CC BY
257
№ 2(23), 2011 г.
ЭКОЛОГИЯ И АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОЕ ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЕ
ЧИЧАГОВ В. П.
АРИДНАЯ ГЕОМОРФОЛОГИЯ, ЕЕ СМЫСЛ И СОДЕРЖАНИЕ1
Аннотация: Аридная геоморфология - развиваемое автором научное направление базируется на изучении структурных, скульптурных и антропогенных особенностей аридного рельефа. Научными основами являются морфоструктурный анализ, глобальная тектоника плит, учение В. Дэвиса о географическом цикле и история антропогенного преобразования. Приведены примеры изучения аридной геоморфологии основных равнин афро-азиатского пояса.
Ключевые слова: аридные равнины, афро-азиатский пояс, эоловая морфоскульптура, дюны, барханы, дефляция, пенеплены, педиплены, педименты, природно-антропогенные катастрофы.
Введение. Проблемы геоморфологии засушливых территорий, в частности Калмыкии, в сущности те же, что и основные, фундаментальные проблемы геоморфологии, обстоятельно проанализированные в свое время К.К. Марковым. Основу труда этого выдающегося ученого составлял анализ материалов его предшественников в основном по геоморфологии гумидных регионов Европы [1]. Во второй половине XX в. наука обогатилась новыми материалами фундаментальных исследований, наметившими пути решения традиционных проблем геоморфологии. Оформились крупные направления в геоморфологии: учение о морфоструктурах И.П. Герасимова [2], анализ формирования равнинно-платформенных морфоструктур Ю.А. Мещерякова [3], созданная Н.И. Маккавеевым концепция о флювиальной морфоскульптуре Земли, о скоростях денудации континентов в частности [4]; выявлены глобальные закономерности строения морфоструктур Земли В.Е. Хаиным [5], И.П. Герасимовым [6] и особенности рельефообразующей деятельности ветра. Изучалась геоморфология аридных регионов страны - Средней Азии и юга Русской равнины. Накопленный материал позволил частично решить основные проблемы геоморфологии и открывал пути для развития недостаточно изученных направлений, в частности, геоморфологии аридной зоны.
Аридная геоморфология. Аридная геоморфология - новое, выдвинутое и развиваемое автором направление в науках о Земле [7]. Ее объектами являются: изучение рельефа и эолового
рельефообразования аридных эпох в истории Земли, региональный анализ геоморфологии современных аридных стран [8,9], а также и геоморфология смежных с ними, нередко удаленных от них регионов, рельеф которых формируется под воздействием или при участии сезонно проявляющихся процессов, характерных для аридной зоны, прежде всего под воздействием сезонного опустынивания (иссушения) и эоловой деятельности [10].
В качестве теоретической основы направления признана триада «структура - скульптура -антропогенные преобразования».
Непременным условием исследований в области аридной геоморфологии является комплекс подходов и методов, главное из которых - проведение наземных полевых исследований.
Областью изучения аридной геоморфологии выбрана территория субширотного афро-азиатского аридного пояса, обладающего географической (умеренные широты севера Восточного полушария), тектонической (Средиземноморский альпийский пояс), морфоструктурной (платформы, молодые платформы, микроплиты), ландшафтно-климатической (природные зоны от пустынь до степей), геоморфологической (крупные равнины), а также историко-цивилизационной (центры главных древних цивилизаций) общностью.
Объект исследований - аридный равнинный рельеф, временные рамки его изучения - конец позднего плейстоцена, голоцен и современная эпоха; изучение генетически связанных денудационных и аккумулятивных (песчаных) аридных равнин.
Исследования в области аридной геоморфологии направлены на восстановление эволюции рельефа равнинных аридных регионов и использование отдельных изученных геоморфологических сюжетов и сценариев эволюции для прогнозирования их возможного повторения в будущем.
1 Работа выполнена в рамках научной программы РФФИ 09-05-00655
19
ВЕСТНИК ИНСТИТУТА
Термин «аридная геоморфология» был введен автором в 1990 г. для обозначения основных тем, направлений и контуров изучения отечественными учеными аридной морфоскульптуры Центральной и Средней Азии на Всесоюзном совещании по проблемам аридной геоморфологии, проведенном по предложению автора в г. Ашхабаде в октябре 1990 г. на базе института пустынь Академии наук Туркмении. На совещании были рассмотрены результаты и перспективы: региональных геоморфологических исследований аридной зоны СССР и зарубежной Азии, результаты изучения закономерностей развития процессов аридного рельефообразования, применения дистанционных методов, прикладных геоморфологических исследований для поисков полезных ископаемых и инженерного строительства; изучения проблем антропогенного опустынивания и активизации рельефообразующих процессов в связи с осушением дна Аральского моря. Научные итоги исследований по этим проблемам были сведены в тематическом выпуске журнала «Проблемы освоения пустынь» №6 за 1990 год. Они свидетельствовали об актуальности и прогрессе изучения геоморфологии аридных стран Средней и Центральной Азии и открывали перспективы для оформления аридной геоморфологии в виде самостоятельного научного направления. При его разработке автор опирался на результаты многолетних, начиная с 1956 г., геоморфологических исследований в Китае, Монголии, южных регионах России, на севере Африки, Синайском полуострове, Малой Азии и Среднем Востоке.
В зарубежной научной литературе термин «аридная геоморфология» применялся для название рубрики рефератов работ по геоморфологии засушливых стран в выпусках журнала «Progress in Physical Geography» в 1972-92 гг.
Вехи истории аридной геоморфологии. Основные работы наших предшественников в области аридной геоморфологии были рассмотрены в работе [7]. На протяжении всей эволюции человечества, начиная с ранних этапов, аридные земли, преимущественно песчаные пустыни и сильные ветры (на море и суше) постоянно были в поле зрения древнего человека, использовались и нередко обожествлялись им [10]. Начало изучения интересующих нас вопросов было заложено позже. В процессе проведения геологической съемки аридных равнин Прикаспия И.В. Мушкетов пришел к выводу о паритетной роли тектонических и денудационных факторов в создании современной поверхности [11]. К.М. Бэр в том же регионе подробно описывал сыпучие пески между грядами, получившими позже название бугров в его честь, песчаные покровы, заносившие населенные пункты [12]. Н.А. Соколов впервые обобщил данные о береговых песчаных дюнах Европы [13]. П.А. Тутковский создал замечательный труд об ископаемых пустынях, заложивший основы изучения холодных пустынь позднего плейстоцена [14]. Плеяда замечательных русских путешественников - исследователей Центральной Азии от Н.М. Пржевальского до В.А. Обручева собрали уникальный материал по орографии и эоловому рельефообразованию Центральной Азии. Геоморфологическое наследие этих ученых было проанализировано ранее [15].
В 20-30-е годы XX в. В.Л. Комаров, Б.А. Келлер, А.Е. Ферсман, В.А. Дубянский, С.И. Коржинский, Д.И. Щербаков, В.А. Палецкий, И.Г. Борщов, И.С. Щукин и ряд других ученых и исследователей внесли большой вклад в изучение и освоение пустынь Средней и Центральной Азии. Геоморфология аридных регионов в ведущем географическом учреждении страны - Институте географии РАН занимала ведущее место. И.П. Герасимов, Б.А. Федорович, С.Ю. Геллер. В.Н. Кунин, Э.М. Мурзаев, М.К. Граве, С.К. Горелов, Д.А. Тимофеев, автор и ряд других ученых разрабатывали широкий спектр проблем геоморфологии пустынь от эволюции их формирования до хозяйственного использования [16]. На Географическом факультете МГУ геоморфологию Средней Азии и Прикаспия изучали И.С. Щукин и Л.Б. Аристархова, В.А. Николаев и Г.И. Рычагов и др.
Из трудов перечисленных ученых автору ближе результаты исследователя пустынь Средней Азии и закономерностей их формирования Б.А. Федоровича в области эоловой морфоскульптуры [17].
Научные основы аридной геоморфологии.
Аридная геоморфология формируется, опираясь и развивая фундаментальные научные основы, заложенные упоминавшимися выше предшественниками, базируясь преимущественно на результатах изучения ряда направлений, главными из которых являются:
1. Учение о морфоструктурах - морфоструктурный анализ, предложенный, разработанный и внедренный в практику геолого-геоморфологических и географических исследований в Институте географии РАН И.П. Герасимовым [2] и развитый его соратниками и учениками; в частности в изучении морфоструктур равнинных стран большой вклад был сделан Ю.А. Мещеряковым [3]. С этими выдающимися учеными ХХ века автору довелось работать в Институте географии АН СССР долгие годы и обсуждать проблемы и вопросы современной геоморфологии как в стенах института, так и в полевых условиях.
2. Глобальная тектоника плит в ее современном формате определяет обширный круг геологических и тектонических аспектов структурной геоморфологии, морфоструктурного анализа и является их основой. Среди крупных ученых, активно развивающих это прогрессивное направление и на протяжении многих лет
20
№ 2(23), 2011 г.
разрабатывающих геоморфологические аспекты тектоники плит [5], выделяется выдающийся современный тектонист В.Е. Хаин, с которым автору также посчастливилось сотрудничать [18]. Проведенный анализ рельефа микроплит западной части альпийского пояса [7,8] показал, что только одна Синайская микроплита, ограниченная впадиной Средиземного моря и рифтовыми впадинами Акаба и Красного моря, выражена в современном рельефе четко и имеет геоморфологический смысл. Изучение других микроплит тем не менее представляет интерес для понимания эволюции крупных аридных равнин и будет продолжено.
3. Представления об аридной морфоскульптуре, эоловом, флювиальном и антропогенном рельефообразовании аридных стран. Лидерами изучения рельефообразования пустынь и антропогенного опустынивания аридных регионов автор считает выдающегося немецкого ученого Й. Вальтера, автора труда «Законы образования пустынь в прошлом и будущем» [19] и упоминавшегося выше замечательного отечественного исследователя И.В. Мушкетова [11]. Первый, будучи многогранным ученым, очертил широкий круг вопросов изучения пустынь, впервые сформулировал представления о специфике - парадоксах пустынного рельефообразования, рассмотрел большинство механизмов флювиального и эолового рельефообразования в пустынях; наметил контуры будущего учения о пустынях. И.В. Мушкетов, видный геолог российской школы, впервые доказал равноценность в геологической эволюции Земли внутренних - тектонических и поверхностных
- денудационных процессов, наметив в сущности научные основы (парадигму) современной геоморфологии
- взаимодействие эндогенных и экзогенных процессов; рассмотрел роль эоловых процессов в формировании рельефа аридных равнин. Наконец, мы не можем не упомянуть результаты изучения пустынь Б.А. Федоровича, наметившего новые пути анализа динамики песчаного рельефа под действием процессов общей циркуляции атмосферы [17].
4. Учение В.М. Дэвиса о географическом цикле в аридном климате [20] содержит основополагающие для аридной геоморфологии представления, прежде всего о схеме аридного цикла как средства исследования; о специфике аридного рельефообразования - аридный цикл был отнесен им к группе специальных циклов, а также о стадиях формирования аридного рельефа: начальной, юности, зрелости и начала старости. В.М. Дэвис показал, что стадии аридного цикла существенно отличаются от стадий нормального географического цикла. Ученый рассматривал такие важные вопросы аридного рельефообразования, как происхождение перерывов и видоизменения аридного цикла, значение аридного цикла для обоснования теорий поднятия и опускания, особенности выхода пустынного стока за пределы аридных областей и др. Все представления В.М. Дэвиса об аридном цикле автор развивает в своих исследованиях.
5. Антропогенные преобразования аридных равнин. Представления о длительных - на протяжении среднего, позднего голоцена и современной эпохи и интенсивных антропогенных преобразованиях аридных равнин афро-азиатского пояса, начиная с возникновения древних цивилизаций Китая, Месопотамии и Египта вблизи центров древних культурных растений, изученных Н.И. Вавиловым [21].
Проблемы аридной геоморфологии
Уникальность совпадения в основных чертах афро-азиатского аридного пояса со Средиземноморским альпийским поясом и широтной зоной развития древних цивилизаций открывает возможность изучения и сопоставления структурных, скульптурных и антропогенных черт и закономерностей формирования равнинного рельефа.
Проблема происхождения морфоструктуры аридных равнин. Афро-азиатский аридный пояс представляет собой широкую зону умеренных широт северной части Восточного полушария, характеризуется многообразием пустынных, полупустынных и степных равнин платформенного и эпиплатформенного происхождения. Как было отмечено во введении, на всем протяжении в пространственном и эволюционном отношениях он связан со Средиземноморским альпийским поясом, протянувшимся от побережья Атлантического океана до Индонезии на расстояние около 16 тыс. км при ширине 500 -1500 км, - этой главной трансконтинентальной геотектурой Восточного полушария, сформированной в геоморфологический этап развития Земли [2, 5, 18]. В плане альпийский пояс имеет общую субширотную ориентировку, по простиранию делится на несколько ветвей, состоящих, по В.Е. Хаину из четковидимых сменяющих друг друга складчатых горных сооружений, разделенных межгорными прогибами и впадинами. В пределах последних формируются изучаемые аридные равнины. Характерными морфоструктурами внутриконтинентального альпийского пояса являются глубоководные морские впадины Средиземного, Черного, Каспийского морей и мелководная впадина Аральского моря. Процессы их формирования отразились в развитии морфоструктуры смежных аридных равнин [7], а деградация Аральского моря привела к расширению песчаной пустыни. Изучаемые аридные равнины пояса по-разному связаны и взаимодействуют с альпийским орогеном: одни включены в его состав, другие занимают периферические части, третьи расположены на удалении от него. В пределах северной ветви орогенного пояса формируются
21
ВЕСТНИК ИНСТИТУТА
аридные равнины Пиренейского полуострова, Рифско-Атласского региона, Сицилии, Апениннского и Пелопонесского полуостровов, Малой Азии, Восточного Кавказа, Копетдага и Центрального Афганистана, Синцзяна и Монголии; в пределах южной - аридные и экстрааридные равнины Сахары, Синайского полуострова, Ближнего и Среднего Востока и севера Индостана. К северу от Средиземноморского альпийского пояса развиваются аридные равнины юга Восточно-Европейской платформы в рамках Скифской, Туранской плит и Прикаспийской впадины, достаточно хорошо изученные [2, 3], Средней Азии и Казахстана, юга ЗападноСибирской равнины, Центральной и Восточной Азии. Большинство аридных равнин наследуют области предшествующих равнин позднего кайнозоя, их предшественниками были холодные пустыни позднего плейстоцена (20-18 тыс. л. н.), но возраст современных равнин аридных стран практически всюду молодой -голоценовый и современный. Морфология и пространственная структура аридных равнин афро-азиатского пояса предопределены системой тектонических структур, а их контуры - зонами глубинных разломов восток - северо-восточного, северо - северо-западного и меридионального простираний [5]. Но морфоструктуры крупных равнин, в целом вписываясь в «раму» тектонических нарушений, существенно видоизменяют исходные, предопределившие их тектонические структуры. Наиболее крупные аридные равнины приурочены к окраинам платформ (Северо-Африканская, Русская), плитам (Аравийская, Скифская, Туранская) и микроплитам (серия микроплит Атласского поднятия, Синайская и др.). Границы сегментов альпийского пояса контролируются поперечными линеаментами - длительно живущими зонами глубинных разломов. которые в современном рельефе выражены частично или не выражены вовсе. Представляют интерес широтные простирания структур, фрагментарно проявляющиеся в разных сегментах. Например, в западной части альпийского пояса впадины Средиземного и Черного морей имеют широтное простирание. Несмотря на сложный, несимметричный - коленчатый рисунок альпийского пояса, широтное простирание его структур транслируется вдоль него на значительном протяжении, оканчиваясь в хр. Яньшань Восточного Китая. Заложение широтной ориентировки структур было предопределено исходным широтным положением границ Пангеи «А» и Пангеи «В» в ранней и поздней перми [22]. Несмотря на значительные перемещения литосферных плит в мезозое и кайнозое и на отсутствие в морфологии широтных зон и границ, в процессе эволюции тектоники плит это направление продолжало проявляться и сохранилось в новейшее время в формировании ряда крупных линейных поднятий, например, Тяньшаня [23].
Анализ рельефа крупных равнинных морфоструктур пояса приводит к выводу о существенных отличиях в характере тектоники и морфоструктур аридных регионов, позволяет выделить аридную тектонику и аридные морфоструктуры. Т ипичными представителями первой являются крупные тектонические впадины Северной Африки и Азии с абсолютными высотами днищ ниже уровня моря (алжиро-тунисские шотты, Мертвое море, Карагие, Турфан и др.) и впадины с грязевым вулканизмом (Таманский полуостров, Восточный Кавказ, Южно-Каспийская впадина и др.). Аридная тектоника во взаимодействии с аридным рельефообразованием приводит к формированию аридных морфоструктур. Последние могут быть подразделены на две категории. К наиболее крупным морфоструктурам относятся впадины с обширными, динамичными озерами (Чад) и внутренними морями (Арал), горные поднятия аридной зоны с увенчанными ледниками вершинами (Высокий Атлас, Килиманджаро, Ливан и Антиливан, Эрджияс, Демавенд, Одхан-Хайрхан-Ула в Хангае), крупные вулканы центрального типа в пределах платформ (Килиманджаро, Эрджияс и др.) и крупные внутриконтинентальные вулканические плато (Дариганга); цепи отдельных островных массивов в пределах отдельной горной страны (Загрос).
Аридные горы в пределах альпийского пояса и в пределах упоминавшейся тяньшаньской широтной зоны продолжают формироваться в наше время. В пределах экстрааридной платформенной равнины Заалтайской Гоби автору удалось наблюдать процесс современного орогенеза: наблюдать, как на крайнем восточном фланге поднятия Тяньшаня (в процессе его расширения на восток) происходит вспарывание платформенного чехла плоской равнины, возникновение первичных локальных антиклинальных поднятий и их дальнейшая трансформация в цепь высоких, крупных блоковых массивов Атас-Богдо, Цаган-Богдо, Сэврей-Ула и др. [24].
В пределах испытывающих воздымание аридных гор наблюдается одновременное проявление процесса вовлечения участков смежных равнин в поднятие и интенсивное формирование подгорных педиментов, денудирующих, «съедающих» горы на заключительном этапе их развития.
Во вторую группу входят локальные аридные морфоструктуры: островные аридные холмы, гряды, горы и массивы, мелкосопочник, котловины типа плайя, котловины временных озер с такырами. Морфологические особенности многих элементов аридных морфоструктур становятся ярче в результате обработки ветром и ветро-песчаными потоками, например, раскрытии трещин гранитных массивов, моделировка крутосклонных ложбин, иногда каньонов, заложенных вдоль крупных активных разломов, обнажение фронтальных частей надвигов и многое другое. Перечень геоморфологических производных аридной тектоники и аридных
22
№ 2(23), 2011 г.
морфоструктур может быть продолжен. В триаде «структура - скульптура - антропогенные преобразования» тектонический фактор является определяющим на высшем уровне организации: в пространственном распределении равнин, их орографии, высотном положении, основных особенностях эндогеодинамики -сейсмотектоники, образования зон повышенной трещиноватости и др.
Проблема поверхностей выравнивания аридных стран. По мнению автора, главным в ней является выявление роли пенепленов и педипленов (педиментов) в создании рельефа аридных стран. Результаты изучения денудационных равнин в различных регионах афро-азиатского пояса не выявили регионально развитых пенепленов. Рельеф высоких водораздельных каменистых равнин не несет полезной генетической информации. Отдельные плиоценовые равнины с рельефом редких низких холмов внешне сходны с фрагментами пенеплена, но холмы окружены, как бы насажены на короткие скальные пьедесталы типа педиментов. Полученные материалы позволяют судить о педиментах как о наиболее активно формирующихся формах рельефа, а создающие их процессы параллельного отступания склонов - главной формой аридной денудации. В процессе сближения отступающих противоположных склонов происходит снижение педиментированного поднятия до островной горы или скального останца, но созданная при этом денудационная равнина остается скальной, мощности рыхлых отложений субаллювиальных бенчей - небольшие (свойственные педиментам), т.е. формируется педиплен, а не пенеплен. Скорости формирования аридных педиментов могут быть весьма значительными, а проникновение педиментов по фронту отступающих склонов сплошным. В этом автор солидарен с мнением Г.Ф. Уфимцева [25] об агрессии педиментов в пределы узких трещин в гранитных массивах Каркаролинска, Казахстан.
Масштабы отступания склонов в процессе формирования аридных педиментов весьма значительны, о чем можно судить по наблюдениям в разных изученных аридных регионах пояса. Например, в Иранском нагорье наблюдается значительное, чтобы не сказать наибольшее разнообразие педиментов, которые на десятки километров внедрились в окружающие нагорье горные сооружения, создав значительные площади педипленов [26].
Проблема формирования эоловой морфоскульптуры в настоящее время может быть сведена к двум наиболее актуальным направлениям - изучению эоловых аккумулятивных и дефляционных равнин. Эоловый песчаный рельеф подробно анализировался нашими предшественниками. Б.А. Федорович выделил 45 типов эоловых песчаных форм [17], позже к весьма близким результатам пришли американские исследователи при изучении рельефа песчаных морей Земли по материалам космического зондирования, полученным экспедициями НАСА [27]. Обширная, постоянно обновляющаяся содержащаяся в Интернете информация о строении песчаного рельефа современных пустынь позволяет судить о еще большем морфологическом разнообразии песчаного эолового рельефа. Морфология эоловых форм изучена, но в создавшем его механизме еще много не ясного. Например, актуален ответ на вопрос: какова должна быть продолжительность ветров одного формообразующего направления при равных условиях - крупности песчаных зерен и сухости поверхности перевеваемых песков? По А.Н. Сажину, около 30% от направлений ветров за год [28]. Не ставя под сомнение полученные данные, уместен вопрос: всегда ли достаточно одной трети годовых ветров для образования или перемещения каждой из песчаных форм? Т.е. многие аспекты формирования эолового песчаного рельефа нуждаются в дальнейшем изучении.
Дефляционные равнины, происхождение их исходного, «немого» в информационном отношении рельефа, эволюция и механизмы их выравнивания - сложный объект исследований, в целом слабо изученный. Результаты наших работ в пределах дефляционной Восточно-Монгольской равнины показали, что ее исходным рельефом была песчаная цокольная равнина, на протяжении позднего плейстоцена сильные ветры длительно и активно перевевали песчаные отложения и, по видимому к концу позднего плейстоцена полностью удалили их с поверхности равнины, обнажив ее скальный цоколь, и «упаковали» часть песчаных отложений в долине древней реки Пра-Молцог. Процесс осадконакопления в ней шел неравномерно, этапы интенсивной дефляции чередовались с этапами ее затухания, образования почв. Нами с О.А. Чичаговой были изучены сохранившиеся в толще песков палеопочвы, и определен их радиоуглеродный возраст. Выяснилось, что в среднем голоцене - 6-5 тыс. л. н. на аллювии формировались мощные лугово-черноземовидные почвы, климат был влажным, р. Пра-Молцог характеризовалась значительной водностью, и в ее пойме были озера. Позже активизировалась дефляция, проявлявшаяся во времени неравномерно. Этапы ее затухания были зафиксированы созданием прослоев маломощных светло-каштановых почв с возрастами порядка 3 и 2 тыс. л. н. [29]. Таким образом, удалось восстановить основные этапы эволюции «немой» в информационном отношении аридной равнины.
Проблема упорядоченности в строении аридного равнинного рельефа тесно связана с предыдущей проблемой и представляет теоретический и практический интерес в плане выявления типов и закономерностей пространственного распределения аридных форм рельефа и коррелятных им отложений как результата взаимодействия денудационных и аккумулятивных процессов. Нами введены и развиваются представления
23
ВЕСТНИК ИНСТИТУТА
об эоловых морфодинамических системах разных рангов (разной сложности), начиная с элементарной пары - котловины выдувания и смежной с ней песчаной дюны и кончая парой «континент - океан» [8, 30]. Главным и наиболее сложным вопросом проблемы представляется выявление характера связи между областями развевания и аккумуляции, так как только в элементарной паре этот переход резкий, по линии контура окончания котловины выдувания. По мере укрупнения и усложнения денудационной и аккумулятивной частей эоловой системы характер рельефа переходной зоны значительно усложняется и контуры системы становятся все менее четкими. Возникает кажущаяся парадоксальной ситуация: в эоловой системе «континент - океан» границы площади ветровой денудации становятся неясными, а область эоловой аккумуляции в Тихом океане, как показали результаты глубоководного бурения, обобщенные А.П. Лисицыным, оконтуривается достаточно четко [31]. Дальнейшие исследования в области изучения континентальных эоловых морфодинамических систем представляются в целом перспективными, а первоочередной задачей в этом направлении является специализированное геоморфологическое картографирование рельефа эоловых систем. Они могут помочь выяснить ряд важных вопросов: характер геоморфологических границ, структура рельефа денудационной и аккумулятивной частей и др.
Проблема антропогенных преобразований. Полученные нами результаты по этой проблеме позволяют судить о ее неразработанности в целом и получении отдельных, разрозненных тематически, территориально и во времени результатов [7, 8, 9, 10]. Удалось подтвердить известные представления наших предшественников о значительной, порой определяющей роли антропогенной деятельности в образовании испытывающих агрессию песчаных массивов. Выяснилось, что большинство песчаных пустынь афро-азиатского пояса в современном виде оформилось сравнительно недавно - после климатического оптимума среднего голоцена. Наиболее крупные песчаные моря испытывали расширение в разных направлениях и с разными последствиями для человека. Крупные песчаные пустыни Центральной Азии - Такла-Макан и Ордос, по данным китайских исследователей, продолжали последовательно расширяться в историческую эпоху, заставляя население переносить древние города к югу, ближе к предгорьям и в их пределы [32]. В Северной Африке наоборот, пески Большого Восточного Эрга наступали с юга, они засыпали систему развитой древней античной инфраструктуры (города, населенные пункты, дороги, ирригационные системы, водные бассейны, крупные массивы масличных и фруктовых деревьев, пашен и проч.) и были остановлены зоной алжиро-тунисских шоттов. Наиболее устойчивой зоной древнего заселения и наибольших антропогенных изменений были подгорные денудационные (педименты) и пролювиальные равнины [8, 33, 34]. Геоморфологические последствия антропогенных преобразований разнообразны, включают пастбищную, дорожную дигрессию, ирригационную денудацию (термин предложен А. Арнагельдыевым), линейные разрушения линиями трубопроводов разного назначения, связи и др. Выяснились также значительные масштабы военных разрушений.
Результаты антропогенных преобразований аридных равнин весьма значительны и могут приводить к природно-антропогенным катастрофам как в отдельных областях, так и в локальных песчаных массивах. Рассмотрим две из них. В последние годы в Юго-Восточном Забайкалье, в Приаргунье началась природноантропогенная катастрофа, связанная с уменьшением стока р. Аргунь в связи с отбором вод в ее верхнем течении на нужды промышленности КНР. В связи с этим в пределах обширной территории смежных районов России, северо-востока Монголии и придалайнорских равнин Китая, объединенной трансграничным заповедником «Даурия» сложились неблагоприятные природные условия. При усилении общего климатического опустынивания в российской части заповедника произошло полное высыхание двух крупных озер - Зун и Барун-Тореев. Одновременно в связи с отбором части воды из р. Хайлархэ (название верхнего течения Аргуни на территории Китая) на промышленные нужды китайской провинции Хулунчи (Далай-Нор) происходит интенсивное обсыхание проток р. Аргуни, где уничтожаются заливные луга и места гнездования редких птиц. Одновременно происходит дополнительное иссушение аридных равнин Приаргунья, что в районах сельскохозяйственного освоения, например, в пределах равнины высокой третьей песчаной террасы р. Онон, может привести к активизации развевания песчаных отложений и заносу пашен и населенных пунктов. Судя по распространению реликтового эолового песчаного рельефа и наличию серии погребенных почв в толщах слагающих их песков [35], здесь отмечалось несколько вспышек активизации эоловых процессов, из которых предыдущая была здесь в позднем плейстоцене. В отличие от современной - природно-антропогенной - она имела природный характер. Результаты наших исследований в смежных частях Восточно-Монгольской равнины позволяют судить о возможном дополнительном иссушении водораздельных равнин левобережья р. Халхингол, являющихся регулятором обводнения и уменьшении стока этой реки. Последнее может быть чревато непредсказуемыми негативными последствиями для придалайнорских равнин в связи с уменьшением его питания водами Халхингола. Дело в том, что Далай-Нор до 1906 г. питался только водами р. Халхингола через оз. Буир-Нур и протоку Орчун-гол. В современных границах Далай-Нор был создан в 1906 г. в результате начала питания монгольской р. Керулен. На монгольской стороне проектируется канал, по которому часть
24
№ 2(23), 2011 г.
воды Керулена будет направлена в пределы расположенной южнее сухой степной равнины. Если воды Халхингола и Керулена перестанут поступать в Далай-Нор, большая часть Хайлархэ будет направлена в него, равнины Приаргунья обсохнут, в регионе активизируются процессы опустынивания и на аккумулятивных равнинах усилятся опасные эоловые процессы. Население сильно пострадает.
Если природно-антропогенные катастрофы типа развивающейся в Приаргунье развиваются медленно, то в песчаных пустынях они могут протекать поразительно быстро. В 2010 г. Е.А. Таланов познакомил автора с местом локальной катастрофы в песках Джаман-Кум на юге песчаной равнинной пустыни Муюн-Кумы, в Казахстане. Здесь 28.01.1988 произошел мощный песчаный сель, сопровождавшийся глубоким - до 70-80 м врезом, созданием в песчаной равнине ущелья и вызвавший природно-антропогенную катастрофу, унесшую человеческие жизни [36, 37]. По данным [36] селевый поток сформировался при прорыве озера -накопителя сточных вод в песках Джаман-Кум. Озеро в песках Джаман-Кум отделял от р. Каскелен массив среднеплейстоценовых эоловых песков протяженностью около 6 км. Выброшенные из каньона мощным селевым потоком песчаные массы мощностью 7-10 м пересекли долину равнинного Кескелена, сорвали мост с автомашиной (пассажиры погибли) и образовали распластанный конус выноса площадью до 5,5 км2 и объемом в 14,8 млн. м3. Отсюда сель продолжал движение вниз по долине Каскелена, где отложил около 33 млн. м3 песков, и вынес в Капчагайское водохранилище около 4 млн. м3 песчаной массы. В дельте Каскелена в водохранилище мощность песчаных осадков варьирует в пределах 0,5 м. Постепенно влажные песчаные отложения заполнили каньон, образовавшийся в песках после непрохождения селя, не оставив его следов в современном рельефе и строении песчаных отложений.
Значение рассмотренного примера велико для учета возможных природно-антропогенных катастроф этого рода в песчаных пустынях и песчаных массивах полупустынной и степной зон. В древности в песчаных пустынях происходили катастрофические события, наиболее крупное из которых относится к 523 г. до н.э., когда в восточной части Ливийской пустыни полностью, бесследно пропала 50-тысячная армия персидского полководца Камбиза. Сравнительно недавно были обнаружены предметы, по предположению ученых, принадлежавшие ей, но причины гибели огромного войска, имеющего большой опыт проведения военных операций в пустынях, так и не установлены. Вдумайтесь: 50 тысяч закаленных воинов и опытных военачальников погибли в песчаной пустыне за короткое время! Погибли и не были найдены более двух с половиной тысяч лет... Может быть какое-то непредвиденное, катастрофически быстрое перемещение песков типа песчаного селя накрыло их?
Проблема изучения эоловой скульптуры планет земной группы ныне представляется более значительной, чем ранее. Сбор и анализ материалов по строению эолового рельефа родственных Земле планет - Марса и Венеры поможет изучению эолового процесса в «чистом виде» и типичных форм эолового рельефа, таких как гигантские ярданги, наиболее высокие дюны, дюнные поля большой площади и многое другое. Эти данные могут помочь решению вопросов земного эолового рельефообразования.
Помимо рассмотренных научных проблем нуждаются в решении проблемы организационного, поискового характера и среди них информационные - проблемы потери и поиска полезной информации, сбора материалов, полученных учеными и исследователями многих других наук; анализа картографических и литературных, исторических и военно-историографических источников разных веков и эпох с датированными (хотелось бы надеяться, с точностью до года) данными о состоянии природы, о рельефе и событиях на древних аридных равнинах. Характерно содержание одного примера. После фундаментальных обобщений Э.М. Мурзаева материалов географического изучения Монголии [38] и Н.А. Маринова о геологической изученности этой страны [39] трудно было ожидать появления новых данных о ранних исследователях Центральной Азии. Но оставалось неизвестным эпистолярное наследие ученых. Характерен пример. В 2010 г. М.А. Глазовская опубликовала письма своего учителя Б.Б. Полынова, в которых впервые обозначен его маршрут по Центральной Монголии, содержатся интересные данные об антропогенном происхождении песчаных массивов и подгорных педиментах, которые он называл «пьедмонтами» [40].
Заключение. Актуальность изучения аридной геоморфологии в теоретическом и практическом отношениях, а также ее региональные аспекты, например, применительно к изучаемому афро-азиатскому аридному поясу и для территории России несомненна. Эоловые процессы и разрушительные события, характерные для экстрааридных зарубежных территорий порой, при сочетании неблагоприятных климатических условий и массированного антропогенного пресса могут проявиться в пределах значительно удаленных сухостепных и степных регионов, в частности на испытывающих опустынивание равнинах 26 субъектов Российской Федерации. Долгосрочный прогноз изменения климата в условиях глобального потепления [41, 42] предполагает увеличение среднегодовых осадков для аридных равнин юга Европейской части России за счет увеличения доли зимних осадков. Это может улучшить влагозарядку почв северных пахотных земель и улучшить их использование под озимые зерновые культуры и принесет пользу сельскому
25
ВЕСТНИК ИНСТИТУТА
хозяйству, но большая часть земель в засушливые летние месяцы останется в неблагоприятных условиях и при увеличении пастбищных нагрузок может быть снова начать подвергаться опустыниванию.
О перспективах развития аридной геоморфологии. Прежде всего, совершенно необходимо более действенное взаимодействие с почвоведами, в частности, в совместном решении проблем опустынивания, чему была посвящена монография В.А. Ковды [43]. Приведенная в ней картосхема аридности, вероятности засух и вторичного засоления в определенной мере отражает современное состояние аридной морфоскульптуры и должна быть использована в дальнейших исследованиях. Не менее результативным представляется продолжение сотрудничества с геоботаниками, преемниками Е.А. Лавренко, в изучении истории и закономерностей формирования степей Евразии [44, 45].
Значительную роль в изучении вопросов формирования засушливых равнин должен играть комплекс современных методов - от изучения морфологии песчаных зерен, строения прибрежных кораллов и микрорельефа до глобальных изменений природной среды, отражающихся в изменении процессов и объектов аридной геоморфологии. Необходимо оптимальное сочетание полевых, дистанционных и камеральных методов и работ.
Приобретает актуальность необходимость отслеживания глобальных климатических изменений для прогнозирования проявлений экстремальных процессов аридного рельефообразования. Одним из следствий тенденции общего глобального потепления являются резкие, порой катастрофические эоловые события 2009 г., например, необычайно сильная пыльная буря на юго-востоке Австралии и необычайно сильные флювиальные катастрофы в пустынях, например, невиданной силы наводнения на Синайском полуострове.
Наконец, совершенно необходимо изучение геоморфологических последствий нерационального использования сельскохозяйственных земель аридной зоны с целью предотвращения разрушительных последствий ветровой деятельности, как это случилось после освоения целинных и залежных земель в СССР; ограничить зоны линейных антропогенных нарушений дорожными сетями, трубопроводами и проч., а также сократить площади засушливых земель, нарушаемых в военных целях, например, при учениях. Австралийский опыт оценки убытков и их материальной компенсации за последствия военной деструкции мог бы быть использован в России и пространстве СНГ.
Выше были рассмотрены результаты исследований автора и перспективы дальнейших исследований в области аридной геоморфологии.
При этом преследовалась цель применить результаты изучения аридных равнин зарубежных регионов к решению вопросов оптимизации природной среды, современного опустынивания засушливых регионов России. Необходимо делать правильные выводы из катастрофических современных зарубежных событий. Большую опасность могут представлять последствия осуществления крупных проектов, например, создания в пустынях крупных рукотворных морей в алжиро-тунисских шоттах (Северная Африка) и, возможно, в России -Калмыкии. Следует запретить продолжение военных действий в пустынях Ближнего и Среднего Востока, природные последствия которых весьма значительны, а затраты колоссальны. По данным ЮНЕП производство вооружений поглощает более 10% - доля огромна! - общих затрат человечеством на производство сырья и энергии. Один день войны в Кувейте в 1991 г. стоил 1,5 млрд. долларов. На пять дней военных расходов в мире в настоящее время затрачивается 11,5 млрд. долларов. На эти средства можно провести мероприятия по борьбе с опустыниванием в течении одного года [46].
Таким образом, в широкий круг изучаемых аридной геоморфологией вопросов наряду с научными и прикладными вопросами входят нетрадиционные для наук о Земле, но весьма важные в практическом отношении сюжеты. 1
1. Марков К.К. Основные проблемы геоморфологии. М.: Географгиз. 1959. 344 с.
2. Герасимов И.П. Структурные черты земной поверхности в пределах СССР. М.: Изд-во АН СССР. 1959. 100 с.
3. Мещеряков Ю.А. Структурная геоморфология равнинных стран. М.: Наука. 1965. 390 с.
4. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. М.: Изд-во АН СССР. 1955.
5. Хаин В.Е. Мегарельеф Земли и тектоника литосферных плит // Геоморфология. 1989. № 3. С. 3-14.
6. Герасимов И.П. Архитектура Земли (геотектуры) в свете теории глобальной тектоники плит // Геоморфология. 1976. №2. С. 3-14.
7. Чичагов В.П. Аридная геоморфология. Антропогенные платформенные равнины. М.: Научный Мир. 2010. 520 с.
8. Чичагов В.П. Аридные равнины северо-запада Африки. М.: Ин-т географии РАН, 2008. 172 с.
26
№ 2(23), 2011 г.
9. Чичагов В.П. История сезонно-засушливых равнин Юго-Восточной Азии. М.: Ин-т географии РАН. 2009. 152 с.
10. Чичагов В.П. Эоловый рельеф Восточной Монголии. М.: Ин-т географии РАН. 1996. 274 с.
11. Мушкетов И.В. Физическая геология. СПб. 1884. 302 с.
12. Бэр К.М. Дневники (Волжская часть пути). В кн.: Научное наследство. Естественнонаучная серия. Т.1. М.: Изд-во АН СССР. 1948. С. 88-136.
13. Соколов Н.А. Дюны, их образование, развитие и внутреннее строение. СПб. 1884. 288 с.
14. Тутковский П.А. Ископаемые пустыни Северного полушария. СПб. 1910. 188 с.
15. Чичагов В.П. Ураган 1980 года в Восточной Монголии и особенности эолового рельефообразования в Центральной и Восточной Азии. М.: Ин-т географии РАН. 1996. 207 с.
16. Институт географии и его люди. М.: Наука. 2008. 677 с.
17. Федорович Б.А. Закономерности формирования пустынь. М.: Наука. 1982. 238 с.
18. Хаин В.Е., Чичагов В.П. Глобальная геоморфология и тектоника плит // Многоликая география. М.: КМК. 2005. С. 14-36.
19. Вальтер Й. Законы образования пустынь в прошлом и настоящем. СПб. 191. 189 с.
20. Дэвис В.М. Географический цикл в аридном климате / В.М. Дэвис. Геоморфологические очерки. М.: ИЛ. 1962. С. 38-56.
21. Вавилов Н.И. Центры происхождения культурных растений. Пг. 1926. 248 с.
22. Muttoni G, Girardini N., Guiran R. et al. Early Permian Pangea B to Late Permian Pangea A // Earth and Planetary Science Letters. 215. 2003. С. 379-394.
23. Хаин В.Е., Яблонская Н.А. Структурный рисунок Альпийско-Гималайского и ЦентральноАзиатского поясов как отражение верхнекоровых упруго-пластичных деформаций // ДАН, геология. Т. 353. №5. С. 655-658.
24. Чичагов В.П. Морфоструктура Гобийского Тяньшаня // 1982. Землеведение. Т. 14. С. 130143.
25. Уфимцев Г.Ф. Байкальская тетрадь. 2009. М.: Научный мир. 238 с.
26. Чичагов В.П. Аридные подгорные равнины и их организованность. В кн.: Геоморфологические системы: свойства, иерархия, организованность. 2010. М.: Медиа-Пресс. С. 31-47.
27. A study of global sand seas. Geol. Survey Prof. Paper. 1052. NASA. 1970. US Government Office. Washington. 429 p.
28. Сажин А.Н., Кулик К.Н., Васильев Ю.И. Погода и климат Волгоградской области. Волгоград. 2010. 306 с.
29. Чичагов В.П., Чичагова О.А. Радиоуглеродная хронология палеопочв эоловых отложений Восточной Монголии в голоцене. В кн.: Геохронология четвертичного перида. М.: Наука. 1987. С. 61-67.
30. Чичагов В.П. Устойчивость и изменчивость семиаридных эоловых систем. В кн.: Развитие рельефа и его устойчивость. М.: Наука. 1993. С. 97-125.
31. Лисицын А.П. Седиментогенез в Мировом океане. М.: Наука. 1997. 487 с.
32. Mainquet M. Desertification. Natural Background and Human Mismanagement. Springer-Verlag. Berlin-Heidelberg. 1991. 306 p.
33. Алибеков Л.А. Взаимодействие горных и равнинных ландшафтов (на примере Средней Азии). Ташкент: ФАН. 1994. 183 с.
34. Чичагов В.П. Аридные равнины Малой Азии. // География и природные ресурсы. 2010. №1. С. 157-164.
35. Гаель А.Г., Смирнова Л.Ф. Пески и песчаные почвы. 1999. М.: Геос. 252 с.
36. Хайдаров А.Х., Шевырталов Е.П. Селевые явления в песках Жаманкум 28-29 января 1988 г. // Селевые потоки. 1989. №11. С. 49-59.
37. Таланов Е.А. Региональная оценка эколого-экономического риска от водной эрозии и селей. Алматы: Казахский Национальный Университет им. Аль-Фараби. 2007. 351 с.
38. Мурзаев Э.М. Географические исследования Монгольской Народной Республики. 1948. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 234 с.
39. Маринов Н.А. Геологические исследования Монгольской Народной Республики. 1967. М.: Недра. 843 с.
40. Глазовская М.А., Полынов Б.Б. Докучаевская школа. Автобиографические рассказы Б.Б. Полынова // Природа. 2010. №8. С. 64-73.
27
ВЕСТНИК ИНСТИТУТА
41. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Т. 1. Изменения климата. М.: Росгидромет. 2008. 227 с.
42. Оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Т. 2. Последствия изменений климата. М.: Росгидромет. 2008. 288 с.
43. Ковда В.А. Проблемы опустынивания и засоления почв аридных регионов Мира. М.: Наука. 2008. 415 с.
44. Лавренко Е.М. Степи евразиатской степной области, их география, динамика и история. // Вопросы ботаники. Т. 1. М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1954. 312 с.
45. Лавренко Е.М., Карамышева З.В., Никулина Р.И. Степи Евразии. Л.: Наука. 1984. 202 с.
46. Чичагов В.П. Война и пустыня. М.: И 103 с. РАН. М. 2007.
ФЕДОРОВА Н. Л., УЛАНОВА С. С.
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ АНТРОПОГЕННОЙ ДИНАМИКИ ЕСТЕСТВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ И МАТЕРИАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
Аннотация: В статье рассмотрены последствия заповедного режима на восстановление растительного покрова региона Черные земли. Выявлены площади деградированных территорий с использованием космической информации
Ключевые слова: ГИС-технологии, методы ДЗЗ, ГПБЗ «Черные Земли», деградация, открытые пески, сукцессия.
После образования Государственного природного биосферного заповедника (ГПБЗ) «Черные Земли» и установления охранного режима с проведением фитомелиоративных мероприятий отмечаются процессы восстановления растительного покрова. В настоящее время данная территория - арена развития восстановительных процессов в экосистемах, главным показателем которых является степень сформированности, состав и структура растительных сообщества - главного компонента экосистем.
Одной из задач исследований явилось проведение дальнейшего мониторинга природных экосистем заповедника с использованием современной космической информации с целью выявления процессов восстановительных сукцессий и их основных индикаторов, а также определение площадей деградированных пастбищ в настоящее время. Для выявления полной картины деградации природных экосистем на этой территории был проведен ретроспективный анализ динамики компонентов экосистем с использованием аэрокосмической информации.
Внедрение информационных технологий в природопользование - это объективный процесс, который обеспечивает получение оперативной и объективной информации о состоянии ландшафтов, степени их нарушенности, тенденции изменения эколого-ресурсного потенциала и является обязательным условием повышения эффективности управления экосистемами.
В настоящее время все большее применение в системе геоэкологического рационального природопользования находят географические информационные системы (ГИС), обеспечивающие сбор, хранение, обработку, отображение и распространение геоэкологических данных, а также получение на их основе новой информации и знаний о пространственно-распределенных явлениях [22]. Использование ГИС-технологий при геоэкологических исследованиях позволяет проводить оценку состояния ландшафтов и определять характер происходящих изменений. Источником объективной информации для ГИС-анализа служат материалы дистанционного зондирования, являясь основой для разработки карт современного экологического состояния природных экосистем и составления их прогнозно-динамических моделей.
Динамика экологического состояния природных ресурсов Калмыкии с использованием материалов аэро- и космической съемки с 1954 по 1990 гг. отражена в работах Б.В. Виноградова, К.Н. Кулика [5], Б.В. Виноградова и др. [2], Б. В. Виноградова и Д. Е. Фролова [6], Б. В. Виноградова [1].
Западная часть Прикаспийской низменности издавна была объектом аэро-, а затем и космических исследований.
Первые опыты по применению аэрометодов при изучении растительности аридных зон относятся к концу 20-х- нач. 30-х гг. прошлого века. Это работы А. Г. Куницына, исследовавшего полупустыни Прикаспия
28
