 |
Географические циклы развития биострома и периодическая система географических зон
|
|
|
|
Географический (ландшафтный) пояс — лонятш широко распространенное в литературе, однако объе] и содержание его остаются до сих пор неопределег ными.
Из зарубежных географов большое значение ландшафтным поясам придавал глава Гамбургской школ ландшафтоведов 3. Пассарге. При этом особенно большая роль ландшафтным поясам отводилась им в так называемом сравнительном ландшафтоведении. В его представлении, ландшафтный пояс есть система ланшафтных областей одного климатического' пояса [Ра sarge S., 1921, с. 11].
Представления советских исследователей о геогрфическом поясе основываются на работах A. A. Григорьева, согласно которым географические пояса — это крупнейшие территориальные градации, на которые по разделяются материки. Доминирующая роль в их обособлении принадлежит климатическому звену физик географического процесса [Григорьев А. А., 1946]. В более поздних работах А. А. Григорьев уточняет ведущий фактор обособления географических поясов, считая таковым изменения радиационного' баланса.
Признавая существование географических пояс< украинские географы пишут: «При выделении геог{ фических поясов мы подчеркиваем значение радиз! одного и теплового балансов и основных типов атм< ферной циркуляции» [Попов В. П. и др., 1961, с. Г
Д. Л. Арманд и П. А. Шелапутин (1962) так считают, что широтные географические пояса выде. ются на основании относительной однородности оси-ных черт климата, а среди главных климатических ф торов, создающих различия между поясами, называ радиационный баланс и общую циркуляцию атм феры.
Климатическая трактовка географических поя наиболее яркое выражение нашла на страницах «< зико-географического атласа мира» (1964). В пояс тельном тексте атласа о географических поясах оказг
|
|
|
что они представляют собой «обусловленные климатом широтные подразделения географической оболочки Земли» [Лукашова Е. Н., Игнатьев Г. М., 1964, с. 293]. Поэтому система географических поясов (именно система географических поясов, а «е сам их рисунок), принятая в этом 'атласе, повторяет опубликованную там же систему климатических поясов.
Клим этические пояса Географические пояса
(карта 20) (карта 76)
Арктический и Арктический
Антарктический
Субарктический и Субарктический и
Субантарктический Субантарктический
Умеренные северного и Умеренные
южного полушарий
Субтропические северного Субтропические
и южного полушарий
Тропические северного Тропические
и -южного полушарий
Субэкваториальные "' 'Субэкваториальные
Экваториальный Экваториальный
Близкое к этому определение географического пояса приводится в «Энциклопедическом словаре географических терминов» (1968, с. 77): «Географический пояс — высшая ступень широтно-зонального физико-географического деления земной поверхности, характеризующаяся известной общностью термич. условий».
Не удивительно, что формальный климатический подход к выделению географических поясов вызвал у некоторых географов критическое отношение к самой идее существования в природе поясов как ландшафтных комплексов. Так, Н. А. Гвоздецкий (1962, с. "26) пишет, что «пояс, который иногда принимают за высшую таксономическую единицу разделения географической оболочки, это скорее единица климатическая, а не ландшафтная». Такую же позицию относительно географических поясов занимает Н. И. Михайлов (1959), а А. Г. Исаченко (1965, с. 255), констатируя -отсутствие ясности в вопросах выделения поясов, считает излишней «процедуру» группировки зон в более крупные территориальные единицы. В. Б. Сочава (1962) хотя и признает географические пояса, но настолько их укрупняет (три пояса — тропический, северный и южный нетропические — «а всей земной поверхности),что теряется практический смысл их разграничения. Попытку отойти от чисто климатического определения географического пояса сделал и. С. Щукин (1980, с. 97). По его словам, географический пояс «характеризуется общими особенностями режима тепла и влаги, циркуля-дии воздушных масс, своеобразной влажностью и ритмикой биогеохимич. и геоморфологич. процессов, вегетации растительности и др.» Определение это не отражает специфики географического пояса и в такой же мере, если не больше, оно может быть отнесено к географической зоне.
|
|
|
Всякий ландшафтный комплекс, в том числе и •географический пояс, выделяется только в том случае, если для него установлены четкие разграничительные критерии,.подтверждающие объективный характер его существования в природе. До сих пор такие критерии для географических поясов не были найдены, а если они и предлагались, то носили климатический, а не комплексный характер.
С нашей точки зрения, в основу выделения поясов должен быть положен географический цикл развития биострома. Подобно географической зоне, очерчивающей сплошной ареал какого-либо одного типа ландшафта, пояс ограничивает территорию проявления какого-либо одного географического цикла развития биострома.
Термин биостром, предложенный Е. М. Лавренко (1964), представляет расширенную трактовку фитострома Г. Н. Высоцкого (1926). Фитостромом Г. Н. Высоцкий называл.растительный покров, биоетромом Е.М. Лавренко называет живой покров, слой живого вещества, куда включается, помимо растительности, и животный мир.
Биостром — живое, активное ядро ландшафтной сферы. Распространен биостром на Земле практически повсеместно, включая и донные ландшафты. Исключение.составляют внутренние.районы ледникового купола Антарктиды, которые можно считать азойными. Но развитие биострома — его мощность по вертикали, плотность, запасы биомассы — отличается пространственным непостоянством.
Наименее развит биостром в пустынях. Здесь участие живого вещества в формировании ландшафтной сферы незначительно, структурна и вертикальные границы последней определяются абиологическими компонентами. Биостром пустынь отличается низкой продуктивностью, обратной асимметрией, выражающейся в преобладании (по биомассе и мощности) подземной части над надземной.
|
|
|
Наибольшей полноты и сложности биостром достигает в лесных ландшафтах,.которым свойственна значительная высота (большая мощность по вертикали), многоярусность, большие запасы биомассы, высокие нормы ежегодного прироста, прямая асимметрия (преобладание надземной части биоетрома над подземной). Биостром лесных ландшафтов, точнее его важнейшая активная часть, фитостром, больше чем где-либо выполняет свою трансформаторную роль входного канала в биосферу для превратимых форм энергии [Хильми Г. Ф,. 1966, с. 102]. Одновременно в лесных ландшафтах резко усиливается рефлекторная функция биострома на ландшафтную сферу. Подавляющая часть ландшафтной сферы, если не вся она,— приземные слои воздуха на высоте 30—50 м над растительностью, почва, современная кора выветривания — находится в лесных ландшафтах под мощным преобразующим воздействием биострома. А. И. Перельман (1975, с. 31) подчеркивает еще одну особенность лесных ландшафтов — «интенсивные, прямые совершенные водные -связи между почвой, корой выветривания, грунтовыми водами, континентальными отложениями и поверхностными водами».
Срединное положение между двумя антиподами в развитии биострома — пустынями и лесными ландшафтами — занимают степи. Они намного, на целый порядок, уступают лесам в запасах биомассы, при этом, в отличие от лесов, большая часть ее (70—90%) сосредоточена в подземном биопедостромном горизонте. Меняется в степях сам состав биомассы: по сравнению с лесами в ней резко возрастает доля зоомассы (6% — в черноземных степях, 0,01%—в тайге, 1 % •— в тропических лесах). Небольшие общие запасы биомассы в степях восполняются высокой годичной продукцией (приростом), не уступающей или близкой годич-
ной продукции лесов умеренного пояса. Наблюдается ослабление связей между почвами и грунтовыми водами; последние в степях насыщены кальцием, которого, напротив, не хватает -в водах лесных ландшафтов.
|
|
|
Промежуточными звеньями в развитии биострома от лустынных ландшафтов к степным и от степных к лесным являются полупустыни и лесостепь. Закономерная смена типов ландшафта от пустынного с предельной деградацией или отсутствием биострома до лесного, в котором биостром находит свое максимальное проявление, составляет географический цикл развития биострома.
Некоторое представление об одном из географических циклов развития биострома дает табл. 9, в которой показана продуктивность растительности основных типов ландшафта от ельников тайги до пустынь умеренного пояса.
Географический цикл развития биострома не следует отождествлять со стадиями развития растительного покрова по И. iK. Пачоскому, который в ряде своих работ утверждал, что развитие растительного покрова идет от простого к сложному, от пустынного типа к степному (луговому) и далее к лесному, что «пустыня, степь.и лес — это последовательные стадии его развитая» [Пачоский И. К., 1921, с. 212]. Этот порядок развития растительного покрова он считал одним из основных «фитосоциальных» законов.
Однако стадии развития растительного покрова, предложенные И. К- Пачоским (пустыня — степь — лес), совсем не идентичны отдельным звеньям.географического цикла (развития биострома (пустыня — полупустыня — степь — лесостепь — лес). Вот что писал он о лесной стадии развития растительного покрова «Лесную стадию развития растительного покрова не надо себе представлять исключительно в виде настоящего леса, образования, слагающегося из крупных деревьев, покрывающих собою всю данную площадь. Помимо такого настоящего леса, лесная стадия во многих случаях может быть представлена лишь теми или другими эквивалентами леса, состав, облик и структура которых соответствуют климатическому комплексу данной области» [Пачоский И. К., 1921, с. 212]. Такими эквивалентами леса он считает и кустарниковые заросли саванн и пустынь, и кустарниковые и даже кустарничковые стланики высоко в горах или на севере, за пределами лесной области. «Как бы мало не были похожи такие затросли на лес, это все-таки эквивалент последнего. Это все, что могла дать природа в данных условиях климата» [Пачоский И. К., 1921, с. 212]. Следовательно, речь идет о последовательных сменах растительности на узком климатическом фоне внутри одного типа ландшафта, в то время как географический цикл развития биострома предполагает закономерную смену разных типов ландшафта на широком климатическом фоне. Стадии развития растительного покрова И. К. Пачоокого — это своего рода малый внутризо-нальный цикл развития биострома, отдельные звенья которого вызваны к жизни не климатическими различиями, как в географическом цикле, а усложнением растительного покрова в процессе его развития.
|
|
|
При движении с севера и а юг первый географический цикл развития биострома — полярный. Он охватывает типы ландшафта от арктических.пустынь до северной тайги Включительно (арктические пустыни, тундра, лесотундра, северная тайга) *. Ограничительным фактором в развитии биоетрома в полярном географическом цикле -служит тепло. Дифференциация ландшафтной сферы на типы ландшафтов обусловлена здесь закономерным повышением летних темлератур воздуха, протекающим на фойе достаточного или избыточного увлажнения. Закономерен вопрос, почему северная тайга отнесена «полярному поясу и почему именно ее южная граница рассматривается в качестве границы полярного и умеренного поясов? Познакомимся ближе с северотаежными лесами. В.Б.Сочава (1956, с. 160) так характеризует ельники северной тайги Русской равнины: «Общим свойством всей этой группы ельников является низкорослый, несомкнутый и медленно растущий древостой (преимущественно IV и V классов бонитета)... Северотаежные еловые леса отличаются невысокой производительностью и в силу этого не имеют большого лесопромышленного значения».
На фоне лесных ландшафтов в целом северотаежные леса представляют собой вариант крайне угнетенных лесов вследствие -недостаточных тепловых ресурсов. Но эти же леса одновременно' и тип ландшафта с наиболее мощным и полным биостромом внутри полярного пояса. Тяготение ееверотаежных лесов к полярному поясу послужило основанием для отнесения северной части их к так называемому «тундролесью» [Пармузин Ю. П., 1979] и проведению здесь границы между гипоарктичеоким и бореальным ботанико-геогра-фическими поясами [Юрцев Б. А., 1966].
* В моей более ранней работе [Мильков Ф. Н., 1969а] в полярный пояс включалась и средняя тайга. Однако древостой средней тайги не обнаруживает климатически обусловленной угнетенности, и эту подзону тайги обоснованнее относить к умеренному поясу.
Есть все основания северную тайгу рассматривать в качестве самостоятельной северной редколесной географической зоны, занимающей обширные площади на юге полярного пояса. Приведем описание ландшафтов северной тайги Западной Сибири по Н. И. Михайлову (1976, с. 102): «Вдоль речных долин и на приподнятых, лучше дренируемых гривах междуречий с глеево-подзолистыми почвами располагаются редкостойные лиственничники и заболоченные лиетвенничао-елово-кедровые леса. Деревья в них (невысокие (8—ГО м) и стоят на значительном расстоянии одно от другого. Поэтому и.производительность таких лесов невелика — от 20 до 80 м3 древесины низкого качества с 1 га. Массивы редкостойных лесов занимают не более 20—25% площади подзоны. Значительно большую роль в ландшафтах междуречных пространств играют безлесные торфяные плоско- и мрупнобугристые болота, а также сильно заболоченные кедровые или сосновые рямы, под которыми повсеместно встречается вечная мерзлота».
Описание северной тайги Н. И. Михайлова не содержит чего-либо неизвестного. Но оно лишний раз свидетельствует о том, что только сила привычки следовать раз высказанным авторитетным утверждениям Л. С. Берга, Б. Н. Городкова заставляет объединять в один зональный тип ландшафта с высокоствольной тайгой эти низкорослые заболоченные редколесья.
К югу от северной тайги, где тепла повсюду достаточно для формирования мощного биострома, вступает в силу другой контролирующий фактор его развития — соотношение тепла и влаги. Своего максимального развития с лесными ландшафтами биоетром достигает в местах оптимального соотношения тепла и влаги, где коэффициент увлажнения (отношение годовой суммы осадков к величине испаряемости), предложенный Высоцким—Ивановым, и радиационный индекс сухости, по М. И. Будыко (отношение годового радиационного баланса земной поверхности к сумме тепла, затрачиваемого па испарение годовой суммы осадков), близки к единице.
Условия увлажнения к югу от полярного цикла развития биострома меняются часто и резко, что связано с особенностями атмосферной циркуляции, обусловливающей выпадение осадков. Тем не менее здесь на фоне все нарастающего к югу радиационного баланса достаточно хорошо прослеживаются три последовательно сменяющие друг друга области, где условия увлажнения меняются от оптимального соотношения тепла и влаги до острого недостатка влаги, а биостром
соответственно то достигает своего максимального проявления в лесных ландшафтах, то деградирует в пустынях, предварительно пройдя промежуточные звенья полуоткрытых лесостепных, степных и полупустынных ландшафтов. В каждой из этих областей свой 'географический цикл развития биострома и, следовательно, каждая из них представляет собой самостоятельный географический пояс. Такими поясами являются умеренный, субтропический и тропический. Всего, на земной поверхности семь поясов: северный полярный, северный умеренный, северный субтропический, тропический, южный субтропический, южный умеренный, южный полярный.
Ограничение географического пояса рамками проявления в ландшафтной сфере географического цикла развития биострома составляет необходимый объективный критерий для разграничения одного географического пояса от другого. Одновременно это тот критерий, который позволяет не смешивать между собой географический пояс и географическую зону. Географические пояса — это повторяющиеся на разной энергетической (радиационной) основе географические циклы развития 'биострома. Отдельные звенья этого цикла, повторяясь из пояса в пояс, образуют группы зон-аналогов, а повторение циклов в целом — периодическую систему географических зон (табл. ilO).
Предлагаемая периодическая система географических зон основывается на учении Д. Г. Виленского об аналогичных рядах в почвообразовании и периодическом законе географической зональности А. А. Григорьева и М. И. Будыко.
Д. Г. Вилеиакий (1924, 1945), опираясь на тесную связь почвенного покрова с растительностью и повторяемость в разных поясах сходных типов растительности, устанавливает аналогичные ряды в почвообразовании. В частности, подзолистые почвы, аналогичные подзоне тайги умеренного пояса, он находит в субтропических и тропических широтах. Идея Д. Г. Виленского об аналогичности почв в разных географических поясах была поддержана другими почвоведами. М. А. Глазовская (1981, с. 307) в учебнике по почвоведению и географии почв говорит о семействе подзолистых почв, включающем подзолистые почвы бо-
реальных и суббореальных таежнолесных областей и подзолистые почвы субтропических и тропических влажнолесных областей.
Та же идея об аналогичных рядах в почвообразовании использована при установлении аналогичных рядов (групп) в ландшафтных зонах [Мильков Ф. Н., 1948а]. В аа виси мости от баланса влаги (отношение годовой суммы осадков к испаряемости) нами в 1948г. предложено различать следующие группы ландшафтных зон-аналогов различных географических поясов (табл. 11): лесостепную, лесную, степную, пустынную. Учитывая не только сходство, но и глубокие различия между аналогичными зонами разных поясов, было предложено именовать их ландшафтами-аналогами морфологического типа.
Дальнейшим развитием учения Д. Г. Вилен-ского явился периодический закон географической зональности А. А. Григорьева и М. И. Будыко. О преемственной связи периодического закона географической зональности с учением об аналогичных рядах в почвообразовании говорят сами авторы закона: «Отметим, что представление о периодической закономерности зональности выдвигалось и ранее главным образом, в связи с изучением распределения почвенного покрова» [Григорьев А. А,, Будыко М. И., 1966а, с. 279]. Суть этого закона сводится к тому, что в разных географических поясах, обладающих различными тепловыми ресурсами, но в близких по увлажнению условиях, формируются сходные — аналогичные — типы ландшафтов с соответствующими географическими зонами. Сами авторы закона формулируют его следующим образом: «В различных широтных поясах одним -и тем же значениям радиационного индекса сухости соответствуют природные зоны, сходные по ряду существенных признаков. Вследствие этого при переходе от одного широтного пояса,к другому в рядах природных зон, соответствующих изменениям условий увлажнения, периодически повторяются признаки сходства наряду с различиями, обусловленными изменениями тепловых энергетических условий» [Григорьев А. А., 1966, с. 295[. Периодический закон географической зональности А. А. Григорьев и М. И. Будыко иллюстрируют таблицей, в которой группировка зон произведена по размерам радиационного баланса (вертикаль) и радиационного индекса сухости (горизонталь). Не оспаривая большого научного значения этой таблицы, следует признать, что она обладает одним существенным недостатком. В ней в один радиационный ряд с дифференциацией ландшафтов по условиям увлажнения поставлены арктическая пустыня, тундра, северная и средняя тайга, южная тайга и смешанные леса, лиственный лес и лесостепь, степь, полупустыня умерерн-ного пояса, пустыня умеренного пояса. Здесь, следовательно, объединены в один ряд принципиально различные географические циклы развития биострома — полярный я умеренный, причем дифференциация типов ландшафта в полярном -цикле, как уже указывалось выше, связана не с изменениями увлажнения, а с изменением термических условий. Не удивительно, что в «Таблице географической зональности» А. А. Григорьева и М. И. Будыко (1956, 1961) у арктической пустыни не нашлось аналогов, крайне сомнительными оказались аналоги тундры (субтропическая гемигилея с мно-
Таблица IW Группы ландшафтных зон-аналогов [ло Милькову Ф. Н., 1948а]
| Группы ландшафтов-аналогов | Ландшафтные зоны по Л. С. Берну | Баланс влаги |
Лесостепная Лесостепная Близкий к нейтраль-
иому
Тропического лесо-степья (саванн)
Лесная Лесов умеренного Положительный
климата
Субтропических лесов Тропических [влажных лесов
Степная Степей умеренного Потенциально
климата отрицательный
Тропических степей
Пустынная Пустынь умеренного Резко выраженный
климата потенциально
Тропических пустынь отрицательный
начисленными болотами и экваториальные лесные болота), а лесотундра как самостоятельный тип ландшафта вообще исчезла.
Представляется, что недостатки '«Таблицы географической зональности» А. А. Григорьева и М. И. Бу-дыко исправляет предложенная,нами схема периодической системы географических зон (см. табл. 10). Она обосновывает в северном полушарии четыре географические пояса, в каждом из них свой географический цикл развития биоетрома, отдельные звенья которого, повторяясь из пояса в пояс, образуют систему зон-аналогов. При движении с севера ял юг каждый новый географический цикл развития биострома разворачивается на более высоком радиационном фоне, что приводит к росту в том же 'направлении биологической продуктивности аналогичных типов ландшафта. Последнее, будучи мало заметным в пустынях, особенно хорошо прослеживается в лесных ландшафтах (табл. 12).
Таблица 12
|
|
|
