Предмет изучения и основные задачи геологии ландшафта

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы рационального использования природных ресурсов составляют важнейшую естественно-научную и социально-экономическую проблему, при решении которой большую роль играют естественные науки, призванные изучать основы оптимизации отношений между обществом и природе. Практика показывает, что различные специалисты народного хозяйства остро нуждаются в знаниях научных основ рационального природопользования.

В поисках путей рационального землепользования, сохранения почвенного плодородия и жизненной среды человеку не обойтись без комплексного ландшафтно-экологического подхода. Основной принцип оптимизации природной среды (сбалансированного соотношения между эксплуатации, консервацией и улучшением) состоит в разумном использовании потенциальных возможностей и тенденций, заложенных в самой природе. Это должны четко представлять будущие специалисты. Главная задача курса – показать роль ландшафтной геологии в решении проблемы рационального природопользования; научить анализу, учету и оценке ландшафтно-территориальных различий; представить природные и природно-антропогенные ландшафты в их типологическом в региональном аспектах как объекты использования и охраны. Также рассматривается проблемы трансформации природных угодий и ландшафтно-экологического равновесия, использования ландшафтных карт и схем комплексного природного районирования, ландшафтный подход при разработке схем и проектировании антропогенных ландшафтов и др.

При изучении основ ландшафтной геологии будущие строители приобретают навыки разумного общения с природой, учатся владеть ландшафтно-экологическими методами для конструктивного решения вопросов организации рационального использования природных ресурсов и управления ими. Знание основ ландшафтной организации территории даст возможность правильно определять при разработке схем и проектов устройства функции конкретного ландшафта с учетом его устойчивости к различным видам хозяйственной деятельности.

Современная ландшафтная геология как синтетическая наука в тесном сотрудничестве с другими естественными (геологией, геоэкологией, почвоведением, геоморфологией, геоботаникой и др.) науками призвано совершенствовать методы познания ландшафта как объекта использования и охраны. Ландшафтная геология имеет непосредственную связь со многими профилирующими курсами по архитектуре, такими как ландшафтная архитектура, ландшафтное проектирование, ландшафтная планировка.

ЛЕКЦИЯ

 

Взаимосвязь компонентов ландшафтной сферы Земли

Современные достижения естественных наук позволяют исследовать все части природы ландшафтной сферы Земли в их внутренней взаимосвязи и развитии. Все эти части, или природные компоненты, почти всюду на Земле несут следы деятельности человека (антропогенной деятельности). В целом можно выделить три наиболее крупных периода в развитии ландшафтной сферы: самый древний – от возникновения ее до появления в ней жизни, средний – до появления человека и самый новый – после появления человека.

С возникновением и мощным развитием органического мира на Земле стали формироваться ландшафты океана и суши. Процесс этот продолжается и сейчас.

Причины и формы развития ландшафтов Земли заключаются в существовании внутренних различий и противоречий. Таких противоположных тенденций в природе очень много. В качестве примера можно назвать поглощение и отдачу тепла, поднятие и опускание земной коры, эрозию (разрушение) и аккумуляцию (накопление) и т. д.

Главное противоречие заключается между эндогенными и экзогенными силами природы, которые действовали и действуют на всех стадиях развития географической оболочки Земли.

В формировании внешней структуры ландшафтов важное значение имеют биоценозы, то есть совокупности растений и животных, населяющих относительно однородный участок территории. Они в своем развитии непосредственно связаны с почвой, так как она включает в себя всю так называемую подземную часть биоценоза. Во взаимосвязях между растениями и почвой главное значение имеет биологический круговорот зольных элементов и азота. Немаловажную роль играют также взаимосвязи между животными, почвой и др. о чем отмечал В. И. Вернадский.

Можно привести много примеров, указывающих на необходимость учитывать взаимосвязи между природными компонентами и отдельными их элементами при использовании природных ресурсов. Например, в Китае были уничтожены все воробьи, поедавшие огромное количество зерна. Но воробьи, сами будучи зерноядными, птенцов кормят насекомыми. Поэтому истребление воробьев нарушило издавна сложившееся в природе равновесие; освободившиеся от исконных врагов гусеницы невероятно размножились и обрушились на сады и тутовники. Пришлось объявить воробьям амнистию.

В природном ландшафте существует два основных типа взаимосвязей, посредством которых осуществляется обмен веществом и энергией между его компонентами. Во-первых, взаимосвязь между различными природными компонентами в определенном регионе или пункте земной поверхности, так называемая вертикальная взаимосвязь. Она обусловливает существование конкретных ландшафтов на данной территории. Во-вторых, пространственная, или горизонтальная взаимосвязь между ландшафтами по всей земной поверхности. Нет ландшафта, который не был бы вовлечен в пространственную связь с остальными частями ландшафтной сферы. Знание закономерностей этих связей позволяет человеку определять функциональное значение конкретного ландшафта и его региональную дифференциацию, что дает возможность находить правильные пути использования ландшафтного ресурса.

 

ЛЕКЦИЯ 2

ОСНОВНЫЕ ЛАНДШАФТООБРАЗУЮЩИЕ ПРИРОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ И ПРОЦЕССЫ

Основные природные ландшафтообразующие компоненты подразделяются на зональные (климат, почвы, растительность, животный мир) и азональные (геологическое строение и рельеф). Все они принимают участие в формировании его общего характера как природно-территориального комплекса. Внутреннюю структуру и развитие ландшафта в основном определяют рельефообразующие или геоморфологические, климатические, почвенные и другие процессы, протекающие в ландшафтной сфере. В ходе этих процессов происходит перераспределение вещества и энергии внутри ландшафта от одних природных компонентов к другим.

Характер и внутренняя структура большинства современных ландшафтов в значительной мере зависят от плотности населения и его хозяйственной деятельности. Наблюдается все возрастающая роль социально-экономических факторов и процессов (промышленных, сельскохозяйственных, транспортных, рекреационных) в формировании структуры ландшафтной сферы Земли, вступившей в период антропогенного этапа развития. В отличие от природных ландшафтообразующих процессов социально-экономические изменяют ландшафт намного быстрее, чем это делает сама природа.

Рельефообразующие процессы

Рельеф земной коры является результатом длительного, исторически развивающегося взаимодействия двух сил Земли: эндогенных и экзогенных.

Эндогенные процессы – физические и химические явления, происходящие внутри Земли (распад радиоактивных веществ, тектонические движения, землетрясения, процессы магматизма, различные химические реакции), создающие в совокупности неровности крупного масштаба, которые совпадают с морфологической структурой земной коры.

Решающее же влияние на современный облик рельефа суши оказали экзогенные внешние процессы. Они происходят на поверхности Земли или на небольшой глубине в земной коре под влиянием сил, вызванных энергией солнечной радиации, силой тяжести и жизнедеятельности организмов. К экзогенным процессам относятся различные виды выветривания, эрозии, деятельности ледников, подземных вод и т. д., приводящих к формированию типов и форм морфоскульптурного рельефа, то есть сравнительно мелких форм.

Большую роль в формировании мелких форм рельефа играет выветрившие — процесс физического разрушения и химического изменения горных пород под влиянием климата, воды и организмов. Продукты разрушения, образующиеся при этом, создают в последующем кору выветривания. Принято различать три основных вида выветривания: физическое, биологическое и химическое.

Одними из главных рельефообразующих факторов на поверхности суши являются эрозия – размыв или смыв текущей водой горных пород и почв, аккумуляция – перенос и отложение разрушенного материала. Эрозия и аккумуляция – два взаимосвязанных процесса, вызываемых постоянными и временными водотоками.

Рельефообразующее воздействие в ландшафтах оказывают также разрушающая и созидающая деятельность четвертичного и современного оледенения, ветровая эрозия, многолетняя мерзлота и другие процессы.

Климат и ландшафт

Климат влияет на формирование внешнего облика ландшафта в зависимости от принадлежности его к той или иной климатической области. Кроме того, он непосредственно влияет прямо или косвенно на ландшафтный ресурс, многие геоморфологические, геохимические, биофизические и другие процессы, происходящие внутри ландшафта и определяющие его динамику. Воздействие климата на ландшафт проявляется в трех направлениях: глобальном, зональном и провинциальном.

Процессы влаго- и теплообмена между океаном и сушей определяют макроклимат континентов и планеты в целом. Климатические факторы обусловливают и систему природных (ландшафтных) зон на земной поверхности. Степень участия того или иного компонента ландшафта в формировании зонального климата (мезоклимата) зависит от типа ландшафта. В литературе часто можно встретить выражения: степной, таежный, пустынный и другие климаты, характеризующиеся чертами, обусловленными зональными особенностями ландшафтов.

Внутри конкретного участка ландшафта формируется микроклимат. Его трактуют как режим погоды небольшой территории ландшафта — фации, для которой характерна однородная подстилающая поверхность. Микроклимат, в зависимости от размеров фаций, охватывает ареал от нескольких десятков квадратных метров до нескольких квадратных километров.

Человек оказывает огромное воздействие на макро-, мезо- и микроклимат. Например: вырубка лесов, строительство гигантских предприятий, сжигание ископаемого топлива, распашка огромных площадей приводят к изменению баланса солнечной радиации и химического состава атмосферы.

Наибольшее влияние на климат оказывают следующие современные изменения в ландшафтах: рост городских и урбанизированных территорий, сооружение искусственных водоемов, создание антропогенных сельскохозяйственных ландшафтов, загрязнение мирового океана. Загрязнение океана нарушает тепло-, влаго- и газообмен между атмосферой, океанами и материками. Причем все эти изменения часто имеют последствия, которые трудно предвидеть, так как настолько сложна система прямых и обратных связей в атмосфере.

 

Речной сток и озера

Часть влаги, участвующей в большом круговороте воды и возвращающейся в океаны и моря с суши по речным руслам, составляет речной сток.

Речной сток – одна из главных ландшафтообразующих функций, зависящая от климата. Чем больше количество атмосферных осадков и меньше испаряемость, тем выше увлажнение территории, значительнее сток. Это влияние климата на сток сказывается как непосредственно, так и через другие компоненты ландшафта (почвы, растительность, рельеф) в зависимости от зональных ландшафтных условий территории водосбора. Уменьшают сток и служат его регулятором озера. Особенно велика регулирующая роль больших проточных озер.

Озера — это ландшафтный комплекс, характеризующийся как внутренние водоемы суши с относительно стоячей водой и свойственными им условиями водообмена и жизненной среды. Размеры, форма, глубина и другие морфологические характеристики (длина и изрезанность береговой линии, площадь водной поверхности и т. д.) зависят от происхождения озерных котловин. На поверхности Земли различают несколько генетических типов озер: тектонические (Байкал, Иссык-Куль и др.); вулканические (Кроноцкое на Камчатке и др.); ледниковые (озера Кольского полуострова и др.), водно-эрозионные (озера-старицы речных долин); водно-аккумулятивные (лиманы Черноморского побережья и др.); запрудные (Сарезское озеро и др.); озера-водохранилища (Цимлянское и др.) и т. д.

Некоторые крупные озера являются остатками бывших в недалеком геологическом прошлом морей. Такие озера называются реликтовыми (оз. Балхаш и др.). Они имеют, как правило, соленую (остаточную морскую) воду. Большинство же озерных котловин заполнено водой атмосферного происхождения.

Каждое озеро представляет собой своеобразный природный комплекс, в котором хорошо прослеживаются взаимные связи компонентов. Количественные изменения (зарастание, заполнение неорганическими наносами) вызывают переход озера в другое качество — постепенное превращение его в болото, в сушу. Изменения водного баланса могут ускорить или замедлить этот процесс.

Большое влияние на режим озер, их водного баланса, органическую жизнь оказывает человек. В результате сброса сточных вод, стока с удобряемых полей изменяется газовый режим озера, ухудшаются условия его среды для живых организмов. Изменения в гидрографической сети также неизбежно отражаются на всем комплексе природных условий озерного бассейна, на характере и структуре его ландшафта.

Водохранилища приводят к постепенной перестройке структуры ландшафта. Поэтому очень важно при их проектировании разрабатывать ландшафтно-экологический прогноз реконструируемой территории с целью подтверждения целесообразности (кроме экономической эффективности) намечаемого строительства.

 

Лекция. ГЕОСРЕДА

4.1. Значение геосреды

 

В настоящее время человечество существует в двух взаимосвязанных средах: природной, возникшей независимо от человека, и в искусственной, или техногенной, элементы которой целиком созданы человеком. Под природной средой понимается та часть природного окружения человека (недра, поверхностные и подземные воды, воздушное пространство, почвы, растительность, животные), которая непосредственно и теснейшим образом связана с его жизнью и производственной деятельностью. Все природные элементы геосреды и те ее ландшафты, которые изменены человеком, всегда сохраняют способность к саморазвитию. Например, лесные полосы постепенно превращаются в лес, на искусственных прудах и водохранилищах протекают процессы (заиление, волнения, зарастание и т. д.), свойственные естественным водоемам, и т. д. Техногенные же элементы природной среды (заводы, дороги и т.д.) не имеют саморазвития. Если человек не поддерживает их в хорошем хозяйственном состоянии, они, как правило, быстро разрушаются.

 

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы рационального использования природных ресурсов составляют важнейшую естественно-научную и социально-экономическую проблему, при решении которой большую роль играют естественные науки, призванные изучать основы оптимизации отношений между обществом и природе. Практика показывает, что различные специалисты народного хозяйства остро нуждаются в знаниях научных основ рационального природопользования.

В поисках путей рационального землепользования, сохранения почвенного плодородия и жизненной среды человеку не обойтись без комплексного ландшафтно-экологического подхода. Основной принцип оптимизации природной среды (сбалансированного соотношения между эксплуатации, консервацией и улучшением) состоит в разумном использовании потенциальных возможностей и тенденций, заложенных в самой природе. Это должны четко представлять будущие специалисты. Главная задача курса – показать роль ландшафтной геологии в решении проблемы рационального природопользования; научить анализу, учету и оценке ландшафтно-территориальных различий; представить природные и природно-антропогенные ландшафты в их типологическом в региональном аспектах как объекты использования и охраны. Также рассматривается проблемы трансформации природных угодий и ландшафтно-экологического равновесия, использования ландшафтных карт и схем комплексного природного районирования, ландшафтный подход при разработке схем и проектировании антропогенных ландшафтов и др.

При изучении основ ландшафтной геологии будущие строители приобретают навыки разумного общения с природой, учатся владеть ландшафтно-экологическими методами для конструктивного решения вопросов организации рационального использования природных ресурсов и управления ими. Знание основ ландшафтной организации территории даст возможность правильно определять при разработке схем и проектов устройства функции конкретного ландшафта с учетом его устойчивости к различным видам хозяйственной деятельности.

Современная ландшафтная геология как синтетическая наука в тесном сотрудничестве с другими естественными (геологией, геоэкологией, почвоведением, геоморфологией, геоботаникой и др.) науками призвано совершенствовать методы познания ландшафта как объекта использования и охраны. Ландшафтная геология имеет непосредственную связь со многими профилирующими курсами по архитектуре, такими как ландшафтная архитектура, ландшафтное проектирование, ландшафтная планировка.

ЛЕКЦИЯ

 

Предмет изучения и основные задачи геологии ландшафта

Поверхность земного шара во всем ее многообразии была в прошлом и является сейчас предметом изучения многих естественных наук (геологии, физической географии, биологии, почвоведения и др.). В процессе развития этих наук, по мере накопления знаний поверхность земного шара стали понимать как результат сложного взаимодействия четырех составляющих ее сфер: литосферы (твердой), атмосферы (воздушной), гидросферы (водной) и биосферы (живого вещества). В итоге появилось новое понятие – геологическая оболочка Земли как наиболее обширное комплексное природное образование, состоящее из четырех взаимопроникающих оболочек.

Главное свойство геологической оболочки Земли – постоянный обмен веществом и энергией не только между нею и внешним миром – космическим пространством, но и между основными частями самой оболочки: субстратом, воздухом, водой, биомассой. Этот обмен определяет постоянное развитие геологической оболочки, а изменчивость ее состава и строения делает все более высокой и сложной организацию природных компонентов и их комплексов.

Геологическая оболочка Земли обладает значительной мощностью, но относительно границ ее существуют разные взгляды. Согласно наиболее распространенному мнению, верхняя граница ее проходит в атмосфере по верхнему пределу распространения жизни на высоте примерно 25...30 км.

В состав геологической оболочки Земли входит вся толща океанических вод. Нижняя граница проникновения жизни на материках, проходит по нижнему пределу слоя земной коры, который находится в непрекращающемся взаимообмене веществом и энергией с гидросферой и атмосферой, что находит свое выражение в тектонических движениях; включая землетрясения и извержения вулканов. Общая мощность геологической оболочки Земли, охваченной жизнью, составляет 35... 40 км.

Характерная особенность геологической оболочки Земли – неоднородность, контрастность слагающих ее частей – сфер. Слой непосредственного взаимодействия между ними выделяется в особую ландшафтную сферу, которая служит местом трансформации солнечной энергии в различные виды земной энергии, средой, наиболее благоприятной для развитияжизни. Мощность ее составляет от нескольких десятков до двухсот пятидесяти метров над океанами и земной поверхностью (как над равнинами, так и над горами). В этих пределах формируются ландшафты на суше и в океанах в результате прямого соприкосновения и активного взаимодействия литосферы, атмосферы, гидросферы. В ландшафтную сферу на суше входят современная кора выветривания, почва, растительность, живые организмы и приземные слои воздуха. Иными словами, ландшафтная сфера - это совокупность природных комплексов на земной поверхности.

В ландшафтной сфере Земли находится биологический фокус (по В. И. Вернадскому) – наиболее бурное проявление жизни на суше и в воде. Как часть геологичесокй оболочки, эта сфера имеет глобальный характер и является предметом изучения особой науки – геологии ландшафта. Ландшафтную сферу отличает от других геосфер нашей планеты исключительная сложность внешнего и внутреннего строения, существование и деятельность человеческого общества. Свойства геокомплексов, составляющих ландшафтную сферу, определяются процессами, протекающими как непосредственно в ландшафте, так и происходящими в недрах Земли и Мировом пространстве.

Ландшафтная оболочка стала средой человеческого общества после его возникновения и то только на том пространстве, где это общество трудилось. Для древнего человека периода палеолита геологической средой была лишь незначительная часть ландшафтной оболочки. Сейчас деятельность человека вышла за пределы геологической оболочки (полеты космонавтов, глубокое бурение. Под геологической средой понимается та часть земного природного окружения человека, которая в данный исторический момент наиболее связана с его производственной деятельностью.

Ландшафтная геология как самостоятельная наука входит в систему естественных геологических наук, которые изучают природные процессы, явления и относятся к циклу наук о Земле. К наукам о Земле принадлежат: общая и региональная геология, инженерная геология, геоэкология, геоморфология, климатология, почвоведение, гидрология суши, физическая география и др. У всех один объект исследования – Земля, но разные предметы изучения. Предметом изучения геологии ландшафта служит ландшафтная сфера Земли. В свою очередь, ландшафтная геология подразделяется на общую и региональную.

Основоположником учения о ландшафте считается В. В. Докучаев, труды которого относятся к концу прошлого столетия.

Современная ландшафтная геология – наука экспериментально-преобразовательного направления. Она все более приобретает ведущую роль в комплексном изучении природных основ рационального использования естественных ресурсов, проблем оптимизации и разработки прогноза природной среды. В век научно-технического прогресса ландшафтная геология имеет планетарное значение. Этой науке отводится также большая роль в решении региональных проблем научно обоснованного размещения отраслей сельскохозяйственного производства.

В настоящее время, когда все более глубоко и разносторонне эксплуатируется ресурсный природный потенциал планеты, когда возникает угроза истощения возобновляемых ландшафтных ресурсов и экологического кризиса, изучение ландшафта приобретает исключительно важное значение. Хозяйственная деятельность людей приводит не только к позитивным, но и негативным результатам.

Исследование ландшафта носит междисциплинарный характер и является делом ряда естественных, технических и общественных наук. Современная ландшафтная геология призвана научно обосновывать планирование природопользования. Для этого необходимо всестороннее изучение свойств и закономерностей развития природных взаимосвязей и процессов, структуры и динамики ландшафтов. Особенно сложны задачи исследования культурного ландшафта. Первостепенное значение имеет знание устойчивости ландшафтов к антропогенным нагрузкам, их емкостей и предельных возможностей, превышение которых приводит к нарушению равновесия структуры и функционирования всей ландшафтной системы того или иного региона или на всей планете.