Сидит Старик, чай пьёт, да с молоком. Летит мимо Сова.
— Здорово, — говорит, — друг!
А Старик ей:
— Ты, Сова, от солнца хоронишься, людей сторонишься, — какой я тебе друг!
Рассердилась Сова и перестала на луг летать, мышей ловить.
А Старик не расстроился, ну улетела и улетела.
А на лугу мыши разгулялись, шмелиные гнёзда разоряют, шмелей ловят.
А старик и внимания не обращает. А шмели на луг не летят клевер, не опыляют. Клевер неопыленный пропадает. А трава, без клевера, что каша без масла. Стала Корова тощать, стала молока меньше давать. Вот и в чай наливать Старику нечего стало. Пришлось Старику Сове кланяться.
Простила Сова Старика, вылезла из дупла, полетела на луг мышей ловить. Мыши со страху попрятались в норы. Шмели загудели над лугом, принялись с цветка на цветок летать, клевер опылять. Клевер красный стал на лугу наливаться. Корова пошла на луг клевер жевать. Молока у Коровы много. Понял Старик, что без совы чай с молоком не очень-то и попьешь.
Тут встает вопрос: уж не спятил ли автор, причем тут сказка, но в том-то и дело, что сказка ложь, да в ней намек, добрым молодцам урок. В своей сказке Виталий Бьянки в легкой и доступной форме показал взаимосвязи в ландшафте, взаимосвязи сложные и далеко не самые очевидные.
Но прежде чем рассматривать ландшафт во всей совокупности элементов и взаимосвязей надо определиться, что такое ландшафт. В Толковом словаре «География почв» профессора кафедры Почвоведения геологии и ландшафтоведения РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Наумова В.Д. читаем: «ландшафт (нем. Landschaft) (природный территориальный комплекс) - общий вид какой-либо местности; то же, что пейзаж. Ландшафт - 1) однородный по своему происхождению и истории развития массив, обладающий единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом, общим климатом, однообразным сочетанием гидротермических условий, природных биоценозов. 2) природный географический комплекс, в котором все основные компоненты (рельеф, климат, воды, почвы, растительный и животный миры) находятся в сложном взаимодействии, образуя единую неразрывную систему.
В определении речь идет о системе, а Кибернетика как наука как раз и рассматривает системы, системы любые: технические (автомобиль, трактор, компьютер и т.д.); экономические (заводы, колхозы и т.д.), биологические (корова, свинья, собака и т.д., человек тоже может рассматриваться как система, большая, открытая, сложная, биологическая система) и пр.
Исходя из этого мы и будем рассматривать ландшафт как систему, но не с точки зрения почвоведения, а с точки зрения кибернетики.
На рис. 1 приведена схема систем и подсистем ландшафта в иерархии различных уровней и их взаимосвязей.
Первичными продуцентами органического вещества являются растения. Их доля в биомассе суши Земного шара является абсолютно преобладающей, составляет 97-98%. Поэтому растениям принадлежит определяющая роль в обеспечении почвообразования органическим веществом. Характер гумусонакопления определяется количеством поступающих в почву растительных остатков. В данном случае получаем систему «почва-растение», систему сложную и достаточно жестко связанную. Растения сами по себе уже являются системой, состоящей из нескольких подсистем. Ими являются стволы, стебли, ветки листья, кроны (Фитострата). Кстати сказать, крона тоже может трактоваться как подсистема (ветки и листья). Корневая система, состоящая из различных корней - главных и боковых. Главный корень берет свое начало из зародышевого корешка семени. Именно от него ответвляются боковые корешки первого порядка, затем идут корни второго порядка, а за ними третьего порядка и т.д. Лист тоже является некой системой включающей такие элементы как черенок, листовая пластина и так далее. Основные органы растения показаны на рис.2.
Растения получают из почвы питание в виде простых водорастворимых минеральных веществ и возвращают в почву, а точнее в мортмассу, растительные остатки. Это можно назвать малым круговоротом органического вещества.
Почва или педосистема в свою очередь является большой сложной открытой биогеохимической системой, включающей биоту, мортмассу и собственно почву (органоминеральное тело).
Под мортмассой понимается масса отмершего органического вещества. Выражается в г/м2, г/м3, кг/га.
Почвенная биота - постоянный компонент почвы, состоящий из видов и групп микроорганизмов, наличия жгутиковых, корненожек, инфузорий, а также червей, молюсков и членистоногих. Почвенная биота участвует в формировании плодородия почвы; минерализации и гумификации органического вещества; переходе связанных форм питательных элементов в подвижные; азотфиксации (например клубеньковые бактерии бобовых культур, в том числе клевера); перемещении органических и минеральных веществ по профилю почвы; образовании оптимальной структуры почвы; процессах образования и трансформации фитоактивных веществ; поддержании оптимального питательного режима почв.
В обрабатываемой почве почвенная биота за счет частичного связывания минеральных элементов и удобрений, позволяет удерживать питательные вещества в пахотном слое, благоприятствуя созданию оптимального питательного режима и оструктуриванию почвы.
Таким образом, система «почва-растение» является подсистемой второго уровня в системе «ландшафт». «Почва» (педосистема) и «растение» при этом трактуются как подсистемы третьего уровня, остальные элементы – как подсистемы еще более низких уровней.
Но на втором уровне находятся еще несколько больших подсистем, которые имеют в своем составе подсистемы более низких уровней. Одна из таких систем – рельеф. Теперь необходимо определить, что такое рельеф. В том же словаре В.Д. Наумова читаем: «рельеф (франц. relief, от лат. relevo — поднимаю) (в геоморфологии) — совокупность неровностей земной поверхности, слагающихся из элементарных форм. В порядке уменьшения величины формы рельефа группируют в следующие категории: мегарельеф (континент, выступы, океанические впадины), макрорельеф (горные страны, равнины), мезорельеф (долины, котловины), микрорельеф (промоины, дюны, степные блюдца), нанорельеф (сурчины или сурочьи норы, мельчайшие западины). На взгляд автора к мезорельефу могут быть отнесены еще и холмы - небольшие возвышенности, в плане округлой или овальной формы относительной высотой до 200 м и прочие возвышенности и западины в означенных пределах. В свою очередь, западины могут быть бессточными или имеющими сток, а холмы могут иметь склоны различной экспозиции (теплой – южной и западной и юго-западной или холодной – северной, восточной и северо-восточной), крутизны и формы (вогнутые, выпуклые). К этой же категории могут быть отнесены также балки и овраги. Все эти элементы, так или иначе, взаимодействуют с другими элементами. Скажем от крутизны и формы склона зависит скорость водного потока талых или ливневых вод, от экспозиции интенсивность таяния снегов и, опять же, интенсивность стока (на теплых склонных она выше), экспозиция склона также влияет на количество солнечной радиации и, соответственно, тепла, получаемого растениями и почвой (отсюда и деление а теплые и холодные).
Балки и овраги могут служить и служат «дорогами» для все тех же водных потоков, а также малых речек и ручьев. Кроме того, овраги, если их берега и склоны не залесены, являются усилителями водной эрозии.
Поскольку речь идет об относительно небольших участках суши, нас будет интересовать мезорельеф, микрорельеф и нанорельеф. То есть с точки зрения кибернетики рельеф это система, а в нашем случае подсистема, включающая достаточно большое количество элементов.
Еще одна система (подсистема второго уровня) – подстилающие породы. Подстилающие породы это слой породы, залегающий под почвенными горизонтами. Они отличаются от почв по составу, свойствам и не охваченные процессами почвообразования. При этом данные породы совместно с климатом могут оказывать и оказывают заметное влияние на водный режим ландшафта. В случае если подстилающие породы имеют рыхлое сложение и высокую водопроницаемость, то влага, поступающая в почву с осадками и из других источников, будет «проваливаться» на глубину залегания ближайшего водоупора, если же эти породы имеют плотное сложение, то сами они могут стать водоупором. И этот фактор на прямую влияет на глубину залегания грунтовых вод. Грунтовые воды, в свою очередь, также являются подсистемой второго уровня и влияют на водный режим ландшафта. Примером и при этом очень ярким примером может являться тундровый ландшафт, характеризующийся очень тонким почвенным покровом и мощным водоупором в виде вечной мерзлоты, препятствующей просачиванию влаги в нижние горизонты. В условиях достаточного увлажнения и недостаточного количества тепла, влага от таяния снегов и выпадающих осадков накапливающаяся в бессточных микро- и мезозападинах, не успевает испаряться и образует мелкие застойные водоемы, которые, в свою очередь, зарастая водной растительностью, превращаются в верховые болота (рис.3)
В более теплых зонах процесс заболачивания бессточных западин протекает под влиянием близко залегающих грунтовых вод, которые подтапливая подобные западины, образуют болота низинные.
Другой характеристикой грунтовых вод является их минерализованность, то есть содержание в них различных минералов и химических соединений, в частности NaCl. Еще грунтовые воды могут быть насыщены газами (CO2, O2, N2, C2H2 и др.). По степени минерализации (г/л) подземные воды подразделяют на пресные (до 1), солоноватые (1–10), солёные (10–50) и подземные рассолы(свыше 50); в настоящее время к подземным рассолам относят воды c минерализацией свыше 36 г/л. Эти воды могут классифицироваться и по температуре, которая колеблется от –14 C (переохлаждённые рассолы) до 450 C (пар), давление – от нескольких до 3 тыс. МПа. B зависимости от температуры (°C) различают: переохлаждённые подземные воды (ниже 0), весьма холодные (0–4), холодные (4–20), тёплые (от 20 до 37), горячие (от 37 до 50), весьма горячие (от 50 до 100) и перегретые (свыше 100).
При этом минерализованность напрямую влияет на состояние растений. Например, повышенное содержание NaCl отрицательно влияет на рост и развитие растений вплоть до гибели последних за счет засоления почв. Температурный режим грунтовых вод также важен, поскольку влияет на условия развития корневой системы растений.
Не менее важной подсистемой второго уровня является фауна. Хотя биомасса животных составляет не более 2-3 % от общей биомассы суши Земли, что многократно меньше фитомассы, роль животных в почвообразовании весьма заметна и заключается главным образом в трансформации органического вещества и механическом перемешивании почвы. Почвенные животные производят первичное разрушение органического вещества растительных остатков, что многократно увеличивает их удельную поверхность и делает их более доступными для микроорганизмов. Суммарный вес выделений, поставляемых животными в почву, в десятки и сотни раз превышает их собственный вес. Так отходы жизнедеятельности животных, в частности коров и прочих травоядных, являются органическим удобрением. При этом в животном мире очень четко прослеживается пищевая цепочка от растений через травоядных животных к плотоядным или хищникам и всеядным животным и через падальщиков и сообщества гнилостных бактерий возвращаются в мортмассу в виде органического вещества. Таким образом, можно говорить о большом в рамках конкретного ландшафта круговороте органического вещества, в котором почва играет роль первоосновы пищевой цепочки продуцируя через систему «почва-растение» пищу для травоядных и далее по цепочке и получая обратно органическое вещество от павших животных.
Климат при этом на взгляд автора может и должен трактоваться как элемент системы более высокого порядка по отношению ландшафту так как климат влияет не только на сушу но и на океаны, так же как земная поверхность, как и поверхность моря, влияют на климат.
Таким образом, можно говорить о ландшафте как о большой сложной открытой иерархически подчиненной биогеохимикогидрогеологической системе, оценивать которую можно только в едином комплексе. Все попытки оценивать отдельные компоненты этой системы по отдельности некорректны и полученные таким образом результаты будут неадекватны.
Использованная литература
Бьянки В. Сова // https://nukadeti.ru/rasskazy/vitalij-bianki-sova
Карпачевский Л.О. Экологическое почвоведение. М.: Изд-во МГУ, 1993. 184 с.
Наумов В.Д. География почв. Толковый словарь. М.: Изд-во РГАУ МСХА имени К.А. Тимирязева. 2010. 506 с.
Структурно-функциональная роль почв и почвенной биоты в биосфере // Российская академия наук, Сборник. МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА, ИНСТИТУТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ, М.: Изд-во НАУКА 2003. https://www.spsl.nsc.ru/Fulltext/ECA/Полные %20тексты/Структурно-функциональная %20роль%20почв.pdf
https://antonovsad.ru/tipy-kornevyh-sistem-i-ih-osobennosti-5904/