Річкова долина як ландшафтотвірний простір

 В першу чергу розгляну питання, що стосується розуміння поняття про ландшафт. На відміну від традиційного (на пострадянському просторі) змісту цього терміну як ПТК певного рангу, пов’язаного з ім’ям Л.С. Берга, я вважаю за необхідне базуватися на розумінні ландшафту як вигляду місцевості, який був наданий цьому терміну з самого початку. Як наукове поняття, ландшафт визначається мною як організація малюнку денної поверхні (у межах місцевості), що сприймається людиною і фіксується як патерн. Ландшафт виступає як відбиток дії геосистемного режиму у межах певної території і як її обличчя. Його основу становить та складна організація денної поверхні, яку ми виявляємо тільки частково і у відповідність якій я ставлю поняття про онтоландшафт. Рельєф як організація поля висот чи організація поля відхилень від деякої фонової поверхні є складовою ландшафту. Тут також слід говорити про існування онторельєфу.

Слід зазначити, що структура денної поверхні може бути гомогенною чи гетерогенною. Якщо поверхня складена з генетично однорідних утворень на однорідному фоні, ми можемо говорити про гомогенний ландшафт. У цьому випадку ми сприймаємо поверхню, намагаючись виявити певну організацію у вигляді регулярності, наявності далеких кореляцій і т. п. Однак зовсім інакше ми будемо сприймати складну гетерогенну поверхню, що складається з деякої кількості гомогенних патернів. У такій ситуації гомогенні патерни починають взаємодіяти, прагнучи нав’язати свій порядок всьому гетерогенному патерну. Ми стикаємось з конкуренцією конкуруючих гомогенних організацій, що накладаються одна на іншу, гармоній і дисгармоній з різним ступенем виразності, що веде до несталості сформованого патерну. Виходить так, що гомогенні патерни наче відходять на другий план, а на «поверхні» проступає множина відносин між ними, яка також має свою організацію. Саме організація цього наступного, більш високого шару і стає основою сприйняття нами складної гетерогенної денної поверхні як гетерогенного ландшафту. Долинні ландшафти як відображення флювіального, гляціального чи карстового басейну у структурі денної поверхні - чудовий приклад гетерогенних ландшафтів. Вони достатньо різноманітні, бо формуються у різних геологічних та кліматичних умовах. Це і сухі вади, саї, сайри, арройо, і гірські долини з їх багатою фізіографією, зумовленою дією багатьох процесів, включаючи сучасне зледеніння, фіорди, глибокі каньйони, долини рівнинних річок з їх терасовою архітектурою, підводні каньйони і інші форми, у тому числі рифтові долини.

Долина як форма завжди пов’язана з дією направленого потоку речовини, який і відповідає за її глобальну організацію. Фізіографія, що виявляється на її поверхні, має відображати її історію, тобто вона має діахронічний характер, бо самі процеси, що формують долину, можуть суттєво змінюватися. Так, у період розвитку зледенінь ведучим процесом була льодовикова екзарація, а після відступу льодовиків розвиток отримали ті процеси, які відповідають характеру гірських порід і кліматичним умовам, що встановилися. Виходячи з цього, слід розрізняти такі головні процеси долинотворення, як флювіація, карстовий і гляціальний процеси, і множину процесів менших рангів, які завершують оформлення схилів та днищ долин, створюючи їх «внутрішнє оздоблення». Вони можуть реалізовуватись у різних геоморфологічних ситуаціях – гірській і рівнинній, - та у різних кліматичних умовах, що визначає набір процесів, які препарують поверхню. Нас цікавитиме річкова долина як ландшафтотвірний простір. Це означає, що вона відбиває множину процесів, які діють у флювіальному басейні як природному тілі, який, у свою чергу, утворюється під дією процесу флювіації. Саме з нього і почнемо розгляд.

Флювіація. Процесом, який “збирає” флювіальний басейн у цілісність, є флювіація - складний процес взаємодії водно-ґрунтового потоку з літогенною поверхнею, внаслідок якої його рух проявляється спочатку як процес басейнотворення, а потім його функціонування як природної машини. Флювіація відзначається великим різноманіттям режимів, які з’єднані свого роду фазовими переходами. Це означає, що, в залежності від складу суміші та зовнішніх умов, вона може переходити від одного режиму до іншого, зберігаючи безперервність. Але такі переходи не є випадковими, хоча кожного разу потік опиняється у стані невизначеності і змушений “вирішувати”, до якого режиму переходити. Це пов’язано з тим, що умови руху водно-ґрунтової суміші частіше за все змінюються поступово, а чіткої відповідності режимів флювіації тим чи іншим ситуаціям немає. Це надзвичайно цікава особливість природних систем, яка дозволяє їм пристосовуватись до необмеженої кількості варіантів зовнішніх умов при широкому діапазоні внутрішнього складу потоку. Таким чином, сам флювіальний потік виступає як свого роду інформаційна машина, яка весь час зіставляє внутрішній стан із зовнішніми умовами. Виключне значення при цьому має наявність широкого діапазону турбулентних режимів, бо саме турбулентність є тим механізмом, який дозволяє надійно переробляти інформацію: струмені розбиваються на все менші завихрення, охоплюючи весь потік. Це своєрідний механізм відчуття, причому масштаб різниць, що сприймаються потоком, визначається масштабом найменших завихрень. Зміни умов, які потік відчуває на своїх межах, шляхом резонансу передаються в його середину, що і змушує його переходити до інших режимів руху. Чим складнішим є характер поверхні, тим більше енергії потоку витрачається на обстеження внутрішнього стану і зовнішніх умов. Зрозуміло, що суттєвий вплив чинить рослинний покрив, з яким флювіація знаходиться у досить складній взаємодії.

Флювіальний басейн. І сьогодні ми ще далекі від того, щоб сказати що добре розуміємо механізми, які його спочатку формують, а потім відтворюють. Більш-менш зрозумілим є те, що це не стільки структура, скільки процес постійного відтворення структури, яка виникає, живе, росте, бореться, оптимізується, адаптується до тих умов, у яких відбувається її становлення і функціонування, тобто, його можна порівнювати з живим організмом. Він рухливий, а область його акумуляції (дельта) нагадує риб’ячий хвіст. Флювіальний басейн навіть накопичує воду і алювій, які використовує при необхідності. Так же, як і живі істоти, він організований так, що може обробляти інформацію, враховуючи її у своїй поведінці. Тут є “голова”, спинний мозок (головний водотік) та розгалужена “нервова система”. По суті справи, це сенсоріум, який завжди рухається назустріч потоку. Це означає, що флювіальний басейн належить до категорії так званих когнітивних систем, спроможних до самоорганізації - самодовільного виникнення і динамічної поведінки колективних процесів з причини несталості однорідного стану у активному середовищі. Флювіальний басейн є цілісністю, і це означає, що він має певні механізми узгодження структур і процесів всередині себе, тобто це система, яка, крім рівню апаратурної реалізації окремих функцій, має принаймні ще один рівень - організаційний, на якому саме і відбувається узгодження окремих частин, розподіл функцій у особистому просторі, відтворення цієї цілісності. А це вимагає наявності “внутрішньої моделі” самої себе, тобто тієї архітектури, яка в обмеженій біфуркаційною поверхнею області дозволяє стало відтворювати цілісність як множину функцій і складових їх апаратурної реалізації. Такий рівень пов’язаний з обробкою інформації про співвідношення між особистим станом та структурою басейно-формуючого простору. Певною мірою все це відбивається у структурі денної поверхні, плановий малюнок якої, її організація може бути названа флювіальним ландшафтом. Патерн флювіального ландшафту має включати всю множину флювіальних форм, починаючи від еродованих поверхонь із слідами площинного відкладу матеріалу і делей (понижень, пов’язаних з під-поверхневим стоком), до ерозійних форм і відкладів значних розмірів. Але ступінь виразності таких утворень буде більшим там, де потік стає найбільш потужним. Важливою особливістю флювіації є утворення комплексів (як організації активних поверхонь), об’єднаних у флювіальний басейн. Причому такі утворення чітко проявляються у значному діапазоні масштабів – від кількох десятків квадратних сантиметрів до мільйонів квадратних кілометрів. Саме ця особливість динаміки визначає полі-масштабність басейнової організації денної поверхні. Вона проявляється у порушенні симетрії земної поверхні через утворення долинних понижень і вододільних масивів. Але такий розділ є тільки зовнішнім, пов’язаним з системами швидкого поверхневого і повільного ґрунтового стоку, тобто вкрай важливою є геологічна будова області басейнотворення. Зовнішня поверхня басейну є зоною найбільш активного протікання різноманітних процесів. Полі-масштабність вносить певний порядок у мірильні співвідношення, що дозволяє дещо спростити опис явища, але різноманіття умов, з якими зазвичай пов’язане басейнотворення, значно ускладнює його. Така планова організація флювіації, до якої додаються сліди дії інших процесів та організація біотизованого шару, стає ландшафтом річкової долини, який виступає як інформаційно насичений патерн.

Структура басейну постійно перетерплює зміни, деякі з яких можуть суттєво впливати на його конфігурацію (наприклад, коли здійснюється перехоплення, або на протязі короткого часу відбувається зміна супідрядності: приток стає головним руслом). Це – потік структури. Справа у тому, що, функціонуючі у мінливому середовищі, флювіація, що утворює з басейном єдину динамічну систему, може, в залежності від ситуації, відрощувати чи відкидати складові, які виконують певні функції. Особливо це стосується водотоків низьких рангів. При зміні зовнішніх умов система “флювіація - басейн” починає збільшувати витрати енергії на обстеження ситуації, що виникла, а це вимагає збільшення кількості складових, задіяних у функціонуванні басейну у режимі інформаційної машини. Кількість водотоків низьких рангів суттєво збільшується, що може привести до перерозподілу “ваги” водотоків більш високих рангів. І, навпаки, стабілізація умов веде до зникнення елементів початкової флювіальної мережі і стабілізації відповідних ділянок поверхні, їх заростання. Зрозуміло, що при цьому змінюється і організація малюнку денної поверхні у межах флювіального басейну, тобто весь долинний ландшафт.

Річкова долина як ландшафтотвірний простір. Такі долини є найбільш поширеними і характеризуються значним різноманіттям. Найбільш різняться гірські та рівнинні річкові долини, між якими є багато проміжних варіантів. Головною ж різницею, з точки зору автора, є співвідношення між днищем та схилами. Ці різниці добре видно там, де річки беруть початок у горах, а потім виходять на рівнини. Однак і тут у ряді випадків ми можемо мати додаткове різноманіття, зумовлене тектонічним режимом і характером гірських порід.

Річкові долини мають ще одну важливу особливість: вони містять у собі стрілу часу, тобто є асиметричними у напрямку від “виникаючого” до “існуючого” (тобто функціонуючого) і “зникаючого”. Пов’язано це з існуванням фронтів становлення і завмирання дії флювіації. Перші пов’язані з прискоренням Коріоліса – так звані ротаційні денудаційні фронти, та просуванням басейну у напрямку головного вододілу [1], другі – з поступовим збільшенням долі ґрунтового стоку у межах терасового комплексу. Зрозуміло, що така структура припускає розділ флювіального басейну не тільки на функціональні, але і на “часові” зони: фронту становлення, сталого функціонування, перифлювіальної та екстрафлювіальної. Розглянемо їх.

Фронт просування. У річковій долині виділимо передній і бокові фронти. Вони можуть бути активними або виродженими, сталими чи несталими. Морфологічно перші проявляються у вигляді крутих обривистих схилів з порушеним або взагалі відсутнім рослинним покривом, чи, якщо басейн малого масштабу, ерозійним порогом (як це має місце в ярах і ритвинах), або карові стінки при наявності у верхів’ї зледеніння. Порушення ж сталості цих фронтів морфологічно проявляється у вигляді яруг і балок, які також можуть мати ускладнені лінії фронту. Воно частіше за все пов’язане з підрізанням рікою крутого схилу долини. Саме в зоні фронтів просування виникають ситуації, які вимагають дії в режимі інформаційної машини. А це означає, що має місце виражена функціональна асиметрія, подібна до такої, яка свого часу виникла у живих організмів: органи сприйняття та обробки інформації концентруються у передній частині тіла. Його різновидом є ерозійні пороги (уступи) у руслах водотоків, які поступово просуваються руслом назустріч течії. Такі фронтальні утворення різних масштабів у природі зустрічаються всюди. І в цьому випадку ми можемо говорити про існування інформаційної машини. Сталий фронт не переробляє інформацію, але якщо такий фронт втрачає сталість і опиняється у стані самоорганізації критичності, він починає виконувати цю функцію. Особливо цікавими у цьому плані є яри. Для того, щоб мав місце процес просування яру в напрямку вододілу, потрібен механізм визначення напрямку руху. Ми приходимо до висновку, що ріст структури визначається відповідністю геометрії самої структури (внутрішньої моделі) і структури того середовища, в якому відбувається процес. Ось тут і виникає необхідність в інформаційній машині.

Зона сталого функціонування. Це зона свіжих типових флювіальних форм і ландшафтів, якій відповідає заплава, де флювіація досягає найбільшої потужності, завдяки чому заплава є найбільш динамічною частиною долини.

Зона ерозії. Ці функціональні частини басейнів мають досить обмежене поширення, але саме тут відбувається свого роду фазовий перехід до організованого флювіального процесу. Тут ми маємо певне різноманіття структур. На малих просторових масштабах можна виділити зони квазіплощинного і руслового стоку. Утворення більш-менш сталих ерозійних каналів пов’язане з проблемою сталості-несталості і перехідних зон з проявом ерозійних регресивних фронтів. Дуже цікавим є зв’язок функціонування цієї частини басейну з динамікою руслових процесів, які відповідають за активізацію фронту просування (у випадку басейнів “коріолісова” масштабу) або за встановлення “паритетних” відносин з басейнами менших масштабів. Для нас важливим є те, що у цій зоні формуються ерозійні ландшафти, які найбільшої виразності досягають на ділянках розвитку так званого бедленду, який утворює особливий ландшафт.

Зона транзиту. Це частина басейну, де відбувається водночас ерозія, транзит і акумуляція частинок ґрунту, яка є, мабуть, найбільш різноманітною. Ці утворення піддаються постійному переформуванню. Тут ми зустрічаємо меандри, переплетені русла [2] тощо. Режим флювіації, що створює і підтримує такі структури, є справжньою обчислювальною машиною, яка здійснює відбір такої орієнтації мережі, яка забезпечує максимальну водозбірну площу. Але найбільш цікавими прикладами є утворення, що виникають на дні водотоків [3]. Такі поверхні можна назвати морфотипом “риб’яча луска”. Структура такої поверхні є рухливою і відображає розподіл енергії всередині течії. Вони можуть бути утворені піщаним, гравійно-гальковим і навіть валунним матеріалом і рухаються під впливом водного потоку. Це справжній флювіальний мікроландшафт транзитного типу. Дивлячись на структуру цієї поверхні, наче бачиш сам потік, що її утворив. Самі форми наче течуть у напрямку руху води. Тут водночас діють ерозія, транзит і акумуляція.

Що стосується меандр, їх слід розглядати як прояв внутрішньої активності потоку, завдяки якій відбувається не тільки переформування літо-морфологічної структури заплави, але й активізація головного фронту просування басейну шляхом підрізання річкою крутих схилів. Саме цей процес сприяє активізації яружно-балкової мережі, функцією якої є захоплення частин суміжних басейнів шляхом перехоплення приток. Суттєве значення для розвитку меандр має режим твердого стоку і ширина долини.

Зона акумуляції. Це зона басейну з вираженим переважанням акумулятивного процесу, яка тягнеться вздовж всього басейну у вигляді заплави, що переходить у дельту, або донних відкладів балок, що завершуються конусом виносу. Вони досить добре описані в літературі. Процеси водної акумуляції утворюють відповідні морфотипи денної поверхні, організація яких дає нам флювіо-акумулятивні ландшафти.

Перифлювіальна зона. Це частина басейну, яка безпосередньо прилягає до зони концентрованої (заплавної) флювіації У її межах процес басейнотворення затухає, а сліди флювіації поступово стираються дією інших екзогенних процесів, включаючи і дрібномасштабну флювіацію. У просторовому плані ця зона співпадає з боровими терасами, де, за відсутністю рослинного покриву, головним стає еоловий процес.

Екстрафлювіальна зона. Це “хвостова” частина басейну, якій відповідає фронт затухання. Вона охоплює всі лесові тераси. Особливістю тут є перехід від “латеральної” організації до тримірної шляхом розвитку карстово-суфозійних процесів (хоча іони зустрічаються і в межах заплав). Подібна організація може виникнути тільки при досягненні басейном певного розміру, тобто при перебільшенні певного масштабного порогу. Для нас же важливим є те, що вертикальна складова має виражені прояви у структурі денної поверхні у вигляді карстових і суфозійних вирв, глинистого псевдокарсту і карсту, просторове розміщення яких не є випадковим, а віддзеркалює організацію стоку, тільки вже у тримірному просторі земної поверхні.

“Стріла” часу у структурі денної поверхні річкової долини. Цікавим є питання про структуру грунтово-рослинного покриву і процеси, які її утворюють. Ще у 1922 році І.М. Крашенинников показав, що слідом за зміною “геоморфологічної картини” (мінерального ландшафту), пов’язаної з тим, що річка перетворює “пластику своїх наносів”, закономірно змінюється і характер ґрунтово-рослинного покриву: “долини, на протилежність повільності перетворення вододілів знаходяться у стані безперервної мінливості геопластики і безупинної рухливості всього фізико-географічного режиму, що супроводжує її” [4, с. 45]. І далі: “еволюція рослинного покриву долин … розгортається у єдиний і чітко виражений географічний цикл” [4, с. 45]. Але досягається це після того, як за рахунок планації поступово згладжується початкова різниця між окремими ділянками перетвореної поверхні, “і тоді все різноманіття фізико-географічної обстановки долин уявиться у вигляді безперервного, дуже довгого екологічного ряду, у якому сусідні ланки тісно пов’язані одна з іншою спорідненістю походження чи спільністю багатьох екологічних елементів в той час, як крайні члени того ж ряду дуже різко різняться характером свого ландшафту – з одного боку це будуть ділянки річкових наносів, що тільки-но вийшли з під рівню якоїсь водойми…, з іншого – райони алювіальних нагромаджень, які наближаються за типом не тільки гідрологічного, але і загального фізико-географічного режиму до плакорних, вододільних умов” [4, с. 46]. Загальний трек еволюції едафічної ситуації і рослинних спільнот наступний: від заболочених луків, які виникли на місцях водойм, що висихають, через фазу засолення, якій відповідають солончаки і солонці, до степових ландшафтів. Чим більше вік флювіальних наносів, тим з більшим різноманіттям модифікацій засоленості ми зустрічаємось. Надзвичайно чітко він показує, що “динаміка тих фізико-географічних процесів, які річка несе у потоці свого життя, у вищому ступені складна і так заплутана, що у кожний момент їх статичні відносини малюються на фоні тих чи інших форм геопластики минулого і супутніх їм характерних рис рослинних угруповань. Інакше кажучи, долинний ландшафт у будь-який момент може сполучати у собі поряд з елементами сучасності і спадщину колишніх вже минулих фізико-географічних умов” [4, с. 48]. Розподіл окремих морфотипів денної поверхні у межах річкової долини у генетичному порядку організує у природну систему і все різноманіття малюнку рослинних суспільств, розгортаючи їх також у серію генетичних рядів не тільки у часі, але і у просторі. Ми бачимо, як простір і час сплітаються у єдине ціле – геоситуацію, яка змінюється у режимі деструктивно-конструктивних циклів [5].

Отже, ми отримали те, що можна назвати ландшафтом річкової долини. Це – множина споріднених різновидів морфотипів денної поверхні різних розмірів, які, з’єднуючись, формують організовані різномасштабні сполучення, що сприймаються як більш-менш завершені патерни. Сплітаючись, вони формують єдиний патерн річкової долини, у якому складові всіх розмірів і типів, перехідні утворення стають цілісністю.

Список літератури:

1. Ковалёв А.П. Ротационные денудационные фронты / Эколого-географические исследования в речных бассейнах. Материалы международной научно-практической конференции. – Воронеж: Воронежский гос. пед. университет, 2001. – С. 37 – 41.
2. Sapozhnikov V.B., Foufoula-Georgiou E. Self-affinity in braided rivers // Water Resour. Res., 1996. - Vol. 32, NO. 5, p. 1429 – 1439,.
3. Seminara G. Stability and Morphodynamics // Meccanica 33, 1988. – Kluwer Academic Publichers. Printed in the Netherlands. – P. 59 – 99.
4. Крашенинников И.М. Цикл развития растительности степных зон Евразии (Опыт анализа ландшафта методами ботанико-географического исследования) // Изв. Географического Института.- Вып. 3.- Петроград, 1922.- С. 44 – 61.
5. Ковальов О.П. Географічний ландшафт: науковий, естетичний і феноменологічний аспекти. – Харків: Екограф, 2005. – 388 с.

Alexander Kovalyov. River Valley as a Landscape-forming Space //

Fluvial basin is considered as the structure forming by fluvial process in three-dimensional active space that is reflected in the two-dimensional ground surface structure. It is similar to live phenomena with its cognitive function. Such an organisation is considered as a valley landscape that is structured not only functionally, but also as a time-vectored organisation, i.e. keeping as a simultaneous existing modern components so some items from the past and the future. Such a structure has an expressed time-arrow. So we have a complicated pattern interlaced from the functional and diachronic substructure.

Статтю надруковано у збірнику наукових праць: Річкові долини. Природа – ландшафти – людина. Збірник наукових праць: Чернівці – Сосновець: Рута, 2007. С. 146 – 153.