Методологические основы классификации ландшафтов

1. Методологические основы классификации ландшафтов

2. Принципы структурно-генетической классификации ландшафтов

3. Агроэкологическая оценка геоморфологических и литологических условий Список литературы

1. Методологические основы классификации ландшафтов

география ландшафт агроэкологический рельеф

В ландшафтной географии используются две основные классификационные модели. Первая представляет собой иерархическую таксономию природных геосистем в соответствии с их пространственно-временными масштабами — от фации к ландшафту и далее вплоть до ландшафтной оболочки. Ее логическим основанием служит соотношение части и целого. Иерархическая (таксономическая, по Д. Л. Арманду [4]) классификация геосистем была рассмотрена выше (см. тему II). Вторая классификационная модель — типологическая. Каждая природная геосистема, будь то фация, урочище или ландшафт, — географический индивид. Но в то же время она элемент некоторой типологической совокупности. Диалектическое понимание соотношения индивидуального, особенного и общего, типического - основа типологической классификации.

Объектами типологической классификации в ландшафтоведении могут быть геосистемы различного таксономического ранга — фации, урочища, ландшафты. Однако всегда следует помнить, что для каждого ландшафтного таксона должна существовать самостоятельная классификация. Одной классификации, пригодной и для фаций, и для урочищ, и для ландшафтов, создать невозможно. Слишком различны они структурно и генетически. Невозможно создать и в геологии единую классификацию для кристаллов, минералов, горных пород и геологических формаций, в биологии — для клеток, живых тканей, органов, организмов, биологических сообществ. Иными словами, каждый иерархический таксон требует своей классификации. В ландшафтоведении наиболее детально разработана классификация узлового таксона — ландшафта.

В научных справочниках и энциклопедиях понятиям «классификация» и «систематика» порой придается почти однозначное толкование. На самом же деле их необходимо различать. Классификация ландшафтов - логическая операция по упорядочению и группировке множества индивидуальных ландшафтов в классы, типы, роды и виды согласно строго обусловленным признакам, отражающим их сущностные свойства. Систематика ландшафтов — результат их классифицирования, система соподчиненных типологических совокупностей реально существующих ландшафтов региона. Если классификация — научный подход, программа типологических действий, то систематика — итог их применения к индивидуальным ландшафтам конкретной местности. Систематика играет роль научной модели ландшафтного устройства определенной территории. Можно говорить о систематике ландшафтов России, Индии, Китая, Евразии, Африки и т. д.

Известно, что ландшафт — сложная природная (или природно-антропогенная) геосистема. В зависимости от предметного (теоретико-методологического) видения ландшафтов возможно построение нескольких классификационных моделей.

К настоящему времени наиболее глубоко разработанными можно считать структурно-генетическую и геохимическую классификации. Первая создавалась усилиями отечественных географов-ландшафтоведов: Д. Л. Арманда, Н. А. Гвоздецкого, А. Г. Исаченко, Ф. Н. Милькова, В. А. Николаева и др. Вторая обоснована в трудах географов-геохимиков Б. Б. Полынова, А. И. Перельмана, М. А. Глазовской. Предпринимаются попытки построения геофизической, геоэкологической, эстетической и некоторых других видов ландшафтных классификаций. Мы сосредоточим внимание на рассмотрении наиболее распространенной в современных ландшафтных исследованиях структурно-генетической классификации ландшафтов.

2. Принципы структурно-генетической классификации

ландшафтов

Структурно-генетическая классификация ландшафтов определяет способ их типологической группировки на основании анализа истории (эволюции), генезиса и структуры геосистем. История и генезис ландшафтов обусловливают особенности их структуры. В свою очередь, структура ландшафтов представляет собой эволюционную летопись геосистем. Она может быть прочитана не только в пространственном, но и временном аспекте, т. е. исторически. Структурный анализ сам по себе необходим еще и потому, что он обеспечивает содержательную субстантивную основу классификации, рассмотрение ландшафта как природной целостности со всеми его структурными элементами и системой их организации.

Известно, что ландшафты — явления исторические, которым свойственна метахронность (последовательная разновременность образования) и полигенез структурных элементов. Их развитие непрерывно. В этом отношении современная структура ландшафтов — лишь стадия, временной «срез» в эволюции геосистемы. Из сказанного вытекает, что одним из главных принципов классификации ландшафтов должен быть историко-эволюционный.

Естественно, что исторический подход к проблеме классификации ландшафтов теснейшим образом сопряжен с анализом генезиса природных геосистем. При этом следует иметь в виду, что под генезисом ландшафтов понимается не только происхождение их литогенной основы, но всего природного комплекса, включая биокосные (почвенные) и биотические составляющие. Особое внимание уделяется группировке ландшафтов по сходству и различию их биоклиматических показателей, типов и степени увлажнения, водных режимов, литоэдафических особенностей и т. п. Вскрытие причин полигенеза и метахронности ландшафтных структур регионов — одна из главных задач классификации ландшафтов.

В структурном отношении ландшафты анализируются двояко. Во-первых, как объемлющие геосистемы, состоящие из локальных морфологических единиц. Во-вторых, как элементы более крупных региональных единств — физико-географических провинций, зональных областей, физико-географических стран. Таким образом, изучается как внутренняя, так и внешняя структура ландшафтов. Ввиду того, что географические ландшафты внутренне неоднородны, встает вопрос: какие из морфологических частей, их слагающих, принимать во внимание прежде всего, полагая в основу классификации в качестве наиболее репрезентативных? Здесь помогают представления о доминирующих, субдоминантных и других подчиненных морфологических единицах ландшафтов. Свойства доминирующих в ландшафте урочищ признаются главным предметом сопоставительного типологического анализа. Субдоминантные урочища также могут дать ценную информацию для ландшафтной диагностики, но они учитываются в классификационных моделях во втору го очередь.

Исходя из необходимости учета внешней среды ландшафтов, структурно-генетическая классификация геосистем должна учитывать их региональную позицию. По сути дела, каждый ландшафт находится на территории, только ему одному принадлежащей. У каждого ландшафта своя неповторимая географическая позиция. Ее влияние всегда сказывается на истории, генезисе и структуре ландшафтов. По этой причине позиционный принцип, точнее, элемент регионализма всегда должен присутствовать в ландшафтно-географических классификационных моделях. Как следствие, подобные классификации из чисто типологических превращаются в регионально-типологические.

Итак, четыре принципа, четыре главных подхода - исторический, генетический, структурный и позиционный (региональный) — отличают современную классификацию ландшафтов, обеспечивая ей заслуженное право называться «естественной» . Учитывая, что термины «история» и «генезис» близки по содержанию (но не идентичны), ландшафтную классификацию, построенную на указанных принципах, для краткости можно именовать структурно-генетической.

Любой научной классификации предшествует отбор признаков — оснований деления понятий. Как показывает опыт многих естественнонаучных классификаций (почвенной, геоморфологической, геоботанической и др.), одного основания (признака) для установления и разделения всей иерархии типологических таксонов найти невозможно. Более того, подобные попытки логически не оправданы. Ибо на разных уровнях обобщения классифицируемые множества интегрируются неодинаковыми, неравносильными факторами. Особенно это важно иметь в виду при классификации таких сложных, полигенетичных геосистем, какими являются ландшафты. В то же время необходимо строго соблюдать требование логики о единстве основания деления понятий на каждом определенном таксономическом уровне классификации. Нельзя, например, в один и тот же таксон объединять ландшафты и по зональным, и по азональным признакам. Они независимы и должны быть отражены в различных классификационных таксонах. О том же говорят известные положения теорий информации, согласно которым максимальная информация и наименьшая неопределенность (энтропия) типологической классификации могут быть достигнуты при относительной независимости признаков — оснований деления различных таксонов. Отсюда неизбежны множественность оснований и иерархическая многоступенчатость классификации.

За отбором классификационных признаков следует их «взвешивание» — определение относительной роли в ландшафтогенезе и структуре ландшафтов. Классификация нуждается не в простом наборе признаков, а в наборе ранжированном. В связи с этим в ней следуют один за другим основания деления понятий от наиболее общих, универсальных к частным, локальным. Первые имеют преимущественно ассоциативный характер, говорят о факторах ландшафтогенеза, вторые — субстантивный, вскрывая собственные свойства ландшафта. Таким образом, классификация представляет собой многоступенчатую иерархию типологических таксонов (классов, типов, родов, видов), сверху вниз все более и более сужающих, конкретизирующих характеристики геосистем.

3. Агроэкологическая оценка геоморфологических и

литологических условий

Геоморфологические процессы оказывают наиболее активное влияние на дифференциацию ландшафтов. Они формируют скульптуру земной поверхности, создавая множество разнообразных макро-, мезои микроформ рельефа, элементарных участков, различающихся по взаимному расположению (вершины, разные участки склонов, подножья), относительной высоте, экспозиций, крутизне и форме склона. Каждому местоположению отвечает определенная совокупность условий местообитания. Все они в той или иной мере связаны определенными потоками энергии и веществ. Поэтому агроэкологическую характеристику геоморфологических условий объекта агропромышленного производства нужно осуществлять в структурной иерархии ландшафта от генетического типа рельефа до его элемента.

Известное разнообразие рельефа сводится к следующим морфолого-генетическим типам: горный (структурно-тектонический), структурный (пластовый), скульптурный (эрозионный) и аккумулятивный (насыпной).

Торный тип рельефа представлен подтипами высокогорного, альпийского, среднегорного, низкогорного, сельгового.

Структурный (пластовый) рельеф, развитый на горизонтально залегающих пластах осадочных пород, обладающих значительной стойкостью по отношению к эрозии, разделяется на подтипы: плоскогорья, плато, куэсты.

Скульптурный (эрозионный) тип рельефа включает равнины, образованные размывом — линейной речной эрозией, плоскостным смывом и морской абразией.

Аккумулятивный (насыпной) тип рельефа обусловлен накоплением рыхлых масс молодых четвертичных отложений в областях погружения.

По высотным условиям равнины делят на низменности, расположенные ниже 200 м над уровнем моря, и более высоко расположенные плато.

На карте почвенно-географического районирования России представлено 12 категорий равнинного рельефа, которые в сочетании с разнообразием пород разделяются на 26 выщелов:

— морские равнины

— плоские песчано-глинистые,

— плосковолнистые песчаные частично с эоловой переработкой;

— аллювиальные и древнеаллювиальные равнины

— плоские суглинистые и глинистые, преимущественно лессовидные,

— плосковолнистые песчано-глинистые, плоскохолмистые песчано-глинистые, плоскохолмистые песчаные, включая перевеянные;

— аллювиально-дельтовые равнины

— плоские слоистые песчано-глинистые;

— озерно-аллювиальные равнины

— плоские и плосковолнистые глинистые и суглинистые, плосковолнистые песчано-суглинистые;

— водно-ледниково-озерные равнины (включая зандровые) плоские песчано-глинистые, местами подстилаемые моренными суглинками,

— плосковолнистые песчаные и супесчаные, подстилаемые моренными суглинками, плоскохолмистые песчаные и супесчаные;

— моренные равнины

— холмистые (конечно-моренные) с чередованием моренных суглинков и песков,

— волнистые суглинистые,

— плосковолнистые суглинистые и двучленные, подстилаемые карбонатными породами, плоскохолмистые песчаные и супесчаные, плосковолнистые песчаные и супесчаные, близко подстилаемые моренными суглинками,

— волнисто-увалистые покровно-суглинистые, включая слабокарбонатные;

— предгорные, преимущественно пролювиальные равнины волнисто-увалистые глинистые и суглинистые, местами щебневатые;

— эрозионные равнины

— волнисто-увалистые лессовые и лессовидные суглинистые, увалистые элювиально-делювиально-суглинистые и глинистые на коренных породах, волнистые пеплово-вулканические;

— эрозионные плато

— плоскоувалистые элювиально-делювиально-суглинистые на коренных породах;

— эрозионно-денудационные равнины частично с мелкосопочником увалисто-холмистые элювиально-делювиально-суглинистые на коренных породах; аридно-денудационные равнины и плато

— плоскоувалистые элювиально-делювиальные преимущественно суглинистые на коренных породах, плоскохолмистые песчаные (перевеянные); аридно-денудационные равнины с мелкосопочником

— холмистые элювиально-делювиально-суглинистые щебнистые на коренных породах.

На равнинах и плато находятся как повышенные, так и пониженные места. К повышенным относятся холмы, бугры, гривы, гряды, увалы; к пониженным — балки, овраги, карстовые понижения и др. Эти формы рельефа, занимающие площадь, измеряемую десятками или сотнями квадратных метров, с колебаниями высот в пределах от одного до нескольких десятков метров, относятся к категории мезорельефа.

Холмом называется небольшое возвышение округлой формы с широким основанием, постепенно сливающимся с равниной. Высота холмов над равниной обычно находится в пределах 40- 80 м, но иногда достигает 100 и даже 200 м.

Бугор отличается от холма меньшей высотой (10−25 м), меньшим диаметром основания и более крутыми склонами.

Грива, гряда, увал — возвышенности удлиненной формы, длина которых в несколько раз превышает ширину, высота же соответствует высоте холмов.

Следует особо различать формы ледникового грядового рельефа, к которым относятся озы — длинные (до 30−40 км), извилистые валы высотой 25−50 м, сложенные преимущественно моренным и флювиогляциальным песчано-валунным материалом, и друмлины — вытянутые в одном направлении продолговато-овальные холмы, образовавшиеся вследствие выпахивания ледником донной морены и потому сложенные моренными валунными суглинками и лесками.

На равнинах проявляются различные формы микрорельефа, занимающие небольшие площади (от одного до нескольких сотен квадратных метров), с колебаниями относительных высот в пределах 1 м. Это бугорки и холмики, образованные выбросами землероев, торфяные бугры верховых болот, кочки травяных болот, степные западины и блюдца, предовражные ложбины, эрозионные промоины.

Самые мелкие формы рельефа, диаметр которых колеблется в пределах от нескольких сантиметров до 0,5−1 м, высота достигает 30 см, относятся к нанорельефу.

Важными в агрономическом отношении критериями оценки рельефа являются абсолютные высоты, горизонтальная и вертикальная расчлененность территории, формы и экспозиции склонов.

Абсолютная высота над уровнем моря. С изменением абсолютной высоты связана смена процессов, определяющих вертикальную зональность ландшафтов. Она обусловлена уменьшением кверху плотности, давления, температуры, пылесодержания воздуха.

Атмосферное давление убывает на 1 мм рт. ст. на каждые 11−15 м высоты, температура воздуха снижается в среднем на 5−6° на каждый километр высоты. Количество облаков до некоторой высоты возрастает, что приводит к существованию пояса максимальных осадков и к уменьшению их на более высоких уровнях. Соответственно изменяются почти все компоненты природного комплекса: почвы, растительность и т. д.

Влияние абсолютной высоты на климат и почвы сказывается не только в горных странах с их вертикальной зональностью, но и на равнинах с колебанием высот менее 250−300 м. Для возвышенностей европейской территории России каждые 100 м высоты увеличивают годовое количество осадков на 10−12% по сравнению со средней суммой осадков на равнине.

Влияние шероховатости поверхности на осадки на этих возвышенностях составляет 6−9% в год (30−40 мм/100 м). Суммарное влияние обоих факторов составляет 18% суммы осадков на равнине. Разность высот в пределах мезорельефа существенно влияет на температурный и ветровой режимы различных его участков, что будет рассмотрено далее.

Оценка расчлененности территории. Основы дифференциации эрозионного рельефа центральных областей России разработаны А. С. Козменко [83], который выделяет по условиям водосбора водораздельные, приводораздельные, присетевые и гидрографические земли. Наиболее расчленена гидрографическая сеть, которая представлена древними звеньями (ложбины, лощины, балки, долины), сложившимися в послетретичный ледниковый период, когда шел процесс интенсивного эрозионного разрушения территории талыми водами ледников, и современными образованиями (промоины и овраги).

Гидрографическая сеть в верхней ее части начинается ложбинами. Это линейная форма рельефа с пологими берегами глубиной до 1 м без признаков бровки и русла. В ней начинается концентрация воды. Водосборная площадь ложбины до 50 га. Она представляет след первичного размыва древней породы, заполненный отложениями мелкозема, смытыми с окружающих ее склонов. С наличием ложбин приходится считаться при размещении культур и выборе агротехники. Весной по ложбинам текут талые воды. Г. П. Сурмач дал следующую классификацию интенсивности этого явления: ложбинность редкая — на 1 км поперечного протяжения склона приходится менее трех ложбин, умеренная — 3 — 5 ложбин, частая — 6 — 10 ложбин, весьма частая — более 10 ложбин.

Вниз по склону ложбина перерастает в лощину. Она имеет ясно выраженное дно, более высокие и крутые берега (6−12° и более). Глубина до 8−10 м, ширина до 40−60 м, водосборная площадь до 500 га. С продвижением ниже по склону лощина расширяется и впадает в балку либо сама становится ею.

Балка имеет широкое дно, выраженные бровки. Ширина ее 60−200 м, глубина до 15−20 м, площадь водосбора до 3000 га. Постепенно расширяясь и углубляясь, балки впадают в речные долины с постоянным водным потоком.

К современным образованиям относятся промоины и овраги. Все разнообразие оврагов принято объединять в две большие группы: первичные и вторичные. Первичные сформировались на присетевых и приводораздельных склонах в результате неурегулированного поверхностного стока. Их называют склоновыми. Вторичные овраги сформировались на звеньях древней гидрографической сети: донные — в результате размыва днища лощин или балок, береговые — на берегах балок или речных долин, вершинные — у привершинных частей балок.

Примыкающий к гидрографической сети присетевой фонд земель с уклонами 3−9° характеризуется тем, что поверхностный сток на них осуществляется не концентрированными потоками, а мелкими струями и ручьями, расчлененными по склону. На пашне развиваются преимущественно процессы смыва, а размыв представлен в виде отдельных промоин и рвов, приуроченных к наиболее резко выраженным ложбинам. Большое их распространение на склонах крутизной более 3° (0,05) служит показателем их принадлежности к присетевому фонду. Уклон в 3° является обычно критическим. При его превышении на пашне существенно усиливаются смыв и мелкоструйчатый размыв. Выше присетевых земель располагаются земли приводораздельного фонда, более пологие. Сами по себе они слабо эродируют, однако накопление снега, талых и дождевых вод вызывает сток и размыв на землях присетевого и гидрографического фондов. Поэтому здесь необходимо проведение мероприятий по задержанию и замедлению стока вод, регулированию снегоотложения и снеготаяния.

Для характеристики вертикальной и горизонтальной расчлененности территории используют ряд показателей.

Степень вертикального расчленения территории характеризуется глубиной расчленения рельефа, отражающей превышение водоразделов над базисами эрозии внутри элементарных бассейнов.

Этот показатель определяется как разность наибольшей и наименьшей абсолютных высот по каждому элементарному бассейну. В качестве элементарного бассейна принимают бассейн каждого единичного водотока с постоянным или пересыхающим течением (или бассейн единичного озера). Для карт глубины расчленения рельефа принята шкала относительных высот со следующими ступенями:

В соответствии с этой шкалой для равнинного рельефа наиболее типичны ступени 1−5, для предгорий — 3−6, для среднегорного рельефа — 4−6, для высокогорного — 6−8.

Горизонтальное расчленение рельефа характеризуется длиной гидрографической сети на 1 км² площади, а также средней шириной водосборного бассейна.

Первый показатель, называемый коэффициентом расчлененности территории, определяется по формуле

l=L/P,

где L — общая длина гидрографической сети, км; Р — площадь, в пределах которой изменяется длина гидрографической сети, км².

С увеличением этого коэффициента возрастает площадь смытых почв. Например, при коэффициенте 0,3 смытые почвы могут составлять 10%, при расчлененности 0,6 — 25% и т. д. В районах, сильно подверженных эрозии, этот коэффициент достигает 1,1−1,8.

Данный показатель неприменим для определения густоты расчленения в районах с нелинейным (озерным, холмистым и др.) расчленением.

Второй показатель — ширина водосборного бассейна или среднее расстояние между соседними тальвегами речной (эрозионной) сети — определяется по формуле

a=P/L,

где а — среднее расстояние между соседними тальвегами в пределах площади Р, км.

Для районов с преобладанием нелинейного расчленения — озерного, холмистого, бугристого, западинного и других используют формулу

а=Р/К,

где а — среднее расстояние между соседними понижениями в пределах площади Р, км; К — общее число понижений (озер, западин) или повышений (бугров, грив) в пределах площади Р.

Наряду с показателями общей расчлененности территории используют критерии степени ее повреждения современными формами линейной эрозии. Это коэффициенты овражности и плотности оврагов.

Коэффициент овражности — отношение площади оврагов (га) к площади земельного фонда (км²).

О степени развития овражной эрозии судят также по суммарной протяженности оврагов на 1 км² площади. Соответственно различаются слабая (меньше 0,25 км/км²), средняя (0,25−0,50), сильная (0,50−0,75) и очень сильная (больше 0,75) степени развития эрозии.

Данные категории не отражают полной степени поражения территории оврагами, поскольку при одном и том же коэффициенте овражности может приходиться разное их количество на единицу площади. Поэтому введен коэффициент плотности оврагов, означающий число оврагов на площади 1 км² земельного фонда.

Все коэффициенты вычисляют отдельно для общей водосборной площади и для гидрографической сети. Только в этом случае достигается объективная оценка характера и степени расчлененности данной местности.

Для Среднерусской возвышенности, например, средняя расчлененность водосборных бассейнов лощинно-балочным звеном составляет 0,92 км/км². При близких величинах этого показателя в бассейнах рек расчлененность водосборов непосредственно овражной сетью изменяется от 0,14 до 0,87 км/км². Средний коэффициент овражности на этой возвышенности равен 0,6 га/км², средняя плотность оврагов на овражно-балочных системах 14,1 на 1 км².

Классификация и оценка склонов. Важнейшими характеристиками рельефа, от которых зависят сток и эрозия почв, являются форма, крутизна, длина и экспозиция склонов.

По форме склоны подразделяют на прямые, выпуклые и вогнутые. Прямые склоны характеризуются плавным уклоном от вершины к подошве и соответственно постепенным нарастанием разрушительной силы воды. Значительный смыв проявляется приблизительно от середины склона.

На выпуклых склонах эрозия сильнее проявляется в нижней части, где наибольшая крутизна. В нижних частях таких склонов сильно выражена ложбинность. На вогнутых склонах эрозия сильнее выражена в верхней, более крутой части. Книзу она уменьшается, происходит аккумуляция смытой почвы. По степени эрозионной опасности склоны находятся приблизительно в следующем соотношении: прямой -1; выпуклый — 1,25−1,5; вогнутый — 0,5−0,75.

Определяющую роль в формировании стока играет крутизна склона. Пороговая ее величина, при которой начинается эрозия, сильно различается в зависимости от литологии почвообразующих пород и ряда других условий. Поэтому единой классификации склонов в данном отношении быть не может. Тем не менее сложились некоторые усредненные представления по этому поводу.

Для таежно-лесной зоны интервал 0−1° характеризует повышенную вероятность переувлажнения, выраженность микрорельефа, появление в структуре почвенного покрова оглеенных компонентов.

Интервал от 1 до 3° характеризует наиболее благоприятные условия дренированности, но если до 2° почвенный покров наиболее однороден, то после 2° обнаруживается проявление начальных форм линейной эрозии и требуется ограничение доли пропашных культур в севообороте. В интервале уклонов 3−5° наблюдается значительное развитие эрозионных процессов. Использование таких земель в пашне должно осуществляться в системе противоэрозионных мероприятий с исключением пропашных культур. При уклонах 5−8° практикуются почвозащитные севообороты. На склонах круче 8° преобладает сенокосно-пастбищное использование земель.

В процессе анализа рельефа выделяются элементы линейного расчленения (долинно-балочной сети): поймы и низкие террасы малых рек, днища и склоны крупных балок и лощин, небольшие ложбины. Учитываются локальные замкнутые формы: положительные (мелкие холмы, бугры), отрицательные (замкнутые депрессии, западины).

Разнообразие элементов рельефа определяет сложную картину перераспределения агроклиматических ресурсов и формирования микроклимата.

1. Николаев В. А. Ландшафтоведение. Семинарские и практические занятия. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. — 94 с.

2. Кирюшин В. И. Экологические основы земледелия. — М.: Колос, 1996. — 367 с: ил.