Элементарная природная геосистема - фация. Классификация фаций.

Ландшафтоведов всегда волновал вопрос о низшей единице районирования геосистем. В соответствии с принципом атомиз­ма, в каждой иерархической системе есть простейшая элемен­тарная составляющая. Наиболее простая геосистема называется фацией. Термин "фация" пришел в географию из геологии. В смысле "природно-территориального комплекса" он был впер­вые применен Л Г. Раменским, позже Л.С. Бергом и Н.А. Солнцевым..

Фация - элементарная природная геосистема, характери­зующаяся однородными геолого-геоморфологическими условиями, одним микроклиматом, одним гигротопом, одной почвенной разновидностью, одной растительной ассоциацией и единьм зооценозом. В названии низшей ступени районирования у раз­ных ученых есть различия. Так, у В.Б. Сочавы такой низшей ступенью является элементарный геомер (часть фации), у Б.Б. Полынова - элементарный ландшафт, у Р.И. Аболина - эпиморфа, у В.Н. Сукачева - биогеоценоз. М.А. Глазовская такие единицы называет "элементарными ландшафтно-геохимическими системами" (ЭЛГС). Все вышеприведенные термины яв­ляются до известной степени синонимами, отражающими неко­торые различия в понятийном аппарате частных географических наук. В среде ландшафтоведов более употребительным является термин "фация".

Фация служит первичной функциональной ячейкой ланд­шафта, подобно клетке в живом организме. С фаций следует на­чинать изучение круговоротов и трансформации вещества и энергии в геосистемах. Фации поэтому являются основными объектами стационарных ландшафтных исследований.

Характерная особенность элементарного ландшафта (фации) состоит в том, что в нем нет каких-либо внутренних причин, ог­раничивающих его размеры. Отсюда критерий выделения фации: при отнесении какого-либо участка земной поверхности к эле­ментарному ландшафту, необходимо учитывать возможность (хо­тя бы мысленную) распространения данного элементарного ландшафта на значительно большей территории (Перельман, Ка­симов). Поэтому пятно солончака площадью 10м² является фацией, т.к. известны солончаки размером в десятки и сотни раз больше. Фациями являются такыр, ельник-зеленомошник на ва­лунных суглинках, луговая степь на лессах и т.д., размеры кото­рых могут колебаться от квадратных метров до сотен и тысяч квадратных километров. Однако на земной поверхности встреча­ются образования, размеры которых ограничены самой природой. Так, кочку на болоте нельзя представить увеличенной в сотни и тысячи раз (длиной в несколько километров). Это относится и к муравейнику, дереву, норе землероя. Такие образования Б.Б. Полынов предложил называть предельными структурными элемен­тами ландшафта или деталями ландшафта.

Наименьшая площадь, на которой размещаются все части элементарного ландшафта, именуется площадью выявления(Пе­рельман, Касимов). Чем сложнее фация, тем интенсивнее в ней протекает миграция химических элементов, тем больше ви­довое и прочее разнообразие, т.е. чем больше в нем информации, тем больше и площадь выявления. Поэтому наименьшие площа­ди выявления характерны для пустынь без высшей растительно­сти (шоровые солончаки, такыры), а наибольшие - для лесных ландшафтов влажных тропиков с их огромным видовым разно­образием (биологической информацией).

Под мощностью фации понимается расстояние от верхней до нижней границы. Верхняя граница находится в тропосфере и определяется зоной распространения пыли земного происхож­дения (из данного или соседнего ландшафта), обитания организ­мов. Нижней границей в ряде случаев является горизонт грунто­вых вод (включительно). Мощность элементарного ландшафта колеблется в значительных пределах и в общем подчиняется тем же закономерностям, что и площадь выявления: чем разнообраз­нее фация, т.е. чем больше в ней информации и чем она сложнее, тем больше и мощность (мощность мала на такыре и велика в экваториальном лесу).

Отличительные особенности фации как элементарной гео­системы - динамичность, относительная неустойчивость и не­долговечность. Эти свойства вытекают из незамкнутости фации, ее зависимости от потоков вещества и энергии, поступающих из смежных фаций. Размеры фаций могут быть различными: от не­скольких м² до 1-3 км². Однако эмпирически было установлено правило, называемое законом необходимого разнообразия. Со­гласно закону необходимого разнообразия плановой ландшафт­ной структуры, мало-мальски значительные пространства, пре­вышающие первые квадратные километры, даже на равнинах, не говоря о горных районах, не терпят ландшафтного однообразия, «не выносят» фациальной однородности. Наиболее однородны­ми на значительных пространствах оказываются молодые, фор­мирующиеся геосистемы (речные пляжи и косы, морские побе­режья и др.). В ходе эволюции они осложняют свою плановую структуру.

Закон необходимого разнообразия плановой ландшафтной структуры вступает в силу на площадях, не превышающих 0,5-1.0 км² и даже меньше, поэтому фации занимают, как правило, очень малые площади.

Огромное разнообразие фаций привело к тому, что сущест­вует несколько классификаций фаций по тем или иным призна­кам.

К.В. Пашканг приводит классификацию фаций по от­ношению к элементам мезо- и микроформ рельефа:

1. Фации, занимающие часть элемента формы мезорельефа, например, верхняя часть склона моренного холма юго-восточной экспозиции с распаханными дерново -слабоподзолистыми суглинистыми почвами, завалуненными, на моренном суглинке.

2. Фации, занимающие весь элемент формы мезорельефа, например, склон южной экспозиции растущего оврага в покровных суглинках.

3. Фации занимающие часть микроформы, например, цен­тральная часть неглубокой западины на моренной равнине с хвощево-осоковым болотом на торфяно-глеевой суглинистой почве.

4. Фации, занимающие всю микроформу, например, мелкостароречье на пойме со щучником на пойменной дерново-глеевой тяжело-суглинистой почве.

Как видно из приведенных примеров, главной причиной фациальной дифференциации является изменение литогенной ос­новы. В основе подобной классификации лежит:

1) форма мезо- или микрорельефа; 2) литогенная основа; 3) растительный покров; 4) почвы и 5) степень антропогенного влияния.

Большой интерес представляет классификация фаций Б.Б. Полынова, который, развивая идеи геохимии ландшафтов, подошел к классификации фаций исходя из оценки условий ми­грации химических элементов.

По условиям миграции химических элементов Б.Б. Полынов выделил четыре большие группы фаций - элювиальные, трансэ­лювиальные, супераквальные и субаквальные.

Элювиальные фации приурочены к плоским водоразделам с глубоким залеганием грунтовых вод, не оказывающих заметного влияния на биологический круговорот. Вещество и энергия в этом случае поступают из атмосферы и через атмосферу. Харак­терны прямые нисходящие водные связи. В элювиальных почвах происходит вмывание растворимых веществ и образование ил­лювиальных горизонтов. Каким бы плоским ни был водораздел, все же с него возможен смыв, в связи с чем в ходе своей истории почва постепенно теряет верхнюю часть горизонта А и почвооб­разовательные процессы глубже проникают в подстилающую породу. Если формирование ландшафтов продолжается в тече­ние геологически длительного времени и вынос протекает не­прерывно, то под почвой образуется мощная кора выветривания различного типа (латеритная, красноземная, каолиновая и т.д.).

Супераквальные (надводные) фации формируются в местах с близким залеганием грунтовых вод, которые оказывают сущест­венное влияние на ландшафт, т.к. поставляют различные веще­ства, вымытые из коры выветривания и почв водоразделов. В супераквальных фациях возможно значительное накопление хи­мических элементов, обладающих наибольшей миграционной способностью. Кроме того, вещество поступает сюда за счет стока с вышележащих элювиальных местоположений. Примером супераквальных фаций служат солончаки с аккумуляцией суль­фатов, соды, хлоридов, нитратов и других солей. В этих элемен­тарных ландшафтах преобладают обратные водные связи.

Для субаквалъных (подводных) фаций характерен принос материала с твердым и жидким боковым стоком: речной или озерный ил растет снизу вверх и может быть не связан с подсти­лающей породой. В субаквальных элементарных ландшафтах наблюдаются особые жизненные формы растений и животных и местами особые систематические группы. В водоемы поступают химические элементы с прилегающих водосборов, в первую очередь наиболее подвижные элементы, накопление которых типично для субаквальных ландшафтов. Местами поступает из­быточное количество растворимых соединений, с которыми ор­ганизмам приходится вести борьбу. Условия разложения остат­ков растений и животных в элювиальных и подводных ландшафтах различны; различны и получающиеся продукты (например, гумус и сапропель). Характерны обратные водные связи (положительные и отрицательные).

Продукты выветривания и почвообразования элювиальных фаций поступают с поверхностным и подземным стоком в по­ниженные элементы рельефа и влияют на формирование над­водных и подводных ландшафтов. Поэтому последние именуют­ся подчиненными. Фации водоразделов, напротив, менее зависят от надводных и подводных фаций, т.к. не получают от них хи­мических элементов с твердым и жидким стоком. Поэтому элю­виальные фации водоразделов называются также автономными, их почвы и растительность образуют центр всего ландшафта (Перельман. Касимов).

Наряду с основными фациями существуют многочисленные переходные формы, приуроченные к склонам, поймам рек и т.д. Помимо элювиальных М.А. Глазовская различает транс-элювиачьные (ландшафты верхних частей склонов), элювиалъно-аккумулятивные (нижних частей склонов и сухих ложбин), ак­кумулятивно-элювиальные (местных замкнутых понижений с глубоким уровнем грунтовых вод). Супераквальные ландшафты она делит на транссупераквалъные и собственно супераквальные (замкнутых понижений со слабым водообменом), а субаквальные - на трансаквальные (реки, проточные озера) и аквальные (непроточные озера).

По характеру и направлению потоков вещества и энергии фации от элювиальных до супераквальных и субаквальных яв­ляются сопряженными. Такой ряд фаций у геохимиков-ландшафтоведов называется геохимическим ландшафтом, а в классическом ландшафтоведении -ландшафтной катеной.

Термин «катена» (в переводе с лат. «цепь») впервые был введен английским почвоведом Дж. Милном в 30-е годы для обозначения почвенных сопряжений на склонах, затем этот тер­мин стал употребляться в ландшафтоведении.

Ландшафтная катена - ряд пространственно сменяющих друг друга природных геосистем, объединенных однонаправ­ленным потоком вещества и энергии от водораздела до местного базиса эрозии, чаше всего реки или озера.

Можно разделить также фации на коренные (исходные) и производные (измененные, вторичные).

Коренные - это те, в которых биогенные элементы наиболее полно отвечают условиям данного местообитания: в лесной зо­не - определенному типу леса и т.д.

Производные фации могут образовываться на коренных пу­тем изменения биогенной группы компонентов, как при воздей­ствии человека, так и стихийных сил природы.

3. Урочища и подурочища.

Важнейшей морфологической частью ландшафта является урочище. Термин введен в ландшафтную географию Л.Г. Раменским. Широко используется и полно охарактеризован в учении о морфологии ландшафта Н.А. Солнцева. При любом ландшафтном исследовании урочище является основной едини­цей изучения и картирования, а также важной промежуточной ступенью в геосистемной иерархии между фацией и местностью.

Урочище - природная геосистема локальной размерности, представляющая собой сопряженную генетически и энергетиче­ски (переносом вещества и энергии) систему фаций, приурочен­ных к отдельным выпуклым или вогнутым формам мезорельефа или к выровненным междуречным участкам. Примеры: морен­ный холм, песчаный бархан, участок долины реки в ее нижнем течении.

Наиболее отчетливо урочища выражены в условиях расчле­ненного рельефа с чередованием положительных и отрицатель­ных форм мезорельефа - холмов и котловин, гряд и ложбин, межовражных плакоров и оврагов. Там где нет расчлененного рельефа на обширных плоских междуречьях, формирование урочищ определяется различиями материнских пород и удален­ностью от линий естественного дренажа.

Урочища в системе морфологической структуры ландшафта подразделяются на две главные группы:

1) фоновые, или доминантные — они занимают в ландшафте большую часть его площади и тем самым образуют его фон.

2) субдоминантные или второстепенные - более молодые природные комплексы, возникшие на исходной поверхности под влиянием геологических и геоморфологических процессов. За­нимают в ландшафте меньшую площадь, чем фоновые.

Урочища подразделяют и по своему внутреннему фациальному строению. Существуют простые урочища, связанные с четко обособленной формой мезорельефа, на однородном субстрате, с однородными условиями дренажа Сложные урочища формируются при следующих условиях:

1. Крупная мезоформа рельефа с наложенными или врезан­ными мезоформами второго порядка (балка с донным оврагом, заболоченная котловина с озером).

2. Одна мезоформа рельефа, но разнородная литологически, например балка, где в ее верховье овраг на моренных суглинках, средняя часть балки расположена на юрских глинах, нижняя часть на каменноугольных отложениях.

3. Двойные, тройные и т.п. урочища, когда в болотный мас­сив входят несколько самостоятельных урочищ.

Кроме сложных и простых урочищ выделяют промежуточ­ную единицу - подурочище (термин ввел Д.Л. Арманд в 1952 г.).

Подурочище - природная геосистема локальной размерно­сти, представляющая собой цепочку связанных друг с другом фаций, объединенных единым потоком вещества и энергии на определенном элементе мезорельефа. Обычно подурочище за­нимает склон определенной экспозиции мезоформы рельефа или ее вершину, или понижение между положительными формами. Если рельеф достаточно плоский, то подурочища обычно не вы­деляют, т.е. можно сказать, что единица ранга "подурочище" яв­ляется геосистемой, развитой не повсеместно и потом проме­жуточной, не всегда обязательной.

Среди ступеней классификации урочищ выделяют следую­щие: форма мезорельефа (с ее генезисом, морфографическим типом и положением в системе местного стока) - литогенная ос­нова - тип почв - растительность.

Самой крупной морфологической частью ландшафта считается местность, представляющая собой совокупность генетиче­ски сопряженных урочищ, объединенных положением на одном элементе макрорельефа. На равнинах выделяют местности плакоров (автономные), придолинных склонов (транзитные), над­пойменно-террасовые (аккумулятивные и трансаккумулятив­ные), пойменные (аккумулятивные, супераквальные).

Местности выделяются в следующих случаях:

1. При некотором варьировании геологического фундамента в пределах одного ландшафта: неодинаковой мощности поверх­ностных отложений или залегании во впадинах древних четвер­тичных пород отдельных пятен более молодых отложений.

2. При одном и том же генетическим рельефе встречаются участки с изменяющимися морфографическими и морфометрическими характеристиками мезоформ: в холмисто-моренных ландшафтах, чередуются урочища крупных моренных холмов и обширных котловин (по Солнцеву).

3. Мезорельеф представлен формами разного порядка, когда в пределах крупных форм развиты формы второго порядка: гря­довые и межгрядовые местности.

4. Простые и сложные системы однотипных урочищ, слива­ются в процессе своего развития, например, крупные системы водораздельных болот, карстовые котловины.

5. Когда в качестве особых местностей рассматривают фраг­менты чуждых ландшафтов: среди ландшафтов моренных равнин - участки моренных и камовых холмов, впадины.

5. Ландшафт - узловая единица геосистемной иерархии.

Если разделять так называемое «региональное» понимание географического ландшафта, разработанное С.В. Калесником. А.Г. Исаченко, Н.А. Солнцевым, К.В. Пашкангом, то, согласно их взглядам ландшафт рассматривается как индивидуальная тер­риториальная единица, представляющая сложную, исторически сложившуюся систему более мелких ПТК (фаций, урочищ, ме­стностей). От произвольно выбранной территории ландшафт от­личается тем, что входящие в его состав более мелкие ПТК за­кономерно чередуются в пространстве, образуя его морфологи­ческую структуру. Такие комплексы называются морфологи­ческими частями ландшафта. Природные комплексы более высокого ранга называются таксономическими единицами.

Обычно одному природному ландшафту соответствует один генетический тип рельефа (т.е. совокупность генетических взаимосвязанных форм рельефа), в ряде случаев удается обособлен­ный на местности контур ландшафта связать с морфоструктурой (т.е. сопряжением типа рельефа и геологической структуры сравнительно низкого порядка).

Площади ландшафтов могут существенно варьировать, но, как правило, на равнинах они не меньше нескольких десятков квадратных километров, а часто занимают сотни квадратных ки­лометров.

Ландшафт внутренне неоднороден, внутренне оструктурен, т.е. несет в себе структурную информацию. Внутреннее строе­ние ландшафта изучает особое направление в ландшафтоведении - морфология ландшафта.

Под морфологической структурой ландшафта понимают со­став формирующих его природных геосистем локальной раз­мерности, именуемых морфологическими единицами, а также характер их взаиморасположения, генетических и функциональ­ных связей.

Территориальная организованность (морфология ландшаф­та) прекрасно читается на аэроснимках и космических снимках. Рисунок аэрофотоизображения служит ценным дешифровочным признаком.

Когда стали оценивать роль различных морфологических единиц в структуре ландшафта, то пришли к заключению, что она неоднозначна.

Бывают ландшафты, в которых господствует лишь один вид урочищ, а остальные виды урочищ субдоминантны и редки. Та­кие ландшафты по своей морфологической структуре считаются монодоминантными. Монодоминантные ландшафты обычно имеют пятнистый или дендровидный плановый рисунок.

Например, цокольные равнины южного Зауралья с преобла­данием урочища степного плакора (до 85%). Среди степных плакоров, занимая не более 10-15% площади, разбросаны луго­вые суффозионно-просадочные западины. Они размещаются достаточно равномерно по всему контуру ландшафта. Кроме то­го, очень редко, единично среди степной цокольной равнины возвышаются кустарниково-степные сопки. Ландшафт монодо­минантный, формула его морфологической структуры: степные плакоры - доминант - 85% площади; лугово-степные западины -субдоминант 10- 15% площади; останцовые кустарниково-степные сопки - редкие урочища до 2 - 3% площади. Плановый рисунок - пятнистый.

Но вместе с тем могут быть ландшафты полидоминантные. В них на равных правах, занимая примерно равные площади, участвуют разнородные урочища, закономерно сменяя друг дру­га. В таких ландшафтах не менее двух содоминирующих уро­чищ, могут быть и субдоминанты. Обычно таким ландшафтам свойственны полосчатая, поясная (концентрическая), ячеистая, мелкопятнистая и другие аналогичные виды планового рисунка.

Например, лесо-лугово-степные ложбинно-гривистые ланд­шафты Западно-Сибирской лесостепи. Здесь сочетаются: а) уро­чища лесостепных грив (около 60% площади) и б) урочища галофитных, порой заболоченных лугов в межгривных пони­жениях и ложбинах (около 40% площади). Плановый рисунок полосчатый.

Таким образом, каждый ландшафт характеризуется своей особой морфологической структурой.

Для каждого ландшафта может быть разработана модель его морфологической структуры, включающая данные о составе урочищ, формирующих ландшафт, соотношении их площадей, их территориальной организованности, т.е. плановом рисунке, плановой текстуре. Смена в пространстве одного вида морфоло­гической структуры другим видом есть показатель смены одного ландшафта другим.