Пространственно-временная организация ландшафтов юга Ленинградской области

Изучение пространственно-временной организации ландшафтов, их современного состояния и положения на линии общенаправленного развития природы, условий формирования, этапов и закономерностей эволюции является одной из насущных проблем современной географической науки и требует все большего внимания. Последнее определяется возросшим антропогенным давлением на природную среду.

Вопросы возраста, эволюции и геохронологии природных объектов наиболее полно разработаны в геологии, геоморфологии, биологии и в значительно меньшей степени — в физической географии. Первые представители русского ландшафтоведения, в том числе Л. С. Берг, Б. Б. Полынов и др., рассматривали ландшафт как сложную материальную систему, находящуюся в состоянии непрерывного развития. Понять данный ландшафт можно лишь тогда, когда известно, как он произошел и во что он со временем превратится (Берг, 1947).

Между тем, в современном ландшафтоведении происходит активный процесс слияния морфострукхурного и эволюционно-динамического подходов при изучении ПТК (природно-территориальных комплексов), которые рассматриваются как сложные пространственно-временные системы, т.к. характеризуется не только пространственной, но и временной масштабностью (Сочава, 1978; Николаев, 1986; Беручашвили, 1986; Исаченко, 1988; Дьяконов, 1988 — Юренков, 1997; и ДР-).

Во временной организации ПТК многие авторы выделяют три уровня: функционирование, динамика и эволюция. Если вопросы функционирования и динамики ПТК в настоящее время являются наиболее разработанными, то последнему направлению — изучению возникновения, закономерностей становления и эволюции ландшафтов и их морфологических единиц, их возраста, выявлению и изучению основных этапов развития (геохронологии), возрастных особенностей как ПТК, так и их природных компонентов, систематизации ПТК с учетом их возраста и особенностей эволюции уделяется явно недостаточно внимания.

В эволюции ландшафтов юга Ленинградской области выделяются два крупных макроэтапа — позднеледниковый (ВО — БЯз) и послеледниковый или голоценовый (РВ — ЗА). Формирование морфолитогенной основы этих ландшафтов связывается с освобождением территории Псковской, Новгородской и юга Ленинградской области от валдайского ледника и приледниковых вод. Рассматривая эволюционные процессы в голоцене, нижняя граница которого определена в 10 300 лет назад, мы получаем представление о современном состоянии растительности и природы в целом, как звене между прошлым и будущим.

Сравнение общих закономерностей развития природы голоцена с более ранними этапами четвертичного периода показало, что голоцен является «возможным современным аналогом межледникового периода» (Герасимов, 1982). Последний отрезок истории Земли, голоцен, характеризуется значительными изменениями климата и растительности, с крайними их состояниями в бореальном поясе: от зоны субарктических тундр до бореальных и неморальных лесов.

В палеогеографических исследованиях последних лет, как правило, основное внимание уделяется лишь крупным территориям регионального или планетарного уровней, причем эти исследования касаются чаще всего отдельных природных компонентов, процессов и явлений.

Вопросам динамики лесов в широкорегиональном плане всегда уделялось достаточно внимания, результатом чего были модели развития растительности на уровне, примерно, зональных полос и геоботанических областей (Нейштадг, 1957; Хотинский, 1977; Палеогеография Европы., 1982), но региональные особенности динамики освещены не столь хорошо. К их числу относятся некоторые вопросы палеогеографии отдельных территорий северо-запада европейской части России, и в частности юга Ленинградской области.

Идеи изменчивости почв высказывались еще В. ВДокучаевым (1949): в его работах время рассматривалось как один из факторов почвообразования.

Вопросы регионального изменения почв в плейстоцене — голоцене, погребенные почвы рассматриваются в работах ЛА. Гугалинской (1982), В. М. Алифанова (1986, 1995), А. Л .Александровского (1983) и др.

В качестве объекта исследования были выбраны ландшафты юга Ленинградской области. Они представляют интерес в палеогеографическом плане в связи с тем, что являются южным форпостом подзоны южной тайги и даже находятся в преходной полосе между этой подзоной и зоной хвойно-широколиственных (смешанных) лесов. Это должно было предопределить неоднократные смены зональной принадлежности исследуемых ландшафтов в позднеледниковье и голоцене.

Основная цель исследования: выявление пространственной организации ландшафтов юга Ленинградской области, их генетических корней, основных этапов и закономерностей эволюции.

Это определило постановку и решение следующих задач:

• характеристика пространственной организации и современного состояния ландшафтов юга Ленинградской области;

• определение их генетических корней и времени зарождения;

• реконструкция физико-географических условий в позднеледниковье и голоцене;

• выявление основных этапов эволюции ландшафтов в позднеледниковье и голоцене;

• выявление закономерностей и тенденций эволюции ландшафтов юга Ленинградской области.

Специфика поставленных задач определила теоретические и методические основы исследования. В пределах Среднего Полужья, репрезентативного для изучаемого района, были заложены ключевые участки, охватившие все характерные типы местности: водораздельный, склоновый и пойменный.

Основными материалами являются литературные, картографические, фондовые источники, опорные разрезы органогенных отложений, современная растительность болот и торфяные отложения, отражающие ее прошлое, характерные как именно для Лужско-Плюсекого ландшафта, так и для юга Ленинградской области и соседних районов. Разделы работы, посвященные палеокриогенезу, опираются на материалы полевых исследований проводимых автором в период 19 951 998 г: детальные описания 4 кючевых участков, многочисленный картографический материал, составленный автором.

В процессе исследования были применены следующие методы изучения:

— Историко-генетический, предусматривающий восстановление генетических корней, времени зарождения, факторов обособления ПТК, этапы и закономерности их эволюции с учетом геолого-геоморфологических, стратиграфических, палинологических и др. данных.

— Палеоландшафтный метод, заключающийся в реконструкции и восстановлении в геохронологическом плане древних ландшафтов, их зональной принадлежности, условий ландшафтной дифференциации. Так, по палинологическим, литологическим и др. данным можно установить зональную принадлежность ландшафтов в определенные этапы их эволюции, дать приблизительную характеристику ряда метеорологических элементов палеоландшафтов, их растительного покрова и почв.

— Климатические условия палеоландшафтов были восстановлены по палинологическим данным с использованием теории вероятности (Муратова, Боярская, Либерман, 1972), а также корректировались с помощью ареалограмм флористического комплекса (Гричук, 1985).

— Ретроспективный анализ современных ПТК и восстановление их прежнего морфологического строения в значительной мере базируется на исследовании современной морфологии ландшафта. Например, наличие в современном травяном покрове хвойных лесов спутников дубрав свидетельствует об иной фациональной структуре этой территории в прежние эпохи.

Научная новизна работы. Впервые для территории юга Ленинградской области, расположенной в пределах юга таежной зоны реконструирован комплекс природных условий за позднеледниково-голоценовый отрезок времени, выявлены время зарождения современных ландшафтов, основные этапы и эволюция, изменения их зональной принадлежности, а также время формирования их современного морфологического строения. Впервые для ландшафтов юга Ленинградской области автором диссертации составлены карты возраста болотных массивов, реконструированы палеоклиматические условия голоцена по палинологическим данным, предложена схема изменения зональной принадлежности ландшафтов.

Впервые для территории валдайского оледенения в пределах таежной зоны выявлено и изучено явление палеокриогенеза в почвенном покрове ландшафтов, сформировавшихся на песчаных озерно-ледни-ковых отложенияхосуществлено детальное исследование псевдоморфоз, сделано предположение о времени и механизме их формирования. Автором предложена методика почвенного картографирования, с помощью которой фиксировалось проявление палекриогенеза в почвенном профиле.

Теоретическая значимость исследования представляется в выявлении этапов и закономерностей эволюции ландшафтов юга Ленинградской области, что может служить вкладом в развитие нового направления в науке — эволюционной географии и ее ветви — эволюционном ландшафтоведении, а также такого интересного проявления в палеопедологии как палеокриогенез.

Практическая значимость работы обусловлена тем, что выявленные закономерности эволюции рассматриваемых ландшафтов является важнейшей основой научно-обоснованного прогнозирования их дальнейшего развития, без чего невозможно планирование разного рода мелиоративных и других мероприятий в целях более рационального природопользования.

Основные положения работы докладывались на III Съезде геоморфологов в Польше (Сосновец, 1995), Герценовских чтениях (1997, 1999). По теме диссертации опубликовано 4 работы, в том числе методические рекомендации «Восстановление почвенно-растительного покрова и проявление палеокриогенеза в ландшафтах Блендовской пустыни (Южная Польша) и географической станции РГПУ им. А. И. Герцена „Железо“ (Северо-Запад России)», в соавторстве.

Структура и объем диссертации

Работа общим объемом 198 страниц состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. В первой главе даны пространственная организация ландшафтов юга Ленинградской области, характеристика их современных современных природных условий. Вторая глава посвящена изменениям отдельных компонентов исследуемых ландшафтов в позднеледниковье и голоцене. В третьей главе выделены основные этапы и важнейшие закономерности эволюции ландшафтов юга Ленинградской области. В заключении сформулированы основные выводы.

Заключение

".

Пространственно-временной подход к изучению природно-территориальных комплексов (ПТК), острая проблема прогнозирования изменений ПТК как в результате естественно-исторических процессов, так и под влиянием антропогенного фактора, предопределяют актуальность изучения закономерностей становления, развития и дифференциации ландшафтов, их возраста и возрастных изменений, важнейших этапов эволюции.

Во временной организации ПТК многие авторы выделяют три уровня: функционирование, динамика и эволюция. Если вопросы функционирования и динамики ПТК в настоящее время являются наиболее разработанными, то последнему направлению — изучению возникновения, закономерностей становления и эволюции ландшафтов и их морфологических единиц, их возраста, выявлению и изучению основных этапов развития (геохронологии), возрастных особенностей как ПТК, так и их природных компонентов, систематизации ПТК с учетом их возраста и особенностей эволюции уделяется явно недостаточно внимания.

I. На юге Ленинградской области, на границе с Псковской и Новгородской областями расположены ландшафт Ильмень-Волховской низины, Лужско-Плюсский, Лужско-Оредежский, Верхне-Лужский и Псковско-Лужский ландшафты, относящиеся к Лужско-Волховскому округу. Большая его часть приурочена к обширной Девонской низине. В формировании современного рельефа важнейшую роль играли процессы моренной аккумуляции и абразионно-аккумулятивная деятельность озерно-ледниковых водоемов. В климате, почвах и растительном покрове типично выражены черты южной тайги.

Все ландшафты, рассматривыемые в данной диссертации, являются эпивалдайскими. Формирование морфолитогенной основы этих ландшафтов связывается с освобождением территории Псковской, Новгородской и юга Ленинградской области от валдайского ледника и приледниковых вод. По мнению Д. Д. Квасова (1975) это произошло еще при отступании ледников невской стадии и может быть отнесено к среднедриасовому времени (12 000;11800 л.н.).

2. Возраст современных ландшафтов исчисляется от момента существования современных факторов ландшафтообразования, благодаря которым они приобрели морфологическое строение и относительно устойчивый характер, сохраняющийся до наших дней. Начало формирования современного морфологического строения как Лужско-Плюсекого, так и других ландшафтов юга Ленинградской области относится к позднесуббореальному-раннесубатлантическому времени.

3. В течение позднеледниковья и голоцена происходили неоднократные изменения морфологического строения рассматриваемых ландшафтов, изменения их типологической принадлежности, что было обусловлено естественно-историческими процессами, в первую очередь колебаниями климатических условий.

Палеоклиматические условия исследуемых ландшафтов были реконструированы автором диссертации по данным палинологических анализов с использованием теории вероятности (Муратова, Боярская, Либерман, 1972). На основании этого были рассчитаны показатели средних июльских температур, среднегодового количества осадков для четырех ландшафтов юга Ленинградской области: Лужско-Плюсского (разрез у г/с «Железо»), Лужско-Оредежекого (разрез у дер. Лужки), Верх не-Л ужского (разрез Тесово-Нетыльского болота) и Ильмень-Волховского (разрезы скважин 10 и 11 Ширинской болотной системы). По ним построены диаграммы изменения палеотемператур и количества осадков. Одновременно полученные результаты корректировались методом флористических ареалограмм (Гричук, 1985). На основании этого были сделаны следующие выводы:

Наибольшее значение для определения зональной принадлежности ландшафта и ее изменения во времени имеет показатель средних июльских палеотемператур. Их амплитуда по всем разрезам не превышает 3−4°С. Исключение составляет разрез у д. Лужки (Лужско-Оредежский ландшафт) — амплитуда составляет 1 °C. «Сглаженность» среднеиюльских температур по этому разрезу, возможно, объясняется тем, что в спорово-пылыдевой диаграмме не выделена пыльца Betula sect. Nanae и более высоким содержанием пыльцы эдификаторов широколиственного лесаTilia, Quercus, Ulmus.

Максимальная амплитуда среднегодовых осадков составляет 400 мм/в год и характерна для разрезов скважины 11 Ширинской болотной системы и Тесово-Нетыльского болота. Минимальная амплитуда 200 мм/в год характерна для разрезов г/с «Железо» и д.Лужки.

Сохранение общей тенденции колебаний значений средних июльских палеотемператур и среднегодовых осадков всех изученных разрезов позволяет сделать вывод об общности происходивших климатических изменений в течение позднеледниковья и голоцена в пределах рассматриваемого региона.

4. Торфообразование, являясь частью единого динамического процесса развития ПТК, достаточно хорошо отражает его общую направленность. Климатические, геоморфологические и гидрологические факторы в разные периоды оказывали разное влияние на процессы болотои торфообразования.

Принимая среднюю величину вертикального прироста торфа за 0,8 мм/год (Великанов, Кирюшкин и др., 1997) автором диссертации предпринята попытка выявления времени образования 386 болотных массивов, расположенных в пределах исследуемой территории, с мощностью торфа от 3 м и более.

По этим данным была построена диаграмма эволюции заболачивания территории исследования в целом и для каждого ландшафта в отдельности. Болота, сформированные в субатлантический период, в большинстве случаев выпадают из этих диаграмм, т.к. по мощности торфа они не попали в параметры выборки.

Для исследуемой территории выделяется два пика максимального развития болотных систем: первый датируется поздней атлантикой, второй — средним суббореалом. Оба пика очень хорошо согласуются с пиками повышения летних температур и ослабления термических контрастов в умеренных широтах и соответствуют климатическому оптимуму голоцена.

Торфообразование по всей территории началось в бореальном периоде (9 300 — 8 ООО л.н.). Самым древним болотным массивом в пределах исследуемой территории является болото низинного типа Серебрянка, расположенное на восточном берегу оз. Самромощность торфа 8,5 м (Торфяной фонд., 1963). Активному болотообразованию начавшемуся в бореальный период способствовали климатические условия, а также наличие понижений в рельефе (Пьявченко, 1980).

В раннем бореале преобладал низинный тип болотообразования (Лужско-Плюсский ландшафт), а в поздем бореале — смешанный тип (Псковско-Лужский и Ильмень-Волховский ландшафты).

Автором были составлены картосхемы возраста болотных массивов для каждого из пяти ландшафтов. Все болота на них отмечены в соответствии со временем начала торфообразования, техническая характеристика болотных массивов находятся в приложениях диссертации.

На основе продольных профилей верхового болота Большой Красногорский Мох, расположенного в Лужско-Плюсском ландшафте, (Техно-рабочий проект, 1978) была построена карта «изоторфинет». Для ее построения были использованы данные промеров мощности торфа. Максимальная мощность болотного массива — 7,2 м, начало образования соответствует ранней ашантике. Затем в поздней субатлантике произошел второй «всплеск» болотообразования: одновременно возникло 7 локальных очагов заболачивания, которые постепенно слились в единый массив.

5. В процессе ландшафтообразования, в морфологическом строении ландшафтов отчетливо прослеживается унаследованность в эволюции. Она проявляется не только в эволюции относительно консервативных природных компонентов, таких как тектоморфо-литогенная основа, но и в наиболее мобильных, например, в растительном покрове, о чем свидетельствует наличие в нем реликтовых элементов. В современном растительном покрове исследуемой территории типичные южно-таежные ассоциации обогащены представителями более северных и южных физико-географичечских областей.

6. Современные геосистемы Русской равнины начали формироваться еще в суровых климатических условиях позднеледниковья (около 14 ООО лет назад), когда эта территория входила в единую область многолетней мерзлоты (Величко, 1965). В это время здесь был распространен микрорельеф с обширным спектром полигональных элементов, обусловленных развитием морозобойного растрескивания грунтов и формированием в них сети повторно-жильных льдов.

В конце 90-х гг. во время проведения полевых практик в Лужско-Плюсском ландшафте проф. Игнатенко И. В. были обнаружены псевдоморфозы в подзолах А1-Ре-гумусовых. Они отчетливо выражены в иллювиальных горизонтах и простираются до глубины 1,0−1,8 м, обычно достигая подстилающей морены.

В 1995;98 гг. автором диссертации проводились исследования на 4 ключевых участках: один из них характеризует ПТК склонов и логов и три — ПТК водораздельной равнины. На них изучались: влияние местоположения на характер псевдоморфоз, география их распространения, связь между пятнистостью почвенного покрова и наличием псевдоморфоз.

Описание почв производилось по методике предложенной И. В. Игнатенко (1971). Для каждого элемента микрои нанорельефа было сделано морфологическое описание почв, для наиболее характерных участков был произведен отбор образцов на физико-химические анализы.

По гранулометрическому составу псевдоморфозы значительно отличаются от соседней ненарушенной части горизонта. В частности, в них резко возрастает потеря при обработке НС1 и содержание фракций среднего песка (1−0,25 мм). По-видимому, это вызвано криогенной агрегацией илистых, пылеватых и мелкопесчаных частиц и последующей цементацией новообразованных отдельностей железо-гумусовыми соединениями (Игнатенко и др., 1999). Это подтверждается резким уменьшением или полным отсутствием фракции ила, пыли и мелкого песка в образцах из псевдоморфоз, а также увеличение содержания в них аморфного железа и отчасти гумуса. Наиболее интенсивное накопление железо-гумусовых и алюмо-гумусовых комплексов также имеет место в псевдоморфозах и особенно на периферической их части, имеющей темно-охристую (до черной) окраску и заметную цементацию.

Для исследования псевдоморфоз была применена методика траншей. Было проложено 5 траншей размером 5×1 м. Для детального картографирования псевдоморфоз была применена авторская методика, позволяющая увидеть особенности их простирания. Основной задачей была фиксация границ горизонтов, А г и Вьг.

Документированные зарисовки генетических горизонтов почвы выявили:

1) Существенные изменения суммарной мощности подзолистых горизонтов Агл+Аг, в соответствие с почвенными комбинациями типа пятнистостей, образованных среднемощными, мощными и злостными А1-Ре-гумусовыми подзолами. Аналогичное явление по отношению к подзолистым почвам отмечал В. В. Бердников (1976): «на участках полигонального микрорельефа различия почв находятся в пределах вида — слабои сильноподзолистая почва» (стр. 27);

2) Значительное распространение псевдоморфоз, начинающихся в верхней части иллювиальных горизонтов и уходящих вглубь на 50 100 см;

3) Наличие связи между формами нанорельефа, мощностью подзолистого горизонта Агь+Аг и псевдоморфозами. Последние обычно приурочены к пониженным элементам нанорельефа и почвам с мощным подзолистым горизонтам («злостные подзолы» А1-Ре-гуму-совые).

Для решения вопроса о генезисе псевдоморфоз в рассматриваемых подзолах А1-Ре-гумусовых в 1996 году были произведены вертикальные и горизонтальные зачистки на полигоне размером 5×1 м. Наиболее показательны горизонтальные зачистки, сделанные с интервалом в 5 см: на глубине 35, 40, 45 см. При этом установлено, что в верхней части иллювиального горизонта (глубина 35 см) псевдоморфозы организованы в полигональные структуры с размерностью сторон неправильных многоугольников порядка 2 м. Во внутренней части этих полигонов выделяется вторая генерация со сторонами 0,1−0,3 м (микрополигоны). Формирование псевдоморфоз разной генерации — явление довольно распространенное. Кроме того, формирование трещин более высокой генерации в приповерхностном слое характерно для областей с резко континентальным климатом и суровыми малоснежными зимами (Гуталинская, 1982).

На глубине 40 ем полигональная система псевдоморфоз выражена менее четко, а в нижней части (на глубине 50 см) обычно имеет форму вытянутых в горизонтальном направлении пятен, которые представляют собой остатки нижних частей морозобойных клиньев.

Вопрос о возрасте и происхождении псевдоморфоз до сих пор остается дискуссионным. Многими мерзлотоведами (Доставалов, 1960; Попов, 1952; Романовский, 1977) установлено, что псевдоморфозы по повторно-жильным льдам формируются только в зоне многолетней мерзлоты. При уменьшении сезонных амплитуд температуры и повышении среднегодовых температур рост их прекращается.

География распространения палеокриогенных структур, в том числе и псевдоморфоз по повторно-жильным льдам, весьма широка. В настоящее время они описаны на территории Белоруссии, Украины, в России — в пределах Тверской, Владимирской, Московской, Смоленской и Брянской областей (Нечаев, 1980; Величко, 1973; Бердников, 1976; Порожнякова, 1979; и др.). Но несмотря на достаточную полную изученность данного явления подзона южной тайги Ленинградской области не были ранее затронуты исследования, посвященными палеокриогенным структурам.

Относительно происхождения псевдоморфоз в подзолах Al-Fe-гумусовых Лужско-Плюсского ландшафта было выдвинуто несколько гипотез:

• Псевдоморфозы образовались на месте крупных (якорных) древесных корней, которые типичны для автоморфных сосняков (Ярмишко, 1997).

• Согласно И. В. Игнатенко (Игнатенко и др., 1999) псевдоморфозы сформировались в морозобойных трещинах, образовавшихся в один из периодов позднеголоценового похолодания, а оподзоленность их верхних частей является результатом засыпания или оплывания подзолистого горизонта, образовавшегося в среднеголоценовый климатический оптимум.

Как представляется автору настоящего исследования, формирование морозобойных трещин вероятнее всего могло произойти в позднеледниковое время. В пределах Лужско-Плюеского ландшафта необходимые для этого процесса природные условия были в среднедриасове (12 150 — 11 800 л.н.) и позднедриасовое (11 ООО -10 300 л.н.) временя, когда рассматриваемая территория уже освободилась не только от ледникового покрова, но и от озерно-ледниковых водоемов. Возможно, полной деградации многолетней мерзлоты в этом районе не было и в аллереде (11 800 — 11 000 л.н.).

7. В течение позднеледниковья и голоцена происходили неоднократные изменения морфологического строения рассматриваемых ландшафтов, изменения их типологической принадлежности, что было обусловлено естественно-историческими процессами, в первую очередь колебаниями климатических условий. Время принадлежности ландшафтов к одному типу и даже к одному подтипу, по мнению Г. И. Юренкова (1997), очень часто не совпадает с продолжительностью период потеплений и похолоданий. Этот вывод подтверждается и данным исследованием.

Автором диссертации сделана попытка проследить изменения зональной принадлежности ландшафтов юга Ленинградской области. По спектрам пыльцы древесных пород сделана реконструкция основных этапов сукцессий растительности для трех ландшафтов юга Ленинградской области: Лужско-Оредежского, Ильмень-Волховского и Верхне-Лужского.

8. В эволюции ландшафтов исследуемых территорий достаточно отчетливо проявились тесно взаимосвязанные закономерности: ритмичность, направленность эволюции, синхронность, метахронность.

9. Сравнение закономерностей и этапов эволюции ландшафтов юга Ленинградской области с ландшафтами, находящимися в других зонально-провинциальных условиях (юг Карелии), позволяет сделать вывод об их меньшей мобильности по сравнению с северотаежными ландшафтами, где на протяжении позднеледниковья и голоцена климатические пульсации были выражены более резко.

10. Разработанная автором методика картографирования почвенного покрова — фиксация мощности почвенных горизонтов в масштабе см: 10 см — позволяет получить исследователю изображение стенки шурфа или траншеи даже если в этом месте невозможно фотографирование. Последующее создание матрицы данных, дает возможность получения любого почвенного среза.