Роль биоты в балансе вещества на Земле

Биогенный морфолитогенез играет большую роль в современном рельефообразовании и балансе вещества на континентах на разных иерархических уровнях — локальном, региональном, глобальном и планетарном. Наиболее интенсивное участие в балансе вещества организмы принимают в местных массообменах — на локальном уровне. Здесь переработка организмами поверхностного субстрата по масштабам вполне сравнима с деятельностью флювиальных, склоновых и других процессов, но дальность переноса материала, конечно, несопоставима. На региональном уровне биота (в первую очередь — растительность) способствует относительному обогаще­нию веществом природных зон с богатой фитомассой (большин­ства лесных зон), при этом денудация с континентов в безлесных зонах примерно в четыре-пять раз более интенсивна, чем в лесных. На глобальном уровне биота принимает деятельное участие в обме­не веществом между континентами и океанами. Приходная часть баланса вещества в прибрежной зоне океана примерно на 12—15% осуществляется биотой (или при ее участии). На планетарном уровне биогенный фактор — главный (и, возможно, уникальный), обеспечивающий обогащение массы земной коры твердым веще­ством (после катархея), в основном — посредством фотосинтеза и последующего органогенного осадконакопления.

Таким образом, наряду с геолого-геохимической и экологиче­ской функциями биоты в развитии географической оболочки, она играет важнейшую геоморфологическую роль, суть которой состоит в формировании и преобразовании биотой рельефа земной по­верхности.

Антропогенный рельеф и антропогенное рельефообразование

С появлением человека разумного возник и новый фактор рельефообразования — антропогенный. Особенно мощным он стал в последние 200—300 лет, в частности в связи с появлением паро­вого двигателя, а в XX—XXI вв. — в эпоху научно-технической революции — значение его стало поистине грандиозным.

Закономерен вопрос — относить ли формы, созданные челове­ком, к биогенному рельефу или же выделять их в отдельный гене­тический комплекс рельефа? Видимо, создававшиеся человеком ранее (до активного использования технических средств) формы можно относить к зоогенным (это относится и к рельефообразую- щей деятельности современных племен с первобытнообщинным укладом жизни). Однако человек — субъект не только биологи­ческий, но и био-социальный. Развитие его научно-технического оснащения привело к созданию мощных средств техногенного воз­действия на ландшафты в целом и на рельеф в частности. Человек вышел на новый уровень возможностей воздействия на рельеф. В этой связи возникает необходимость выделения особого гене­тического комплекса рельефа — антропогенного.

В настоящее время существуют миллионы антропогенных форм рельефа разных масштабов. Хорошо известны дорожные насыпи, котлованы и ямы с отвалами, канавы и траншеи, мелкогрядовый микрорельеф пашни, плотинные и копаные пруды и водохрани­лища, шахты и карьеры, искусственные террасы на горных скло­нах и спланированный человеком рельеф многих городов и т.д. Городской рельеф во многих случаях вообще далек от исходного "природного" и представляет собой обширные комплексы сугубо антропогенных форм, причем не только наземных, но и подземных (тоннели метрополитена и автотрасс и др.).

Чаще всего антропогенные формы имеют ранг микро-, нано- или мезоформ. Однако существуют и весьма крупные формы рельефа, созданные человеком. Самые крупные аккумулятивные формы — древние курганы, современные терриконы (рис. 193) высотой от 150 до 400 м. Крупные (до нескольких километров длиной и до сотни метров высотой) аккумулятивные формы — плотины на крупных реках. Среди денудационных антропогенных форм наиболее крупные — некоторые карьеры и шахты. Так, глу­бина карьеров достигает 800 м (Кольский), а диаметр — несколь­ких километров (КМА); шахты могут уходить в глубину тоже на первые километры. Очень велики бывают и такие антропогенные формы, как водохранилища. Площадь крупнейших водохранилищ достигает первых тысяч квадратных километров (например, у Куй­бышевского — более 6400 км²).

В настоящее время техногенная деятельность человека, воздей­ствующая на геологическую среду и рельеф литосферы, нередко сопоставима со скоростями естественных процессов, а в ряде слу­чаев и превосходит их. Так, ежегодная добыча минерального сырья превышает 100 млрд т, тогда как твердый речной сток не превышает 18 млрд т, т.е. искусственный отбор материала с по­верхности Земли существенно превышает естественную денуда­цию с суши более чем вчетверо. Перемещение горных пород при различных строительных работах (около 4000 км³) — в 30 раз больше, чем объем осадков, ежегодно перемещаемых всеми теку­чими водами по земной поверхности (табл. 2).

Рис. 193. Террикон

Таблица 2 Масштабы техногенных потоков вещества (в год) Извлечение из литосферы Поступление в литосферу Добыча минерального сырья 100 млрд т Внесение удобрений и пестицидов в почву 505 млн т Добыча металлов 800 млн т Промышленные и коммунальные стоки 500 млрд т Водозабор 560 км3 Перемещение пород при строительстве и добыче ископаемых 4000 км3 Выброс нефти в моря 10 млн т Техногенные фунты 43 км3

Еще один теоретический вопрос — относить ли к антропоген­ным формам рельефа здания и подобные им сооружения. По многим своим свойствам (объему, морфометрическим показате­лям, нагрузке на нижележащие грунты, воздействию на ветровой режим и др.) эти формы аналогичны естественным формам рель­ефа, хотя и специфичны. На этих основаниях здания и подобные им строения называют "рельефоидами".

Как видно, антропогенные формы рельефа весьма разнообраз­ны и нередко имеют внушительные размеры. Однако совокупное косвенное воздействие человека на рельефообразование (через изменение спектра и скоростей некоторых геоморфологических процессов) следует признать более значимым.

Механизмы косвенного воздействия человека на геоморфоло­гические процессы разнообразны. Во-первых, деятельность чело­века может приводить к появлению таких рельефообразующих процессов, которые были не свойственны той или иной террито­рии. Так, создание водохранилищ приводит к появлению абразии на его берегах и заболачиванию сопредельных участков. Уничто­жение лесов и распашка вызывают развитие делювиального смы­ва, солифлюкции и дефляции в природных зонах, для которых они не являются характерными (см. гл. 22). На склонах карьеров возникают "новые" собственно гравитационные процессы и мик­росели. Иногда наблюдаются процессы, которые в естественных условиях не встречаются, например сход снежно-каменных "по­токов" с отвалов Центрального рудника в Хибинах, сочетающий в себе черты лавин и селей (рис. 194).

Во-вторых, антропогенная деятельность может интенсифици­ровать распространенные на территории процессы — склоновые,

Рис. 194. Глыбовые "торосы" (а) на днище бокового притока р. Вуоннемиок (Хи­биныf), оставшиеся после таяния снежно-каменной массы, сорвавшейся со склонов отвалов Центрального рудника (б)

флювиальные, эоловые и др. Например, на склонах речных долин нередко возникают новые овраги при сведении лесов или по коле­ям грунтовых дорог. Это проявление так называемой "антропоген­ной эрозии": "антропогенные" овраги создаются не человеком, а поверхностными текучими водами, как и обычные овраги, но условия их формирования и развития являются следствием дея­тельности человека. Существует немало примеров, когда антро­погенная деятельность приводит к крупным экологическим ката­строфам, часто — через неосознанное воздействие на биогенный фактор, в первую очередь — на растительный покров. Классиче­ский пример такого рода — образование обширной зоны Сахель в сухих саваннах Африки непосредственно к югу от пустыни Сахара. Длительный неумеренный выпас скота привел здесь к сведению скудной растительности, вследствие чего резко активизировались эоловые процессы. В результате произошло наступление Сахары на зону саванн. В итоге Сахель стала зоной голода, признанной ЮНЕСКО объектом международной помощи.

Иногда деятельность человека блокирует те или иные геомор­фологические процессы. Выше говорилось о специфике рельефо- образования в городах. Одним из геоморфологических эффектов градостроительства является укрепление поверхностного субстра­та за счет асфальтирования, и тогда на наклонных поверхностях, покрытых этим техногенным материалом, практически сходят на нет склоновые процессы. Важнейшей задачей специалистов-гео- морфологов на территориях активной антропогенной деятельности (например — на участках добычи полезных ископаемых) является проектирование мероприятий, минимизирующих возможные не­гативные последствия вмешательства человека в ход естественных геоморфологических процессов. Комплекс таких мероприятий называется рекультивацией земель. Обычно рекультивация земель включает в себя уменьшение крутизны склонов, восстановление естественного растительного покрова, иногда — создание рекреа­ционных зон и т.д.

Одной из основных задач геоморфологической науки является геоморфологический прогноз, т.е. выявление наиболее вероятного сценария развития рельефообразующих процессов в тех или иных условиях (в частности, при воздействии хозяйственной деятель­ности человека). В настоящее время необходимо учитывать в подобных прогнозных сценариях не только тенденции природных геоморфологических процессов, но и техногенных, и природно- техногенных, т.е. сочетающих в себе черты "естественных" про­цессов и обусловленных антропогенной деятельностью.

Глава 22