Понятия географическая оболочка, ландшафтное пространство, ландшафтная оболочка, природный территориальный комплекс, биосфера, ноосфера, витасфера. Современные ландшафты мира

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 .

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.

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

Биосфера — уникальная оболочка нашей планеты. Все предыдущие, рассмотренные нами, оболочки в той или иной степени существуют на других планетах , но только , по всей видимости, нет ни на одной из них, кроме Земли. Возможно, раз жизнь есть на нашей планете, она существует и в других уголках Вселенной, также вероятно, что это весьма распространенное явление, но пока ученые еще только ищут жизнь за пределами нашей планеты и единственной из них, где обнаружена жизнь остается Земля. Кто знает, может, это единственная планета, где каким-то неведомым образом зародилась жизнь?

Откуда она возникла на Земле, действительно никто пока не имеет представления. Жизнь — слишком сложное явление, чтобы она возникла случайно, и о процессах, которые могут привести к её появлению мы пока ничего не знаем. Но факт остается фактом — на Земле существует и процветает жизнь. Всю историю существования нашей планеты, длящуюся 4,5 миллиарда лет, ученые разделили на две большие части — два эона: Криптозой и Фанерозой. Криптозойский эон — это эон «скрытой жизни». В геологических слоях этого периода в не находят никаких следов жизни на планете. Это не может однозначно указывать на то, что её не было в это время вовсе, но никаких свидетельств её наличия не отмечается, возможно, она была долгое время слишком примитивной — на уровне одноклеточных организмов, не сохраняющихся в виде окаменелостей. Фанерозойский эон начался 570 миллионов лет назад, ознаменовавшись так называемым «Кембрийским взрывом». В этот период заканчивается Докембрийская или Архейская геологическая эпоха и начинается Палеозой. Палеозойская эра — это эра «древней жизни». В этот момент появляются практически все типы живых существ: моллюски, брахиоподы, черви, иглокожие, членистоногие, хордовые и другие — поэтому данный момент и был назван «взрывом». Уже через 100 миллионов лет появляются первые позвоночные, а 400 миллионов лет назад жизнь начинает выбираться на сушу — возникают земноводные. Хотелось бы заметить, что жизнь возникла в океане и долгое время не могла выбраться на сушу, так как пока не сформировалась кислородная и озоновый слой, защищающие все живое от смертельной солнечной радиации, суша была непригодна для жизни. В этот же период начинается расцвет наземных растений — появляются плауны, хвощи, папоротники, вслед за растениями появилась почва. Палеозой заканчивается 251 миллион лет назад крупнейшим массовым вымиранием живых существ, за всю её историю. Что произошло в этот период остается неизвестным, очевидно, на планете произошли колоссальные климатические изменения. Некоторые палеонтологи считают, что на Земле случился сильнейший ледниковый период, охвативший всю планету. Однако, после Палеозоя наступил Мезозой, и жизнь на планете восстановилась вновь. Мезозой стал эпохой динозавров, которые царствовали на планете около 200 миллионов лет. Но 65 миллионов лет назад снова произошло массовое вымирание видов. Все динозавры исчезли с лица планеты. Предположительно, в Землю врезался крупный метеорит, радикально изменивший её климат. С этого момента началась Кайнозойская эра, которая длится до сегодняшнего дня. Кайнозой стал эпохой , а около 2 миллионов лет назад среди них выделился человек.

Сегодня жизнь проникла во все уголки Земного шара, она есть на самом дне океанов, в горячих источниках, на самых высоких горах, в жерлах вулканов и подо льдом . Она проникла повсеместно, там где жизнь исчезает по каким-то причинам вскоре она восстанавливается вновь, приспосабливаясь к все более новым и тяжелым условиям окружающей среды. Многообразие живых организмов на планете огромно, оно насчитывает миллионы животных, растений, грибов и микроорганизмов. Сама биосфера — это по сути непрерывное пространство, на котором расположились все эти виды. Они взаимодействуют между собой за счет огромного количества биологических связей, образуя единую, глобальную экосистему. Разумеется, разные живые организмы приспособились к разным природным условиям, потому на Земле сформировалось несколько природных зон, характеризующихся особыми природными условиями и видами, населяющими их.

Предисловие

На основе работ В.И. Вернадского используется определение биосферы как общепланетной оболочки, к составу которой относятся нижние слои атмосферы, гидросфера, и верхние слои литосферы. Ее состав и строение обусловлены современной и прошлой жизнедеятельностью всей совокупности живых организмов. Она вследствие взаимодействия ее живых и неживых компонентов, аккумуляции и перераспределения в ней огромного количества энергии является термодинамически открытой, самоорганизованной, саморегулирующейся, динамически уравновешенной, устойчивой, глобальной системой.

К понятию «биосфера» близко подошел французский биолог Ж.Б. Ламарк (1802). Но сам термин «биосфера» впервые применил австралийский геолог Е. Зусс (1875). Он же выделил биосферу как отдельную оболочку Земли, охваченную жизнью, которая включает части атмосферы, гидросферы и литосферы. Живые существа (растения, животные, микроорганизмы) существуют на поверхности Земли, в ее атмосфере, гидросфере и верхней части литосферы, в целом составляют пленку жизни (сферу) на нашей планете. Верхняя граница биосферы достигает 85 км над поверхностью Земли. На таких высотах (в стратосфере) во время запуска геофизических ракет в пробах воздуха определены споры микроорганизмов. Нижняя граница биосферы достигает глубин литосферы, где температура достигает 100 0 С (в молодых складчатых областях - это приблизительно 1,5 - 2 км и на кристаллических щитах - 7 - 8 км).

Верхняя граница биосферы, по В. И. Вернадскому, является лучевой, а нижняя - термической. Лучевая граница обусловлена наличием жесткого коротковолнового излучения, от которого жизнь на Земле защищена озоновым слоем, термическая - наличием высоких температур и находится на суше в среднем на глубине 3 - 3,5 км от земной поверхности. Таким образом, общая толщина этой земной оболочки должна была бы составлять несколько десятков километров.

1. Географическая оболочка - комплексная оболочка Земли, образованная вследствие взаимопроникновения и взаимодействия веществ отдельных геосфер - литосферы, гидросферы атмосферы и биосферы. Географическая оболочка является окружающей средой человеческого общества, и в свою очередь, подвергается значительному превращающему влиянию от него.

Географическая оболочка - наибольший природный комплекс, в развитии которого есть определенные закономерности:

o Целостность - все компоненты географической оболочки представляют собой единое целое, взаимодействуют между собой, а вещества и энергия пребывают в постоянном кругообороте;

o Ритмичность - периодическое повторение подобных природных явлений, которые длятся сутки (день и ночь), год (весна, лето, осень, зима) или миллионы лет (горообразование) и т. д.;

o Зональность - смена характера и свойств природных комплексов от экватора к полюсу, связана с неравномерным распределением солнечного тепла в зависимости от географической широты;

o Высотная поясность - смена рельефа, климата, воды, растительности в зависимости от абсолютной высоты местности, экспозиции склонов и протяженности горных стран относительно превосходящих воздушных масс.

Атмосферный воздух является одним из главных источников жизни на планете. Человек не может прожить без воздуха больше 5 минут. Потребность человека в воздухе зависит от его состояния, условий работы и лежит в пределах от 15 до 150 тис. Л в сутки.

Атмосфера является внешней газовой оболочкой Земли, достигающая от ее поверхности в космическое пространство приблизительно на 3000 км и делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, и экзосферу.

Она окружает землю и обращается вместе с ней под действием силы тяжести. В состав атмосферы входит азот - 78%, кислород - 21%, аргон, гелий, криптон и некоторые другие постоянные компоненты. Считается, что состав и свойства атмосферы на протяжении последних 50 млн. лет стабилизировалась. Среди меняющихся составляющих атмосферы - водяной пар, озон, углекислый газ, имеют большое значение для атмосферных процессов. Основная масса водяного пара сосредоточена в нижних слоях атмосферы (от 0,1 - 0,2 % в полярных широтах до 3 % - в экваториальных), с высотой его количество значительно уменьшается - на 90 % на высоте около 5 км. Содержание водяного пара в атмосфере определяется соотношением процессов испарения, конденсации и горизонтального переноса. Слой озона поглощает основную часть ультрафиолетового излучения Солнца, защищая жизнь на Земле. В этом заключается главное экологическое значение атмосферы.

Литосфера - внешняя твердая оболочка земли, включающая в себя всю земную кору с частью верхней мантии Земли, и состоит из осадочных, магматических и метаморфических пород.

Человек влияет больше всего на земную кору - тонкую верхнюю оболочку Земли, толщиной на континентах 40 - 80 км, под океанами - 5 - 10 км и составляет всего около 1 % массы Земли. Элементы литосферы - кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций, натрий - образуют 99,5 % земной коры.

Земная окра заселена живыми организмами только в верхних слоях почвы (педосфера) до глубины 5 м. Горные породы, из которых состоит литосфера, поддаются циклическим процессам, под действием экзогенных и эндогенных сил. Эндогенные силы действуют через выветривание, откладывают выветренный материал в более глубокие слои или переносят его в новые места залежей (седиментация).

Благодаря цементации или давлению отложения могут затвердевать (диагенез). 8 % отложений покрывают 75 % поверхности Земли. После длительного (с точки зрения геологии) времени осадочный покров, который становится уже очень толстым и очень тяжелым, может опуститься, и тогда он подлежит действию эндогенных сил. Они приводят к образованию складок, причем благодаря давлению и высоким температурам породы могут измениться, расплавиться и снова затвердеть.

Гидросфера - это водная сфера нашей планеты, совокупность океанов, морей, вод континентов, ледниковых покровов. Наша планета содержит около 16 млрд. куб. м. воды, что составляет 0,25 % ее массы. Основная часть этой воды (более 80 %) пребывает в глубинных зонах Земли - ее мантии. Подземная часть гидросферы охватывает грунтовые, подпочвенные, межпластовые, безнапорные и напорные воды, трещинные воды и воды карстовых полостей в легкорастворимых горных породах (известняк, гипс).

Для огромного количества живых организмов, особенно на разных этапах развития биосферы, вода была средой рождения и развития. Вода в биосфере находится в безостановочном движении, берет свое начало в геологическом и биологическом кругооборотах веществ. Вода является основой существования жизни на Земле. Без воды не может существовать человеческая цивилизация, потому что вода используется людьми не только для питья, а и для обеспечения санитарно - гигиенических и хозяйственно - бытовых нужд.

2.1. Биосфера (пространство, населенное живыми организмами) охватывает только тоненький пояс Земли, слой толщиной около 20 км. В земном пространстве глубина проникновения живых организмов (педосфера) зависит от климата, степени выветривания горных пород и т. д.

Из-за трудностей транспортировки воды вследствие действия гравитационного поля Земли растения редко поднимаются над землей выше 50 м. Самыми важными факторами, ограничивающими распространение живых организмов в атмосфере и гидросфере, является содержание кислорода и температуры условий.

В атмосфере из-за пассивного перенесения ветром пыльцы и спор бактерий органическая материя достигает высоты до 10 км.

В глубоководных впадинах анаэробные бактерии были найдены на глубине 10000 м.

С экологической стороны биосферу можно разделить на суббиосферы (Шуберт), причем атмосфера, как только временно обжитое пространство не будет учитываться:

Геобиосфера - обжитое пространство литосферы и педосферы (почва и др.);

Гидробиосфера - обжитое пространство гидросферы (моря, пресноводные озера, реки);

Антропобиосфера - пространство с человеческой доминантой (культурные ландшафты, города).

2.2 Образование живых веществ и их распад - это две стороны единого процесса, который называется биологическим кругооборотом химических элементов. Жизнь - кругооборот элементов между организмами и средой.

Причина кругооборота - ограниченность элементов, из которых состоит тело. Биологический кругооборот - это многоразовое участие химических элементов в процессах, происходящих в биосфере. В связи с этим биосферу определяют как область Земли, где происходят три основных процесса: кругооборот водорода, азота, серы, в которых принимают участие пять элементов (H, O 2 , C, N, S), движущиеся через атмосферу, гидросферу, литосферу. В природе кругооборот осуществляют не вещества, а химические элементы.

Кругооборот углерода. В биосфере углерода более 12000 млрд. тонн. Это объясняется тем, что соединения углерода постоянно возникают, меняются и распадаются. Кругооборот углерода происходит фактически между веществами и двуокисью углерода. В процессе фотосинтеза, осуществимого растениями, двуокисью углерода углекислый газ и вода с помощью энергии солнечного света превращаются в разные органические соединения. Полный цикл обмена атмосферного углерода происходит за 300 лет. Но часть углерода исключается в виде торфа, нефти, угля, мрамора и т.д.

Кругооборот кислорода. Ежегодно леса производят 55 млрд. тонн кислорода. Он используется живыми организмами для дыхания и принимает участие в окислительных реакциях в атмосфере, литосфере и гидросфере. Циркулируя через биосферу, кислород превращается то в органическое вещество, то в воду, то в молекулярный кислород. В наше время ежегодно на сгорание углерода, нефтепродуктов и газа тратится большое количество кислорода. Интенсивность этого процесса увеличивается с каждым годом.

Кругооборот азота, фосфора, серы. Деятельность человека ускоряет кругооборот этих элементов. Главная причина ускорения - использование фосфора в удобрениях, что приводит к эутрификации - надудобрения. При эутрификации происходит бурное размножение водорослей - «цветение» воды. Это приводит к уменьшению количества растворенного в воде кислорода. Продукты обмена водорослей уничтожают рыбу и другие организмы. Сформированные экосистемы при этом разрушаются. Индустрия и двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу ежегодно много нитратов и сульфатов. Попадая на землю вместе с дождем, они усваиваются растениями.

Кругооборот воды. Вода покрывает ѕ поверхности Земли. За одну минуту под действием солнечного тепла с поверхности водоемов Земли испаряется 1 млрд. тонн воды. После охлаждения пара образуются облака, возвращается на поверхность Земли в виде дождя и снега. Осадки частично проникают в почву. Грунтовые воды возвращаются на поверхность земли через корни растений, источники, насосы и т. д.

Скорость циркуляции воды очень высока: вода океанов восполняется за 2 млн. лет, грунтовые воды - за 1 год, речные - за 12 суток, пар в атмосфере - 10 суток.

Ежегодно для создания первичной продукции биосферы используют при фотосинтезе 1 % воды, которая попадает в виде осадков. Человек только для бытовых и промышленных потребностей используется 20 мм осадков - 2,5 % общей их количества за год. Бесповоротный ежегодный водосбор теперь составляет 55 куб. м. ежегодно он увеличивается на 4 - 5 %.

А с другой стороны, живые организмы приспосабливаются к разному химическому суставу среды, могут переносить большую концентрацию тех элементов, которые тут обычно находятся в большом количестве. Элементы, которые редко встречаются в природе и в маленькой концентрации, при накоплении становятся ядовитыми для живых организмов.

3. 3,5 млрд. лет назад в первичном океане Земли под влиянием ультрафиолетового и проникающего излучения, а также электрических грозовых разрядов началось образование первых органических соединений - «органического бульона» (А. И. Опарин). С увеличением концентрации этого раствора некоторые органические молекулы, соединяясь, стали образовывать коацерватные капли, изолированные от окружающей их среды и которые использовали вещества, входящие в его состав, для увеличения своего размера. Так возникли молекулы, способные к самовоспроизведению, что означало - зарождение Жизни.

Первые организмы питались окружающим их органическим раствором, но настало время, когда его запасы начали истощаться, а свободного кислорода практически не было, и первые организмы вынуждены были получать энергию благодаря процессу брожения. Но этот процесс малоэффективен и требовал большого количества пищи. Поэтому жизнь была обречена на голодную смерть. Единственная возможность превращения окончательного вещества в неокончательное - включить его в кругооборот. Вследствие природного отбора появились фотосинтезирующие организмы, которые не питались готовым органическим веществом, а создавали его сами, используя солнечный свет для превращения углекислого газа, минеральных солей и воды. Отходом такого способа питания стал кислород, который, во-первых, сделал возможным появление многоклеточных представителей животного мира, потребляющих энергию из готовых органических веществ путем их окисления, и, во-вторых, создал защиту от губящего для белковых соединений влияния ультрафиолетового излучения, поскольку некоторая часть свободного кислорода превратилась в озон, что является мощным его поглотителем.

Так был создан замкнутый круг взаимозависимых и взаимоприспособленных организмов и процессов, среди которых нет ни одного лишнего, поскольку каждый выполняет свою функцию: отходы жизнедеятельности одного является условием жизни другого.

Животные не могли бы питаться и дышать без помощи растений. Но и растения без животных очень быстро бы погибли, поскольку некому было бы перерабатывать созданную органику в воду, углекислый газ и минеральные соли, предотвращая загрязнение планеты вымершими остатками и восстанавливая запасы питательных веществ для новых поколений растений. Живые организмы также берут участие в общем круговороте веществ в природе и формировании планеты.

Итак, животные и растительные организмы своей деятельностью при жизни и биомассой после смерти миллиарды лет создавали и усовершенствовали условия, благоприятные для жизни, то есть биосферу, прежде чем, появился человек, который через несколько сотен тысяч лет стал разрушать ее своей неразумной деятельностью.

Вывод

Приблизительная масса биосферы составляет 3 10 24 г, а объем - 10 10 24 см 3 ,в том числе литосферы - 0,6 10 24 см 3 , гидросферы - 1,4 10 24 см 3 и тропосферы - 8 10 24 см 3 . Приблизительная масса биосферы составляет 0,05 % массы Земли,а объем - 0,4 % объема Земи, включая к последнему атмосферу толщиной 2000 км от уровня геоида. Масса живого вещества составляет всего (3...5) 10 -8 % массы Земли и около (0,7 - 1,0) 10 -8 % массы биосферы.

Интересные обобщения по поводу параметров биосферы приводит Ф. Я. Шипунов (1980). По его данным, наибольшая толщина биосферы находится на тропических широтах - 22 км, наименьшая - на полярных - 12 км.

Процессы, которые происходят в биосфере и в окружающей ее планетной среде, зарождается и поддерживается, с одной стороны, космическими, а с другой - земными факторами, связанными с особенностями Земли як планеты (напряжение гравитационноо и магнитного полей, особенности ее вещества, излучения и др.). взаимодействие этих двух факторов создает единое творение - систему Земли (Шипунов). Биосфера является структурной частью этой сложной планетной системы. И если ее живое вещество формирует для себя неблагоприятную среду обитания и развития - биосферу, то последняя перевоплощает свою планетную среду таким образом и в таких размерах, чтобы иметь максимальную устойчивость свое структурной организации. Поэтому биосферу нужно рассматривать как не только как область развития живого вещества на Земле, но и как область, которая трансформирует свое ближнее окружение в неотемлимую от нее экологическое планетное вещество.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Биосфера: загрязнение, деградация, охрана. - Толковый словарь. 2003 г.

Вернадский В. И. Биосфера - Л., 1972 г.

Корсак К. В., Плаховник О. В.Основы экологии. Научное пособие - К., 2002 г.

Основы экологии - под ред. Е. Н. Мешечко 2002 г.

Мякушко В. В., Вольвач Ф. В. Экология. - К., 2000 г.

Сытник К. М., Брайон А. В., Гордецкий А. В. Биосфера, экология, охрана природы. - К., 1987 г.

Дитер Гайнрих, Манфред Гергт. Экология - под ред. В. В. Серебрякова - 2001 г.

Билявский Т. Д., Падун М. М. Основы общей экологии. Учебник - К., 1996 г.

Вернадский В. И. Биосфера и ноосфера 1989 г.

Биосфера и ее ресурсы - под ред. Н. Филлиповского 1982 г.

Биосфера. Эволюция, пространство, время. - под ред. Р. У. Симса 1988 г.