Ландшафтно-геохимические системы

Зональность, азональность и провинциальность - не единственная закономерность в размещении природных ландшафтов. В пределах зоны, подзоны и ландшафта природные условия будут резко различными в зависимости от состава горных пород и рельефа.

Все более дробно разделяя территорию, мы, наконец, выделим участки, в пределах которых все будет однородно: одинаковые рельеф и горная порода, один и тот же микроклимат, однотипные почва и растительность. Это и будет пространственной единицей географической оболочки на суше, которая называется элементарным ландшафтом[1] или элементарной ландшафтно-геохимической системой[2]. Элементарный ландшафт отражает структуру всей географической оболочки. Он состоит из многих частей (компонентов): из горной породы, почвы, населяющих ее микроорганизмов, растений, животных.

Связь всех компонентов в одно целое, в единую систему осуществляется путем обмена веществ и энергии, что проявляется в виде миграции химических элементов.

Современное общее состояние естествознания и успехи некоторых естественных наук позволяют вплотную приблизиться к количественной оценке взаимосвязи наружных оболочек. Один из возможных подходов - выяснение закономерности распределения химических элементов между оболочками и их компонентами. Эта задача по методу решения, несомненно, геохимическая. Так, в 40-х гг. XX в. на основе учения о ландшафтах и геохимии возникло новое научное направление - геохимия ландшафта, которое изучает миграцию химических элементов в ландшафте. Создателем ее был академик Б. Б. Полынов. Геохимия ландшафта стала одной из теоретических основ решения проблемы окружающей среды, нашла применение в медицине и сельском хозяйстве. По мнению Б. Б. Полынова, наиболее мощными деятелями в процессах, протекающих в биосфере, в том числе и в ландшафтах, являются организмы и вода.

Изучению водной миграции элементов в геохимии придается большое значение. Ведь вода - самый универсальный растворитель в природе, это как бы кровь земной коры, которая связывает между собой отдельные ее части, создает условия для миграции химических соединений.

Главная черта всех циклических процессов миграции химических элементов в географической оболочке - от глобальных до ограниченных элементарным ландшафтом - их незамкнутость. Поэтому элементы, освободившиеся из одного цикла посредством водной миграции, могут связывать целую серию элементарных ландшафтов, расположенных на последовательно понижающихся уровнях рельефа. Это связь однонаправленная, осуществляемая в виде миграционного потока, лишь в очень слабой степени может компенсироваться возвратом через атмосферу.

Процессы внутриландшафтной миграции химических элементов на наиболее возвышенных участках рельефа совершаются сравнительно независимо от окружающей местности, поэтому такие элементарные ландшафты называются автономными. Вынесенные из них химические элементы включается в циклические процессы, протекающие в нижерасположенных ландшафтах, которые называются геохимически подчиненными.

По условиям миграции химических элементов Б. Б. Полынов выделил три основные формы земной поверхности - элювиальные, супераквальные (надводные) и субаквальные (подводные) - (рис. 1.4).

Геохимическое сопряжение оказывает огромное влияние на биологический круговорот. В растительности подчиненных ландшафтов содержание зольных элементов в несколько раз больше, чем в автономных. Торф низинных болот содержит так много минеральных веществ, что зола в нем нередко составляет 30%. Фосфор, выносимый из окружающих почв, концентрируется в низинных болотах в таком количестве, что возникают скопления белого вивианита.

Рис. 1.4. Основные типы элементарных ландшафтов: 1 — поступление веществ в ландшафт (из атмосферы, грунтовых вод); 2 — удаление веществ из ландшафта в атмосферу, грунтовые и поверхностные воды

Супераквальные ландшафты М. А. Глазовская делит на транссупераквальные и собственно супераквальные (замкнутых понижений со слабым водообменом), а субаквальные - на трансаквальные (реки, проточные озера) и аквальные (непроточные озера).

Связь миграционным потоком веществ серии элементарных ландшафтов получила название геохимического сопряжения. Это явление очень широко распространено. В результате геохимического сопряжения на поймах рек накапливаются азот, кальций, фосфор, калий, многие рассеянные элементы, вынесенные с площади водосбора реки.