Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Учение о географической оболочке

Современные данные наук о Земле говорят о том, что природа земной поверхности – закономерная и целостная система, в которой предметы и явления зависят друг от друга. Поэтому ни одно явление не может быть понято, если рассматривать его отдельно, вне связи с другими явлениями. Каждое воздействует на все остальные, а все в совокупности влияют на каждое в отдельности. Отыскать в этих взаимных зависимостях главные процессы и факторы – основная задача физической географии.

Природа (совокупность естественных условий существования человеческого общества) – единое целое, находящееся в непрерывном движении. Единство природы неизбежно предполагает и единство науки, которая есть отражение природных закономерностей в человеческом сознании.

Руководствуясь положением, что исследование объекта ведется обычно одно­временно по его составным частям и как единого целого, А. А. Григорьев постоянно стремился к синтезу географиче­ских знаний и познанию на этой основе свойств и закономер­ностей развития целого, реального единства. В масштабах нашей планеты такое единство он назвал географической оболочкой, представляющей собой сферу тесно взаимосвя­занных между собой земной коры, нижней части атмосферы, гидросферы, почвенного покрова, растительности и животно­го мира. Названные составные части географической оболочки он называл компонентами.

Известно, что одним из наиболее фундаментальных свойств Земли является ее ярусное (геосферное) строение. Она слагается из нескольких объемлющих друг друга концентрических оболочек. К самой верхней относится газовая оболочка (атмосфера), ниже ее располагается гидросфера (водная оболочка), литосфера (каменная оболочка) и, наконец, на их пересечении биосфера (сфера жизни). Недра Земли также расслаиваются на оболочки, различающиеся физическими свойствами и химическим составом.

На поверхности Земли вода, воздух, органические и минеральные вещества находятся в сложнейшем взаимном проникновении и взаимодействии. Вещество здесь находится в трех агрегатных состояниях, и все его виды взаимно проникают и взаимодействуют друг с другом. На поверхности Земли сосредоточивается почти вся солнечная теплота. Сюда же подходит и энергия из недр Земли. Поэтому физико-географические процессы протекают как за счет солнечного, так и внутрипланетарного источников энергии. Все виды энергии у поверхности Земли претерпевают трансформацию и частично консервируются.

Только на поверхности Земли и вблизи этой поверхности развивается жизнь. На поверхности Земли наиболее напряженно развертываются процессы, обусловленные приходящей из мирового пространства энергией, воздействием гравитационных полей Солнца и Луны, вращением Земли вокруг оси, притяжением Земли, и особенно сказываются последствия их противоречивого взаимодействия с группой процессов, обусловленных внутренней теплотой Земли. Вещество и энергия у поверхности Земли также сильно дифференцированы.

Таким образом, можно заключить, что поверхность Земли – это область качественно отличная от всех других оболочек нашей планеты. Поверхность Земли понимается как сложный комплекс, возникший и развивающийся под действием взаимно связанных и взаимно проникающих друг в друга процессов, которые развертываются на суше, в атмосфере, гидросфере и органическом мире. Она составляет особую оболочку нашей планеты, называемую географической оболочкой.

Значительный вклад в учение о географической оболочке внес С. В. Калесник (1940). Он обратил внимание географов на исследование не только географической оболочки как единого целого, но и на необходимость изучения ландшаф­тов как составных частей ее. Калесник (1970) устано­вил основные закономерности функционирования и развития географической оболочки, которые названы им законами: непрерывный обмен веществом и энергией, их круговорот, периодическая повторяемость процессов и явлений во време­ни (ритмичность) и др. Главной движущей силой развития географической оболочки он считал борьбу зональных и азональных закономерностей. Калесник считал, что к географической оболочке следует относить только ту, верх­нюю часть земной коры, которая активно преобразуется под действием солнечного тепла, воздуха, воды и живых организ­мов. Это наиболее правильное, реальное представление о самом сложном объекте исследо­вания физической географии наивысшего ранга.

В настоящее время давняя идея об оболочечном строении Земли стала общепризнанной, хотя новые научные факты значительно уточняют и конкретизируют эти представления.

Географической оболочке присущ ряд специфических закономерностей: целостность, обусловленная непрерывным обменом вещества и энергии между ее составными частями; наличие круговорота вещества (и связанной с ним энергии), обеспечивающее многократность одних и тех же процессов и явлений и их высокую суммарную эффективность; неравномерность развития в пространстве и времени, в частности ритмика различных процессов и явлений, обусловленная главным образом астрономическими и геологическими причинами, и территориальная неоднородность, в частности зональные и азональные структуры; непрерывность развития на протяжении всей истории географической оболочки.

В толковом словаре «Охрана ландшафтов» (1982) ука­зывается, что географическая оболочка является: 1) мате­риальной системой, состоящей из взаимосвязанных геосфер: литосферы, атмосферы, гидросферы, педосферы, фитосферы и зоосферы; 2) открытой динамической системой, изменяющейся во времени и в пространстве; 3) сложной пространственной системой, для которой характерны процессы территориальной дифференциации и интеграции ее отдельных частей и элементов.

Составляющие географическую оболочку отдельные сферы тесно взаимосвязаны. Эта связь осуществляется в процессе обмена веществом и энергией. Изменения географической оболочки во времени идут непрерывно, проявляясь в виде суточных, сезонныx, годовых, вековых и т. п. циклических изменений. Следствием этих закономерных временных необратимых по­ступательных изменений является развитие географической оболочки, в результате которого происходит смена ее качественных состояний. Это развитие обусловлено воздействием всех энергетических факторов, а также внутренними причинами. Источником внутренних причин развития или саморазвития географической оболочки становятся противоречия, возникающие в процессе взаимодействия составляющих ее сфер и влияния на них внешних энергетических факторов и условий. В процессе развития, переходя из одного качественного состояния в другое, географическая оболочка становилась все более пространственно неоднородной, усложнялась ее структура, т. е. состав, строение и взаимосвязи между геосистемами более низкого ранга.

Относительно сущности понятий географической оболочки и географической среды до сих пор нет единства мнений (подробнее об этом см. гл. 1). Некоторые географы считают эти понятия идентичными. По мнению В. А. Анучина, географическая оболочка более широкое понятие, чем географическая среда. Н. К. Мукитанов, наоборот, считает, что понятие географической среды шире понятия географической оболочки, природного феномена, постоянно находящегося под воздействием общества, а географическая среда — явление естественно-социальное. Но если географическая среда — «явление естественно-социальное», то она, как и географическая оболочка испытывает влияние общества.

Термин «географическая оболочка» неоднократно пред­лагалось заменить другим. Например, И. М. Забелин предложил использовать термин «биогеосфера», подчёрки­вая тем самым наличие здесь жизни и активную роль живых организмов в преобразовании этой оболочки. Д. Л. Арманд считал более удачным применять термин «географи­ческая сфера», поскольку слово «сфера» (шар) отражает геометрическую форму этого объекта.

К настоящему времени еще менее конкретны представле­ния о границах географической оболочки. Большинство физико-географов считают нижней границей географической оболочки поверхность Мохо, верхней – границу тропопаузы. Григорьев немного расширяет обе эти границы. Калесник и Исаченко за нижнюю границу ее при­нимают нижнюю часть стратисферы.

Представляется, что нижняя граница географической оболочки, вероятно, соответствует глубине залегания горных пород, вовлеченных в миграцию химиче­ских элементов. Нижней границей обычно служит положение уровня грунтовых вод, ибо воздух, вода, живые организмы как наиболее динамичные компоненты природы, взаимодействуя на общем фоне энергетических процессов Земли и Солнца, обладают наибольшей активностью, способствующей интенсивному энергетическому обмену, именно в этой части литосферы. Только здесь образуются полные природные территориальные комплексы. Это так называемая зона свободного водообмена, гипергенеза, или кора выветривания. Верхняя граница ПТК всех рангов, видимо, соответствует дневной поверхности или совпадает с положением того рубежа, где взаимодействуют вещество литосферы, газы, вода (во всех ее состояниях) и живые организмы.

Ф. Н. Мильков предлагает выделить в активном ядре географической оболочки, в зоне активного взаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы ландшафтную сферу (рис. 33) которая представляет собой биологический фокус географической оболочки Земли. Здесь зародилась органическая жизнь, присутствие которой – уникальная особенность не только одной из оболочек, но и Земли как планеты в целом. Зона органической жизни образует одну из специфических оболочек Земли – биосферу. Тонкая ее прослойка с наибольшей концентрацией живого вещества на поверхности суши, океана, океанического дна получил название биострома (живого покрова).

Ландшафтная сфера – совокупность ландшафтных комплексов, выстилающих земную поверхность, сравнительно узкая зона непосредственного контакта, прямого соприкосновения литосферы, атмосферы и гидросферы, биологический фокус географической оболочки.

Многие авторы, рассматривающие границы биосферы как пределы распространения живых организмов, считают поня­тия «биосфера» и «географическая оболочка» синонимами.

В последние десятилетия под термином «биосфера» подразумевается иное содержание, чем первоначальное, которое было предло­жено во второй половине XIX в. знаменитым австрийским геологом Э. Зюссом. Он выделял биосферу «по составляющему ее веществу», т. е. понимал биосферу как оболочку, состоящую из живых организмов. В 20-х годах XX в. впервые в новом смысле этот термин стал рассматривать В. И. Вернадский. Он понимал под биосферой ту земную оболочку, в которой распространена жизнь, значительно расширил ее границы и включил в биосферу верхние слои литосферы, нижние слои атмосферы и всю гидросферу.

Сопоставление понятий «биосфера» и «географическая оболочка» показывает, что в какой-то степени границы географической оболочки и биосферы совпадают. Географическая оболочка органически связана с живыми существами (вещественным составом, аккумуляцией и консервацией энергии, целенаправленным ее использованием и т. д.), т.е. в пространственном и материально-энергетическом отношении географическая оболочка и биосфера совпадают. Однако, несмотря на близость этих понятий, существуют все же принципиальные различия между ними. При опреде­лении сущности понятия географической оболочки акценти­руется внимание на энергетические факторы ее формирова­ния, на взаимосвязь и взаимопроникновение ее частных оболочек. Географическая оболочка рассматривается как условие существования живых организмов. В определении же биосферы упор делается на жизнедеятельность живого вещества, активно преобразующего эти условия и формирую­щего газовый состав атмосферы, гидросферы и литосферы. Географическая оболочка обладает рядом таких свойств, и в ней происходят такие процессы, которые генетически не связаны с биосферой: циркуляция атмосферы, динамика водных масс океана и пр. Таким образом, отождествление этих понятий недопустимо. Биосфера является лишь частью более широкого понятия – географическая оболочка. Она, по Милькову, не синоним географической оболочки, а зона рассеивания биостромом живого вещества в географической оболочке.

Биосфера – одна из сфер географической оболочки; включает заселен­ные живыми организмами части атмосферы и литосферы, а также гидро­сферу.

А. А. Григорьев, определяя содержание географи­ческой оболочки, основное внимание обращал на динамиче­ское взаимодействие, обеспечивающее устойчивую последо­вательность постоянно действующих процессов передачи вещества и энергии в ней. В.И. Вернадский в определении биосферы главное внимание обращал на роль живого веще­ства как источника ее саморазвития. Понятие «географиче­ской оболочки», предложенное Григорьевым, отличается от понятия «биосферы» по В. И. Вернадскому еще и тем, что границы географической оболочки шире, чем биосферы. Но они пока установлены интуитивно, т. е. на осно­вании логических умозаключений. Таким образом, эти понятия лишь дополняют друг друга, а не исключают. Они должны быть сохранены, так как для естествоиспытателей представляют одинаковый научный интерес. Эти термины не являются синонимами еще и потому, что в понятии «био­сфера» главное внимание обращается на активную роль живых организмов, а не на условия их местообитания.

Концепция географической оболочки как при­родного территориального комплекса самого высокого так­сономического ранга способствует синтезу данных наук о Земле, т. е. географических знаний. При этом структура природных территориальных комплексов, закономерности их функционирования, динами­ки и развития должны изучаться на основе анализа конкретных количественных показателей. В географической науке акцен­тировалось внимание, в основном, на особенностях географической оболочки, а не на всеобщих процессах и закономерностях, в ней про­текающих. До настоящего времени остаются не выясненными многие закономерности развития природных территориальных комп­лексов.

Географической оболочке на всех этапах ее развития бы­ли присущи такие свойства, как целостность, зональность, направленно-ритмические изменения, полиструктурность (по типам ландшафта, геосферы и компонентам). Географическая оболочка – сложная саморегулирую­щаяся система, находящаяся в подвижном относительном рав­новесии. В ней различаются ярусный по вертикали и ландшафтный по горизонтали структурные уровни. Чем сложнее система, тем более надежно она защи­щена от внешних воздействий и может устойчиво существовать (с некоторыми отклонениями) очень долго.

В вопросе о вре­мени возникновения географической (ландшафтной) оболочки наиболее приемлемой представляется точка зрения С. В. Калесника, который приходит к выводу, что ландшафтная оболочка Земли образовалась вместе с земной поверхностью и время появления ландшафтов (геокомплексов) и начала терри­ториальной дифференциации совпадает.

В общем землеведении к настоящему времени довольно основательно исследованы особенности геосистем разного ранга, прослежены и объяснены даже очень тонкие взаимосвязи, сложилась система основных представлений о закономерностях происхождения, строения, функционирования, динамики и развития географической оболочки.

Хорологическая (пространственная) концепция была выдвинута на рубеже XIX - XX вв. А. Геттнером в целях теорети­ческого обоснования целостности географии. Суть этой кон­цепции заключается в том, что география изучает территории лишь в пространственном аспекте, т.е. с точки зрения взаимо­действия «наполняющих» их объектов разного происхождения, притом в данное время. Генезисом и историей этих объектов, по Геттнеру, география не занимается и ее сущность состоит в использовании пространственного метода исследова­ния. Что касается пространств (районов, ландшафтов и т.д.), то, по Геттнеру, их в природе нет и они выделяются учены­ми субъективно для решения тех или иных задач.

По мнению Ю.Г. Саушкина, хорологическая концепция Геттнера обнаруживает следующие главные ошибочные положе­ния:1) отказ от изучения генезиса и истории развития и све­дение географии только к единовременному анализу взаимодей­ствия «наполняющих» пространство объектов; 2) субъектив­ность выделения единиц исследования, отрицание их объектив­ного существования. Если с первым тезисом можно согласить­ся, то второй, на наш взгляд, не совсем ясен и требует уточнения; субъективно выделяются на единицы исследования, а проводятся границы между ними, что неизбежно.

Однако А. Геттнер, несомненно, несколько преувеличил роль хорологического (пространственного) аспекта, который – одно, а не единственное из теоретических оснований целост­ности географии.

Практически в то же время на базе фундаментальных идей А. Гумбольдта и В. В. Докучаева закладываются основы физичес­кой географии как объяснительной науки о пространственно-временных природных комплексах (геоформациях по В. В. Докучаеву).

Концепция пространства-времени [1]. В диалектическом материализме время и пространство рассматриваются как важней­шие формы бытия материи, зависящие от движения и взаимо­действия тел. В настоящее время различают философское, общенаучное и конкретно-научное понятия пространства и времени. Конкретно-научное понятие пространства и времени фиксирует особенности собственного пространства и времени конкретных и конечных систем материального мира. Необходи­мо различать размеры, пространственную форму, время жизни отдельных объектов и общие свойства пространства и времени. Под географическим пространством-временем понимают такую часть физического пространства Зем­ли и ту часть физического временного интервала ее развития, в которых возможно существование географических объектов. Если бытие географических объектов в пространстве и времени есть общее явление, то бытие на поверхности Земли, в сос­таве географической оболочки, в определенном месте и в оп­ределенное время есть явление истинно географическое, обус­ловливающее многие свойства географических тел и явлений (В. А. Боков).

В географии отсутствуют меры «географического времени» и обычно используют солнечное время. В исследованиях А. И. Дуванина показано, что изменения некоторых географи­ческих явлений лучше описываются в солнечно-лунном време­ни. Ю. Г. Симонов говорит о возможности использова­ния еще более сложных моделей времени – n -мерных моделей, т.е. систем времени с несколькими координатными осями. Д. Харвей предлагает создать географические шкалы времени.

В географических исследованиях имеют дело с диапазоном времени примерно от одной минуты до нескольких сотен мил­лионов лет. Этот промежуток времени В. А. Боков назвал географическим интервалом времени. Им было показано, что наряду с естественными мерами времени в географической оболочке есть собственные временные масштабы. Они прояв­ляются в таких интервалах: 1) время становления гео­системы (от зарождения до установления равновесного состоя­ния), 2) период полного колебания ее основных параметров (если система находится в колебательном режиме), 3) время возвращения геосистемы к равновесному состоянию (если она была выведена из него), 4) время существования геосистемы (от зарождения до разрушения или перехода в другой тип гео­системы). Интервалы 1 и 2 составляют характерные времена геосистемы, т.е. периоды, в течение которых, по В.Н. Солнцеву, наблюдается полный набор частных целостных проявлений объекта во вре­мени. С началом интервала 1 связаны, на наш взгляд, нижние хронологические рамки предметной области географического направления палеогеографии – эво­люционной географии.

Структура геосистем метахронна, наблюдается наслоение одновозрастных образований. Возраст геосистем не может быть тождественным возрасту ее отдельных составляющих, а определяется тем временем, когда формирует­ся специфический для данной системы характер взаимодействий ее компонентов.

Формами проявления пространственно-временных отноше­ний в геосистемах является их эргодичность и вероятностно-статистическая интеграция.

Единство и целостность географической оболочки. Пере­мещение вещества и энергии в географической оболочке связывает ее части в единую целостную систему. Изменение любой части системы неизбежно приводит к изменению остальных частей. Единство и целостность географической оболочки до­казывается и тем, что нельзя выделить ее часть, чтобы не разрушить целое, а тем самым не разрушить и самой части, поскольку она не может существовать вне целого. Интегра­ционная роль потоков вещества и энергии проявляется также в пространственном упорядочении физико-географических яв­лений. В географической оболочке наблюдается диалектическое сочетание единства и целостности, с одной стороны, и структурности, расчлененности ее на отдельные части (подсистемы) с другой. Это фундаментальное свойство географической оболочки является важнейшим и принципиальным условием возможности палеогеографических реконструкций. Установление характерис­тик одного из компонентов древних ландшафтов позволяет дедуктивным методом, опираясь на представления о целост­ности географической оболочки, восстановить облик всей природной обстановки.

Концепция зональности географической оболочки. Хотя идея зональности природы земной поверхности и восходит к античной географии, основоположниками этого учения в сов­ременной географии являются А. Гумбольдт и В. В. Докучаев. В дальнейшем, в частности в работах А. А. Григорьева и М. И. Будыко, А. М. Рябчикова и др., фундаментально прорабатывается периодический закон географической зональ­ности. В основе данного закона лежит относительный показа­тель – соотношение тепла и влаги, который обусловливает главные пространственные различия географической оболочки. Глубокое познание механизма формирования зон, их количест­венного выражения и проявления в ландшафтах и через ланд­шафт является также основой глобальных палеогеографических реконструк­ций.

Концепция направленно-ритмического развития географи­ческой оболочки. Давно замечено, что в природе те или иные события в своих существенных чертах повторяются, однако особенности развития процессов многим исследователям представляются различно. С известной долей условности все существующие представления можно свести к следующим трем: события повторяются периодично; события повторяются циклично; события повторяются ритмично.

Под п ериодами понимают ритмы одинаковой длительности. Цикличность – периодическая смена энергетических потенциалов различных участков земной поверхности; главные циклы: суточный, го­довой, как следствие вращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца с наклоном оси к плоскости эклиптики. К этому качеству примыка­ют такие, как круговорот веществ и энергии, ритмика более сложных кос­мических и тектонических изменений и др. Цикличность – один из наиболее общих законов развития географической оболочки и ее компонентов. Ритмикой же называют повторяемость во времени комплекса явлений, которые каждый раз развиваются в одном направлении. Из этого следует, что можно различать ритмику периодическую и циклическую.

К. К. Марковым была показана не только общность (повсеместность), но также направленность и ритмичность изменений природных условий. Особенно ярко эти процессы проявились в позднем кайнозое. Направленность изменений выразилась в наращивании вещества внешних геосфер усложнении состава и пространственной структуры приро­ды земной поверхности. Общая направленность развития ослож­нялась ритмикой различной продолжительности и происхожде­ния. Ритмично развиваются строение землей поверхности и климат, а уж затем и связанные с ними компоненты природы, явления и процессы. В физической географии и геологии этой проблематике посвящена обширная литература.