Ландшафтные исследования в Пермском крае

В Пермском государственном университете сотрудниками кафедры физической географии и ландшафтной экологии ведут­ся различные исследования территории Пермского края, при этом решаются фундаментальные и прикладные вопросы, ха­рактерные в целом для ландшафтоведения. За основу принима­ются положения учения о ландшафте в интерпретации А.Г. Иса­ченко (ленинградская ландшафтная школа).

Основные направления ландшафтных исследований ка­федры физической географии и ландшафтной экологии Перм­ского госуниверситета:

1. Изучение ландшафтных особенностей пространствен­ного распределения природно-очаговых заболеваний (Р.Г. Кузьминова).

2. Характеристика ландшафтов территории и определение показателей ландшафтного разнообразия (А.В. Наговицын, А.П. Герасимов).

3. Ландшафтные особенности и формирование береговых геосистем камских крупных и малых водохранилищ (Н.Н. Наза­ров, И.В. Фролова, Д.Г. Тюняткин).

4. Изучение карстовых ландшафтов (Н.Н. Назаров, А.А. Ощепков).

5. Теория аквальных геосистем (Н.Н. Назаров, А.В. Наго­вицын).

6. Ландшафтное обоснование создания ООПТ, палеогео­графические особенности развития ландшафтов, история изуче­ния природы Пермского края (Н.Г. Циберкин).

7. Природные рекреационные ресурсы края и ландшафт­ные особенности территориальных рекреационных систем (С.Б. Девяткова, Д.А. Постников).

8. Аэрокосмические методы в ландшафтных исследовани­ях (А.П. Герасимов).

9. Геолого-геоморфологические особенности ландшафтов края и физико-географические основы земельных улучшений (В.М. Анисимов).

10. Городские ландшафты (Н.В. Бажукова).

11. Эстетика ландшафта (И.В. Фролова).

Более подробно с результатами этих и новых исследова­ний можно познакомиться в периодическом сборнике трудов «Физическая география и геоэкология Урала» за разные годы издания (последний был опубликован в 2006 г.) и в периодиче­ском издании «Географический вестник», выпускаемый геогра­фическим факультетом ПГУ с 2005 г.

В целом можно сказать, что в Пермском государственном университете формируется мощная региональная физико-географическая (ландшафтная) школа, которая по некоторым научным вопросам является лидером и в российском масштабе. К таким направлениям можно отнести разработку теории аквальных геосистем и исследования береговой зоны искусствен­ных водоемов.

Основу физической географии составляет понятие геогра­фического (природного) комплекса, или геосистемы. Ведущие отечественные географы отмечали непрерывность географиче­ской оболочки – «распространение» географических комплексов как на суше, так и в гидросфере. Принадлежность водной обо­лочки Земли к ландшафтной сфере сейчас вряд ли у кого вызы­вает сомнения. Тем не менее изучению водных геосистем на­много меньше уделяется внимания, чем изучению наземных НТК. По существу исследование аквальных природных ком­плексов дает первые и во многом разрозненные сведения, нуж­дающиеся в систематизации.

Применение ландшафтного подхода к анализу географи­ческой оболочки Земли постоянно приводило географов к неиз­бежной мысли о необходимости «распространения» такого под­хода и на гидросферу. Появились высказывания об аквальных, субаквальных, подводных и донных геосистемах.

По сравнению с сушей, где уже с давних пор проводятся ландшафтные исследования, изучение аквальных геосистем продвигается медленными темпами. Главной причиной этого является труднодоступность аквальных комплексов для их визу­ального изучения и картирования. При ландшафтном изучении водных объектов, кроме традиционных наземных методов про­ведения полевых работ, необходимо использовать целый ком­плекс специальных видов исследований и значительно больший, чем при надводных исследованиях набор технических средств. Кроме того, специфика изучения особенностей геокомпонентов в пределах аквальных геосистем требует участия в этих иссле­дованиях гидробиологов, гидрологов-русловиков и некоторых других специалистов-«водников», что в определенной мере ос­ложняет их проведение. Таким образом, к сожалению, русла рек и водохранилища и сейчас крайне редко попадают в поле зрения географов-ландшафтоведов.

Развитие ландшафтных идей применительно к гидросфере предполагает ассимиляцию основных положений теории физи­ческой географии. Краеугольным камнем последней является положение о диалектическом единстве двух свойств географи­ческой оболочки: ее целостности, обусловленной всеобщей взаимосвязью природных явлений, и ее дискретности, выра­жающейся в обособлении природно-территориальных комплек­сов разной размерности. Ландшафтоведение обращает особое внимание на вторую особенность географической оболочки, его предмет — природно-территориальные комплексы или геосисте­мы. «Водное» ландшафтоведение, в задачи которого входит изучение водных (аквальных) природных комплексов, следует рассматривать как ветвь общего ландшафтоведения.

В соответствии с общими задачами ландшафтоведения ландшафтное исследование водохранилищ ставит целью изу­чить территориальную физико-географическую дифференциа­цию акватории водохранилищ, иными словами, аквальные гео­системы искусственных водоемов – их строение, размещение и развитие.

Формирование, развитие, структура и свойства пойменно-русловых геосистем (как материнской и материальной основы большей части площади котловин равнинных водохранилищ) определяются природными условиями бассейна реки, из кото­рых наиболее существенное влияние оказывают геолого-геоморфологическое строение долины, гидрологический режим реки и зональные климатические условия.

Как показало время, отсутствие в научном арсенале ландшафтоведов понятия «аквальные геосистемы наземных ланд­шафтов» и соответственно теоретического обоснования их ие­рархической соподчиненности с наземными природно-территориальными комплексами привело к формированию оп­ределенного информационного разрыва в описаниях функцио­нирования всей системы геокомплексов суши Земли. В резуль­тате водные объекты (реки, озера и водохранилища), занимаю­щие значительные площади Земли и самым теснейшим образом взаимодействующие со всеми другими геосистемами суши (речные долины, озерные котловины и др.), фактически исклю­чаются из ландшафтного анализа. Кроме того, крайне осложня­ется использование системного подхода к решению различных научных и практических задач по дифференциации (интегра­ции) и обустройству территории.

Основным системообразующим фактором аквальных гео­систем является взаимодействие движущейся воды и переме­щаемых ею наносов с руслоформирующими породами. Форми­рование и дифференциация речных геокомплексов находятся в прямой зависимости от скоростей течения, определяющих во многом особенности состава донных грунтов и процесс зараста­ния растительностью. Характерные формы донного речного рельефа – плесы, перекаты, береговые отмели и др. являются следствием гидродинамической деятельности потока и во мно­гих случаях основой для выделения аквальных геосистем. Здесь в готовом виде мы имеем и системообразующий процесс, и сис­тему геокомплексов, которая ему соответствует.

В прибрежной зоне водохранилищ протекают сложные процессы взаимодействия литосферы, гидросферы и биосферы. Существенное влияние оказывают также антропогенные факто­ры – результаты хозяйственной деятельности человека. Главной движущей силой формирования ландшафтной структуры явля­ется энергия эндогенных и экзогенных процессов, обусловли­вающая взаимодействие различных компонентов природы.

Геолого-геоморфологическое строение и рельеф берегов, атмосферные осадки, поверхностный сток, ветровой режим, солнечная радиация и температурный режим воздуха и воды имеют решающее влияние на формирование геосистем водохра­нилищ. Активная гидродинамическая обстановка определяет абразию и формирование скульптурного рельефа, перемещение рыхлых осадков и образование аккумулятивных форм. Волно­вые процессы являются важным прямо и косвенно действую­щим геоморфологическим и экологическим фактором, обу­словливающим особенности состава и распределения донных грунтов и биоценозов.

В целом акватории водохранилищ характеризуются боль­шим разнообразием типов и форм подводного рельефа, соста­вом современных донных отложений, гидродинамических усло­вий и донных биоценозов. Следствием этого является их слож­ная физико-географичекая дифференциация. Здесь выделяются многочисленные и разнообразные по свойствам аквальные гео­системы. Дно водохранилищ представляет собой совокупность географических геосистем разного порядка – от более мелких и относительно простых до более крупных и сложных, которые образуют систему соподчиненных географических единиц.

К природным факторам, обусловливающим богатство и разнообразие геосистем акваторий, относятся: связь гидрокли­мата с метеорологическим режимом атмосферы, выраженный сезонный ритм природных процессов; подвижность вод, кон­тролирующая процессы литодинамики и накопления донных осадков, а также способствующая хорошей аэрации, притоку питательных веществ разносу зачатков организмов; проникно­вение солнечной радиации, поддерживающей фотосинтез фито­планктона и фитобентоса; разгрузка жидкого и твердого стока с берегов; обогащение биогенными и органическими вещества­ми; достаточно высокая биологическая продуктивность; боль­шое видовое разнообразие и богатство жизненных форм, спо­собствующее высокой плотности заселения всевозможных эко­логических ниш; процессы химического преобразования веще­ства, миграция и концентрация химических элементов и т.д. Та­ким образом, прибрежная зона водохранилищ образует струк­турную единицу ландшафтной оболочки Земли. Ее своеобразие обусловливается положением на стыке основных природных сфер – это арена взаимодействия процессов, протекающих на суше, в атмосфере, в толще вод и на дне. Прибрежная зона во­дохранилищ представляет собой целостную природную систе­му, образованную сочетанием взаимодействия компонентов: горных пород и современных донных отложений, характерных форм донного рельефа, гидродинамических особенностей аква­тории, донных биоценозов и влияющих на все это антропоген­ных факторов (хозяйственной деятельности человека).

Следовательно, морфологическая дифференциация при­брежной зоны водохранилищ в горизонтальном направлении происходит под влиянием местных изменений комплекса при­родных компонентов: литогенной основы, микрогидроклиматических условий, донных биоценозов. Например, на месте абра­зии, где вскрываются горные породы, своеобразие аквальных геосистем определяяется условиями дочетвертичной геологии: неотектоническими структурами, вещественным составом ма­теринских пород, характером их залегания. Особенности ак­вальных геосистем в местах аккумуляции определяются литоло­гией, стратификацией и мощностью донных отложений.

Основы теории морфологии ландшафта разработаны со­ветскими географами на примере ландшафтов суши. Эти поло­жения применимы и к изучению морфологии аквальных геосис­тем. Представление о морфологических единицах занимает осо­бое место в учении о природных аквальных комплексах: они являются непосредственным объектом полевых исследований и картирования.

В качестве общей ландшафтной схемы иерархии акваль­ных геосистем в составе ландшафтов суши Земли может быть предложен традиционный ряд: фация – урочище – местность – ландшафт. Следует подчеркнуть, что в зависимости от величи­ны водоема аквальные комплексы на одной из ступеней иерар­хии могут становиться структурными частями природных тер­риториальных комплексов. Например, особенность системати­зации аквальных фаций и урочищ заключается в объединении их на более высоком иерархическом уровне (местность, тип ме­стности) с группами пойменных геосистем, образующем в сово­купности пойменно-русловую местность. Данная геосистема, в отличие от предлагаемой прежде к выделению пойменной мест­ности, в большей степени соответствует ландшафтоведческому подходу к объединению однородных и одноуровневых комплек­сов на основе историко-генетического и морфометрического принципов. Следует также отметить, что геосистемы локального уровня (от фации до местности) могут образовывать типологи­ческие ряды (виды – классы – типы).

Аквальные геосистемы водохранилищ находятся в тесной связи с физико-географическими условиями прилегающей су­ши, и, как правило, рубежи ландшафтов суши, выходящих на берега рек, экспонируются и на дно искусственных водоемов. В русле каждой реки, в акватории водохранилища легко просле­живаются природные комплексы, аналогичные урочищам и фа­циям наземных ландшафтов. Они отличаются друг от друга глу­биной и скоростью течения, составом грунтов, характером дон­ных биоценозов. Наблюдения показывают наличие сопряжен­ной связи между русловыми и пойменными геосистемами. На низменностях, испытывающих тенденцию к опусканию, широ­ким заболоченным поймам соответствуют аквальные геосисте­мы с едва заметным движением воды, илистыми грунтами, бо­гатой подводной и надводной растительностью. Напротив, на возвышенностях, особенно если они испытывают тенденцию к подниманию, узкие поймы с неровным гривистым рельефом и грубым аллювием сочетаются с аквальными комплексами, имеющими наибольшую глубину, повышенную скорость тече­ния и галечниковое дно.

Н.Н.Назаров (2002) определяет аквальную фацию как элементарную единицу в морфологической структуре водоема, характеризующуюся особыми условиями местоположения и ме­стообитания в условиях изменчивости (суточной, сезонной, многолетней) водного режима. Аквафация представляет собой участок русла реки (котловины озера, ложа водохранилища) с характерным для него рельефом, типом и мощностью донных отложений, водными массами, видовым составом и биомассой бентальных организмов, ихтиофауной, водной растительностью.

Выделение водных урочищ проводится главным образом на основе дифференциации участков дна, связанных с морфоло­гией рельефа, который, как основной ландшафтообразующий фактор, определяет своеобразие гидрологических и гидродина­мических условий и, как следствие, процессы осадконакопления. Яркими индикаторами урочищ могут служить своеобраз­ные жизненные формы бентоса, связанные с характером донных грунтов.

Но своему содержанию аквальные урочища аналогичны наземным урочищам. Важной особенностью геосистем является их повышенная динамичность, связанная с сезонными измене­ниями глубин и скорости течения и непрерывно протекающими динамическими процессами в русловом потоке.

В отличие от фаций аквальным урочищам свойственна более сложная ландшафтная структура. Они представляют со­бой закономерные комплексы аквальных фаций, приуроченныек определенным формам рельефа. В пределах аквальных уро­чищ все фации объединены общей направленностью процессов ландшафтогенеза. Урочища имеют достаточно четко обозначен­ные границы и характеризуются свойственным только им набо­ром фаций. Благодаря этому они хорошо выражены на аквальной местности и отличаются друг от друга.

Под аквальным урочищем Н.Н.Назаров понимает систему сопряженных аквафаций, объединенных одной мезоформой донного рельефа на однородном субстрате с однотипным по своим свойствам и динамике гидрофизических процессов вод­ными массами.

По мнению А.В. Наговицына (2002), природный аквальный комплекс представляет собой относительно однородный участок акватории водохранилища с присущим только ему за­кономерным сочетанием ряда физико-географических компо­нентов (геологического строения, состава донных грунтов, типа рельефа, гидрологических и гидродинамических особенностей акватории, донных растений и животных, образующих специ­фические биоценозы), находящихся во взаимодействии и обра­зующих единую неразрывную иерархическую систему акваль­ных геосистем различных рангов (фаций, урочищ, местностей).

Аквальная фация является наименьшим водным природ­ным комплексом. Она приурочена к одной форме микрорельефа или одному элементу формы мезорельефа русла реки (котлови­ны озера, ложа водохранилища), сложена одной разновидно­стью современных донных грунтов, характеризуется одинако­вым гидрологическим и гидродинамическим режимом, занята одним донным биоценозом.

Аквальное урочище представляет собой систему генети­чески, динамически и территориально связанных фаций, при­уроченную к одной форме донного мезорельефа, сложенную одним типом современных донных грунтов, имеющую специ­фический биоценоз и однотипные по своим свойствам и дина­мике водные массы. В основу понятия об аквальных геосисте­мах водохранилищ положено представление о тесной простран­ственной взаимосвязи всех компонентов природы в водоеме. После создания водохранилищ в первую очередь претерпевают коренные изменения водный режим, биота водоема, возникает

местный климат над ним, процесс почвообразования сменяется осадконакоплением. Так эти первичные преобразования в при­роде постепенно формируют новые геосистемы водохранилищ. В то же время аквальные геокомплексы имеют свой унаследо­ванный индивидуальный ранг урочищ и фаций, которые мед­ленно меняются из-за имеющихся в них устойчивых природных компонентов (элементов рельефа, унаследованных типов почв и др.). В соответствии с этим обстоятельством они и в дальней­шем своем развитии относятся к различным иерархическим уровням в новой ландшафтной организации водохранилищ.

В период своей начальной эволюции геосистемы проходят ряд характерных природных стадий, смена которых вызвана не­стабильностью их динамического состояния в связи с затопле­нием геосистем суши и их трансформацией в водной среде. Эти изменения отмечаются до тех пор, пока все основные природ­ные компоненты аквальной геосистемы не придут в соответст­вие с новой природной средой искусственного водоема. За это время происходит постепенное преобразование всей структуры их природных связей и превращение унаследованных комплек­сов в новые аквальные геосистемы. Взаимодействуя с окру­жающей природной средой и находясь в условиях постоянного антропогенного влияния, водохранилища постепенно трансфор­мируются и при своем длительном развитии стремятся к выра­ботке такой равновесной природной системы, которая характер­на для естественных аквальных геосистем данной местности.

На начальной стадии существования водохранилища воз­никают новые аквальные геосистемы, которые частично унасле­довали от прежней природной обстановки их доминантные при­знаки. В то же время в этот период они приобретают и антропо­генные признаки, которые до преобразования водного режима не имели здесь места, – новая акватория, регулирование стока и заданные сезонные изменения уровня воды, ветровое волнение, обрушение берегов и др. В это время идет экологическое ста­новление аквальных геосистем. Начальная стадия функциони­рования водохранилищ заканчивается пространственным рассе­лением водной растительности и формированием устойчивой структуры водных биоценозов.

С увеличением возраста водохранилища происходит ста­новление биотопов, уменьшается амплитуда колебания числен­ности и биомассы гидробионтов. Устойчивое состояние водной растительности характеризуется стабильным видовым составом, большой продуктивностью фитоценозов, четкой выраженно­стью геоботанических районов и поясностью растительных формаций. На второй стадии также идет отработка отмелей и устойчивое закрепление мелководий высшей водной раститель­ностью. На третьей стадии развития водохранилища отмечается устойчивое проявление всех внутриводоемных процессов. По­степенно берега приходят в относительно равновесное состоя­ние, уменьшается величина вдольбереговых наносов и возрас­тает роль твердого и биогенного стока впадающих рек.

Формирование теории аквальных геосистем и изучения береговых обстановок на водохранилищах можно отнести к со­временным перспективным исследованиям в ландшафтоведении.