Объектом физической географии является географическая оболочка земного шара, которая состоит из земной коры, нижней части атмосферы (тропосферы и части стратосферы), гидросферы, растительного, почвенного покровов и животного мира. Отличия географической оболочки от других сфер земного шара, лежащих как ниже, так и выше, заключаются в том, что в ее состав входит вещество в трех агрегатных состояниях (в других сферах — в основном в каком-либо одном), процессы протекают в ней за счет как космических, так и теллурических источников энергии (в других сферах — в основном за счет одного из них), и только в ней есть жизнь.
Исследование компонентов географической оболочки показало, что в своем строении и развитии они между собой связаны и взаимно обусловлены настолько тесно и глубоко, что образуют единое неразрывное целое — особое явление природы, характеризующееся специфическими законами строения и развития.
Сформировавшись и развиваясь на поверхности нашей планеты, географическая оболочка генетически неразрывно связана с земной поверхностью, облучаемой солнечной радиацией. В связи с господствующими здесь гидротермическими и геохимическими условиями, оболочка со временем стала ареной возникновения и развития жизни, обогатилась вошедшими в ее состав растительным и почвенным покровами и животным миром. Позже она явилась областью возникновения и развития человеческого общества.
Мы считаем, что верхняя граница географической оболочки проходит в стратосфере несколько ниже слоя максимальной концентрации озона (высота 20—25 км). Ниже господствуют движения воздуха, связанные со взаимодействием между атмосферой, с одной стороны, сушей и мировым океаном — с другой, выше такие движения сходят на нет. Солнечная радиация, пройдя через слой концентрации озона, лишается губительного для организмов избытка ультрафиолетовых лучей и ее состав приближается к наблюдаемому в стратосфере.
Нижняя граница географической оболочки располагается в подкоровом слое, обладающем в отличие от земной коры большой пластичностью без потери свойств твердого тела. Взаимодействия между тектоническими рельефообразующими процессами земной коры и процессами, протекающими в подкоровом слое, ослабевают уже в верхних частях последнего. Здесь и проходит нижняя граница географической оболочки. По-видимому, этот рубеж располагается несколько ниже сейсмической «поверхности Мохоровичича», где скорость продольных сейсмических волн сильно меняется, что свидетельствует о резком изменении физических свойств минеральной толщи.
Характерными особенностями структуры географической оболочки является ярусность ее внутреннего строения, проникновение компонентов географической оболочки друг в друга и сложная закономерная региональная дифференциация.
В энергетическом отношении географическая оболочка делится на два яруса: во внешнем ярусе основным источником тепла является солнечная энергия, во внутреннем — радиационный распад и аналогичные процессы. Граница между ними на суше проходит на глубине нескольких десятков метров и менее (в умеренных широтах на глубине 15—20 м). На ряд ярусов делится и литосферная часть географической оболочки.
Охарактеризованные особенности географической оболочки, закономерно проявляющиеся при крайнем многообразии ее состава и строения и свойственных ей природных процессов, непрерывно и глубоко взаимодействующих друг с другом, позволяют в философском отношении считать географическую оболочку Земли особой сложной формой движения материи. Особой формой движения материи являются, на наш взгляд, и внешние оболочки других планет типа Земли (Венера, Марс и др.), своеобразные у каждой планеты. Едва ли можно сомневаться в том, что такие планеты имеют значительное распространение в космосе.
Особенности географической оболочки, исключительное своеобразие присущих ей сложных форм движения материи, как и достаточно широкое распространение аналогичных явлений в космосе, позволяет отнести физическую географию (вместе с учением о внешних оболочках других планет типа Земли) к немногочисленным основным наукам естествознания.
В процессе своего развития физическая география, подобно другим основным отраслям естествознания, дифференцировалась на ряд теснейшим образом связанных дисциплин, образующих все усложняющуюся систему физико-географических наук.
Физическая география в современном ее понимании начала оформляться на рубеже XIX и XX вв., когда В. В. Докучаевым были установлены два основных физико-географических закона:
1) закон цельности и неразрывности географической среды — взаимной обусловленности ее компонентов (литосферы, нижних частей атмосферы, гидросферы, растительного и почвенного покровов и животного мира) и 2) закон географической зональности. Устанавливая целостность и неразрывность географической среды, В. В. Докучаев не касался вопроса о том, какие конкретные природные процессы лежат в основе взаимообусловленного развития ее компонентов. В последнее время нами было показано, что в основе взаимосвязи, взаимодействия и взаимообусловленности компонентов географической оболочки земного шара лежит обмен вещества и энергии между ее компонентами, а также между этой оболочкой и элементами космоса: прежде всего солнечной радиацией, с одной стороны, и подкоровыми массами — с другой.
Взаимообмен вещества и энергии между компонентами географической оболочки складывается из неразрывно связанных между собой, но противоположно направленных процессов (Прихода и расхода вещества и энергии, их ассимиляции и диссимиляции.
В ходе взаимообмена часть вещества и энергии одного компонента постоянно переходит в состав других, один вид энергии превращается в другой. Это сопровождается изменением состава как тех веществ компонентов, которые ассимилируются другими компонентами, так и основной массы каждого компонента — под длительным воздействием веществ других компонентов (в ходе химических и физических, а в соответствующих случаях также биохимических и биофизических взаимодействий). Изменения эти в ходе развития нашей планеты, как правило, приводили к усложнению состава и строения компонентов географической оболочки. Усложнение же состава и строения географической оболочки неизбежно влекло за собой усложнение процессов обмена вещества и энергии между ее компонентами, а также между нею и внешним миром. Это в свою очередь вызывало возникновение в географической оболочке новых геохимических реакций и других природных процессов, приводивших, как правило, к дальнейшему усложнению состава и строения географической оболочки, и т. д.
Происходившие за периоды времени геологического масштаба усложнения состава и строения географической оболочки проявлялись многообразно. Усложнялось геологическое строение земной коры. Появлялись новые, все более высокоорганизованные типы растений, что сопровождалось и выработкой растительным покровом новых, более сложных органических соединений; то же относится к новым, более высокоорганизованным типам животных, часто связанным в своей жизнедеятельности с новыми типами растений. Возникали новые типы почвенного покрова, связанные с поступлением в почву или образованием в ней не существовавших ранее, вырабатываемых новыми видами растений органических и минералоорганических соединений и т. п. Появление новых типов организмов и почвенных типов приводило к усложнению химического состава вод суши, а следовательно, и океана, в котором также появлялись более высокоорганизованные морские организмы. Все эти изменения состава биотических компонентов, как и гидросферы, оказывали существенное влияние на состав атмосферы, опять-таки в сторону ее усложнения.
Наряду с процессами усложнения состава и строения в географической оболочке совершались процессы противоположного характера (отмирание, распад и т. п.), как непременная часть процесса развития, не нарушающая его поступательного характера.
Таким образом, процесс взаимообмена вещества и энергии между компонентами географической оболочки, как правило, приводил к прогрессивному усложнению ее состава и строения. В основе такого развития географической оболочки лежит взаимообмен вещества и энергии между ее компонентами и между географической оболочкой и внешним миром.
Движущая сила развития географической оболочки — это единство ведущих, неразрывно связанных между собой противоположно направленных процессов прихода и расхода вещества и энергии, их ассимиляция и диссимиляция, а также сопровождающие процессы. Отсюда, обмен вещества и энергии является основной движущей силой развития не только внешних оболочек планет (земного типа), но и космических тел вообще. Новейшие представления о возникновении и развитии «звездных ассоциаций» и других космических объектов говорят в пользу этого.
В основе реально существующей и очень сложной естественной дифференциации географической оболочки земного шара лежит закон географической зональности. Сравнительное изучение географических зон суши земного шара показало, что они образуют закономерную систему, основой которой являются теснейшим образом связанные между собой территориальные изменения годовых величин радиационного баланса земной поверхности (мало отличающихся от величины радиационного баланса вегетационного периода), годовых сумм осадков и отношений между радиационным балансом и осадками, выраженных в тепловых единицах, т. е. в калориях, необходимых для испарения годовых осадков. Отношение это получило название радиационного индекса сухости.
Перечисленные факторы оказывают определяющее влияние на строение и развитие внешнего яруса географической оболочки. Годовой радиационный баланс является основным источником энергии большей части природных процессов, протекающих на земной поверхности. Годовые суммы осадков и их соотношение с годовым радиационным балансом земной поверхности имеют решающее значение для развития всего комплекса природных процессов, в которых участвует влага. В частности, от количества влаги и его соотношения с радиационным балансом зависит характер и режим увлажнения почвогрунтов. А это в свою очередь (вместе с величиной радиационного баланса) оказывает огромное влияние на характер и напряженность как биотических, так и многих абиотических процессов, протекающих во внешнем ярусе географической оболочки.
При сопоставлении характера и режима указанных факторов увлажнения почвогрунтов бросается в глаза, что в умеренных, субтропических и тропических поясах существует зона или подзона оптимального увлажнения с радиационным индексом сухости, близким к 1, являющаяся зоной максимальной продукции биомассы. В этой зоне режим почвенных вод в течение большей части года обеспечивает количество влаги, достаточное для того, чтобы транспирация растительного покрова протекала беспрепятственно и вместе с тем содержание воды в почве не было так велико, чтобы оно в какой-либо мере препятствовало нормальному развитию процессов почвенной аэрации.
При сравнительном анализе зон умеренного и других поясов, мы наблюдаем, что по мере смены зон оптимального увлажнения зонами все более нарастающего избыточного увлажнения или все более недостаточного увлажнения изменяются и показатели коэффициента сухости. В первом случае показатель индекса сухости понижается до 0,45 (тундры и тропические лесные болота), во втором — возрастает до 3 и выше (тропические пустыни). И в том и в другом случае продуктивность растительного покрова и животного мира прогрессивно снижается. Все это говорит о том, что системы зон указанных поясов имеют однотипный характер, различаясь главным образом по интенсивности протекающих в них природных процессов и связанных с ними явлений.
В силу всего этого географическая оболочка земного шара в пределах суши представляет единую закономерную периодическую систему географических поясов и зон суши земного шара (см. табл.).
Таким образом, в основе строения наружного яруса географической оболочки лежит общий для нашей планеты периодический закон географической зональности. Это в свою очередь свидетельствует о принципиальном внутреннем единстве строения и развития наружного яруса географической оболочки на протяжении всех поясов и зон, а вместе с тем о единстве строения и развития всех слагающих зоны таксономических территориальных единиц, как бы внешне различны они ни были.
Изменения в строении, динамике и развитии географической оболочки различных зон связаны, с одной стороны, с изменениями радиационного режима земной поверхности, а с другой — с различной степенью участия в строении и динамике географической оболочки воды в жидком виде и биокомпонентов.
Со степенью участия в строении географической оболочки различных зон воды в жидком виде, растительного и почвенного покровов и животного мира связаны и качественные особенности этих компонентов и характер их влияния на другие компоненты, в том числе и на атмосферу и литосферу. Эта степень участия гидрокомпонента и биокомпонентов неразрывно связана с качественными особенностями их самих и структуры географической оболочки в целом.
Степень насыщенности географической оболочки указанными выше компонентами определяется мерой участия их в ее строении. Это связано как с историей развития географической оболочки в геологическом прошлом (особенно в позднейшие этапы), так и с разнообразием состава компонентов. Последнее, в свою очередь, определяет степень многообразия протекающих в географической оболочке природных процессов. Таким образом, для каждой зоны характерны определенные общие особенности химического и биохимического состава ее компонентов, а следовательно, и общие особенности протекающих в этих компонентах химических, биохимических и других процессов. Особенности эти связаны прежде всего с характерными для каждой зоны гидротермическими условиями, а также с ее геологической историей.
Из охарактеризованных выше общих закономерностей развития зональной структуры и территориальной дифференциации географической оболочки вытекают два важных вывода: 1) при близких годовых количествах радиационного тепла степень насыщенности географической оболочки влагой и биокомпонентами, многообразие в ней динамики и разнообразие состава тем больше, чем радиационный индекс сухости географической оболочки ближе к единице (с учетом геологического прошлого территории); 2) при близких значениях радиационного индекса сухости (за редкими исключениями) степень насыщенности влагой и биокомпонентами, многообразие динамики и разнообразие состава географической оболочки (при сходных условиях подстилающей поверхности) тем больше, чем больше величина годового радиационного баланса земной поверхности (опять-таки с учетом геологического прошлого).
Согласно новейшим исследованиям, в основе изменений продуктивности растительного покрова, а следовательно, и животного мира каждой зоны, лежит интенсивность фотосинтеза и быстрота оттока из листьев ассимилянтов.
В каждом поясе они достигают максимума в зоне оптимального увлажнения. В различных поясах они тем выше, чем больше величина радиационного баланса земной поверхности указанных зон. Так, например, зоной оптимального увлажнения в экваториальном поясе является зона незаболоченных экваториальных лесов, в умеренном поясе — подзона лиственных лесов. В первой из них годовой прирост природного растительного покрова достигает 40—50 т/га сухой массы (над землей), во второй — около 5,6 т/га. Обе цифры — наибольшие для соответствующих географических поясов. Новейшие исследования биологических основ орошаемого земледелия в умеренном поясе показали, что указанные закономерности действительны и для многих сельскохозяйственных культур и ими следует руководствоваться при разработке норм и сроков полива.
В заключение следует подчеркнуть, что, как видно из изложенного, выявление охарактеризованных закономерностей позволяет не только глубже познать динамику и законы развития географической оболочки Земли, но — и это очень важно — дает возможность вплотную подойти к разработке поставленной перед учеными XXII съездом КПСС проблемы преобразования и регулирования природных процессов.
Грандиозные задачи развития народного хозяйства СССР требуют тесного содружества географических наук с практикой, углубленного изучения географических закономерностей, необходимых для правильного решения практических проблем, и прежде всего таких, как проблема рационального размещения производительных сил, преобразования природы, наиболее эффективного использования природных ресурсов при условии их воспроизводства и охраны.
Подводя итоги развития физической географии за последние 20 лет, нельзя не отметить ее превращения из науки преимущественно описательно-познавательной в науку преимущественно экспериментально-преобразовательную, разрабатывающую научные основы целенаправленного изменения природных условий в интересах народного хозяйства.
Главной задачей современной географий во всем мире оказывается сейчас не столько помощь в деле пионерского освоения новых земель и природных богатств, как это было еще недавно, а прежде всего, всестороннее научное обслуживание великой работы человечества по многообразному, все более интенсивному использованию уже открытых природных ресурсов и коренному изменению природы и хозяйства уже освоенных районов и стран (Герасимов, 1961). Одной из важнейших конкретных проблем этого изменения природы является комплексное изменение климатических условий, о котором говорится в новой программе КПСС.
—Источник—
Развитие и преобразование географической среды. М.: Наука, 1964
Автор: А. А. Григорьев
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
