специфика этой оболочки заключается в непрерывном обороте элементов живой и неживой природы;
• деятельность живого вещества привела к существенным изменениям на всей планете;
• существование биосферы обусловлено астрономическим положением Земли (дистанция от Солнца, наклон оси планеты), что определяет климат, протекание жизненных циклов на планете;
• солнечная энергия является источником жизни всех существ биосферы.

Пожалуй, это ключевые понятия о живой среде, которые заложил Вернадский в своем учении, хотя его труды глобальны и нуждаются в дальнейшем осмыслении, актуальны и по сей день. Они стали основой для исследований других ученых.

Вывод

Подводя итоги, стоит отметить, что жизнь в биосфере размещается по-разному и неравномерно. Большое количество живых организмов обитает на земной поверхности, будь то водная среда или суша. Все существа соприкасаются с водой, минералами и атмосферой, находясь с ними в непрерывной связи. Именно это обеспечивает оптимальные условия для жизни (кислород, вода, свет, тепло, питательные вещества). Чем глубже в толщу воды океана или под землю, тем жизнь более однообразна. Живое вещество также распространяется и по площади, и стоит отметить разнообразие форм жизни по всей земной поверхности. Чтобы понять эту жизнь, нам понадобиться еще не один десяток лет, а то и сотен, но ценить биосферу и уберечь ее от нашего вредного, человеческого, влияния нужно уже сегодня.