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 [12,30].

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 [20].

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 [21].

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 [23].

В ландшафтную оболочку входят:

- современная кора выветривания;

- почвы;

- воды;

- 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 [26].

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 [12].

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 [12].

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 [26].

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);

- почвы;

- воды;

- воздух;

- 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 [12].

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) [33].

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 [26].

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 [3]

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» [39].

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 [38,39].