Вертикальні межі геосистем

Основні підходи до виділення меж. Вертикальні межі відокремлюють геосистему від її зовнішнього середовища, точніше — від деяких нижніх верств літосфери (нижня межа) та верхніх шарів атмосфери (верхня межа геосистеми). Вважається, що ці шари мало залежать від внутрішньо-геосистемних процесів. Залежно від аспекту аналізу геосистеми та конкретного завдання дослідження її вертикальні межі можна виділяти за дещо різними критеріями. Якщо геосистема досліджується як певний фізичний об'єм природної реальності, її межами будуть деякі поверхні, при цьому слід чітко визначити їх висоту та глибину щодо земної поверхні. При теоретико-системному аналізі геосистеми, тобто аналізі її деякої схематизованої моделі, склад елементів геосистеми, як правило, задається заздалегідь і таким чином її вертикальні межі визначаються ніби самі собою (як усе те, що не входить до її складу). Аналогічна ситуація виникає й тоді, коли умови деякого конкретного дослідження однозначно визначають склад елементів геосистеми, аналіз яких вважається достатнім для вирішення поставленого завдання. У таких випадках, обґрунтовано визначивши попередньо склад елементів геосистеми, можна правильно виділити і її вертикальні межі. При цьому навіть немає необхідності визначати місцеположення цих меж (тобто їх висоту та глибину). Але це визначення набуває суттєвого значення при фізично-об'ємному аналізі геосистем, особливо при їх стаціонарному дослідженні.

Проте, як місцеположення вертикальних меж залежить від рангу геосистеми, у дослідників визначеності немає. Більшість із них (Н.Л. Беручашвілі, В.О. Боков, К.М. Дьяконов, О.Ю. Ретеюм, В.Б. Сочава, Г. Хаазе та ін.) вважають, що чим вищий ранг геосистеми, тим більша її вертикальна потужність, К.М. Дьяконов (1971) так мотивує цю позицію. Вертикальні межі слід проводити по тому рівню, на якому щезають горизонтальні відмінності між геосистемами. Для фацій лісотундри ці відмінності практично не фіксуються, починаючи з висоти 4—5 м і глибини 2 м. На цих рівнях, на його думку, і слід проводити відповідно верхню та нижню межі фацій. У геосистемах вищого таксономічного рангу — урочищах територіальні відмінності та взаємодії спостерігаються до висоти 7—9 м та глибини 4 м, що й приймається за вертикальні межі цих геосистем. У лісових фаціях О.Ю. Ретеюм (1966) вказує місцеположення їх вертикальних меж на висоті кількох десятків метрів, в урочищах — до кількох сотень, ландшафтах 800—2000 м. Близькі до цих цифри наводить і В.Б. Сочава (1974).

Верхні межі. Характерні особливості верхніх меж геосистем — це їх мінливість у часі залежно від пори року, погодних умов та стану розвитку фітоценозу, а також слабка вираженість цих меж, зумовлена значною відкритістю геосистем у вертикальному напрямку.

При дослідженні зв'язків між елементами геосистеми, зумовлених фізичними процесами (вологообігом, потоками енергії тощо), як складову геосистеми слід розглядати деякий об'єм атмосфери, де ці процеси відбуваються і впливають на його стан. У мікрокліматології такий об'єм атмосфери називають діяльним шаром. Від вищих атмосферних шарів його відрізняють різкі добові коливання метеоелементів, їх неперіодичні зміни, значні вертикальні градієнти, специфічний склад мікрофлори та хімічних елементів повітряних мас, суттєва зміна швидкості та напрямку вітру тощо. Усі ці особливості зумовлені властивостями геосистеми, особливо її альбедо та характером рослинного покриву (його висотою, густиною стояння, іншими фітометричними характеристиками). Фітокліматичними та стаціонарними дослідженнями геосистем встановлено, що їх вплив на значення метеоелементів сягає в 1,5— 2 рази більшої висоти, ніж висота рослинного ярусу.Взимку вплив засніженої поверхні геосистеми на атмосферу набагато менший і загалом не перевищує кількох метрів. Ці орієнтири і можна прийняти при визначенні положення верхньої границі геосистем топічного та хоричного рівнів, проте слід мати на увазі, що це положення мінливе в часі і може змінюватися не тільки протягом року, а й доби.

Верхня межа геосистем регіональної розмірності визначається складніше. Так, досліджуючи ландшафтно-екологічні закономірності процесів переносу та випадання атмосферних забруднень, до складу геосистеми слід включити і той шар тропосфери, в межах якого відбуваються місцеві процеси циркуляції повітря. Висота цього шару визначається не тільки рельєфним фактором, а й станом атмосфери (зокрема, типом циркуляції — циклональним або антициклональним), тому вона також дуже мінлива і може сягати висоти тропопаузи (в середньому 11 км).

При дослідженні біотичних процесів геосистеми, зокрема її продуктивності, за верхню межу можна прийняти межу верхнього рослинного ярусу (аерофітогоризонту), приймаючи шар турбулентної атмосфери безпосередньо над рослинним покривом за зовнішнє середовище. У такий самий спосіб доцільно визначати й верхню межу геосистеми при дослідженні її ґрунтових процесів, зокрема міграції та акумуляції різних речовин у ґрунтовій товщі, водах, рослинах. Роль атмосферних процесів при цьому дуже значна, проте розглядається як фактор зовнішнього середовища.

Нижні межі. При аналізі генетико-еволюційних рис геосистем, які багато в чому визначаються геологічною будовою, у їх нижні межі обов'язково слід включати ті товщі гірських порід, які зумовили становлення даної геосистеми. У цьому плані положення нижньої межі геосистеми залежить від її рангу. Так, геосистеми регіональної та вищої розмірностей можуть бути пов'язані з великими геоструктурами, які своїми коренями заглиблюються в літосферу на десятки кілометрів. При з'ясуванні генезису геосистем хоричної та нижчих розмірностей такі геоструктури виступають у ролі зовнішнього фону, на якому сформувались певні літолого-стратиграфічні та геоморфологічні особливості значно меншої вертикальної потужності. Саме ці особливості й визначили специфіку генезису хоричних і топічних геосистем, для генетико-еволюційного аналізу яких зовсім не обов'язкове занурення в глибини літосфери.

Нижню межу геосистем при їх генетико-еволюційному аналізі здебільшого проводять по гірських породах, які є субстратом формування сучасного рельєфу. В Україні, наприклад, це породи, які залягають під лесовою товщею (вапняки, середньо-верхньо-пліоценові глини тощо), або ж сама ця товща при її значній потужності (більше 50 м, як у Причорномор'ї), породи, прикриті четвертинними відкладами водно-льодовикового походження, тощо. Причому при генетико-еволюційному аналізі геосистем зовсім не обов'язково точно встановлювати місцеположення нижньої межі, достатньо лише вказати, в якій саме верстві гірських порід вона знаходиться. У цій верстві нижня межа має вигляд перехідної смуги, в межах якої геосистемні властивості природи поступово щезають. Взагалі, вплив верхніх геогоризонтів (аеро-, фіто- та педо-) на літосферу обмежується глибиною до кількох десятків метрів (зона гіпергенезу). Саме нижче цієї зони й доцільно визначати орієнтовне положення нижньої межі геосистем.

При аналізі міграційних потоків у геосистемі положення її нижньої межі визначається глибиною можливого проникнення мігруючої речовини. Ця глибина залежить від хімічних властивостей речовини-мігранта, характеру зони аерації (її фільтраційних особливостей, наявності ландшафтно-геохімічних бар'єрів тощо), глибини проникнення коренів рослин у грунт та інших факторів. У принципі при врахуванні усіх їх глибину міграції, а відтак і положення нижньої межі геосистеми можна визначити. Проте рівень сучасних знань про поведінку багатьох речовин у ландшафті недостатній, щоб бути цілком упевненим щодо точності та вірогідності таких оцінок. Виходячи з того, що у вертикальній міграції більшості речовин надзвичайно велику роль відіграють низхідні та висхідні потоки вологи, доцільно за нижню межу геосистеми прийняти рівень залягання ґрунтових вод. Лише впевнившись у тому, що мігруюча речовина не досягає цього рівня і акумулюється на певному ландшафтно-геохімічному бар'єрі, останній можна визнати за нижню межу геосистеми.

При балансових дослідженнях геосистеми за її нижню межу слід вважати рівень, нижче якого шари вже не охоплюються кругообігом певної речовини. Для водного балансу це здебільшого рівень ґрунтових вод. Для теплового балансу він збігається з рівнем, починаючи з якого щезає річна амплітуда температури ґрунту. Глибина його залежить від температуропровідності ґрунту та амплітуди температур на його поверхні. В Україні вона становить від 10 до 17—20 м. Для круговороту органічної речовини за нижню межу геосистеми виправдано прийняти межу між геогоризонтами які охоплюються процесами гуміфікації, та де такі процеси вже не відбуваються. Здебільшого вона знаходиться у верхньому шарі ґрунтоутворюючої породи або між нею та материнською породою, хоч в окремих геосистемах коріння рослин може сягати і глибших шарів, а деякі гризуни та дощові черви (не кажучи вже про мікроорганізми) здатні проживати на глибинах 6—8 м і більше.

Контрольні запитання:

1.Що визначає тип внутрішньогеосистемних відношень?

2.На які типи можна поділити всю множину внутрішньогеосистемних зв‘язків?

3.Які розрізняють загальні підходи структуризації геосистеми?

4.Що вважають геокомпонентами?

5.Що розуміють під геомасою?

6.Що є основою для виділення ґрунтових геогоризонтів?

7.Що є характерними особливостями верхніх меж геосистем?

8.Що слід вважати за нижню межу геосистеми?

Поиск по сайту: