Ландшафтознавство

Початок формування геохімії ландшафту простежуються на зламі ХІХ-ХХ століть. Він пов'язаний із низкою важливих відкриттів, зроблених різними вченими у різних галузях знань. Серед них особливе значення мало вчення В. Докучаєва про ґрунт і чинники його утворення (зокрема, його праця 1899 року «Про зональності у мінеральному царстві»), праці німецького мінералога І. Брейтгаупта про закономірності територіального розподілу хімічних елементів і мінералів, становлення кристалохімічного напряму в геологічних дослідженнях, визначенням американським геохіміком Ф. Кларком (1909) кількості хімічних елементів у літосфері та ін.

Засновником геохімії як окремої науки вважають В. Вернадського (1863-1945), який обґрунтував необхідність виділення в самостійний науковий напрям біогеохімії. Її основні завдання він вбачав у вивченні хімічного складу живих організмів і визначенні участі живої речовини та продуктів розкладу в процесах міграції, розподілу, розсіювання та накопичування хімічних елементів. У вирішенні цих завдань особлива роль належить О. Ферсману, О. Виноградову, В Ковальському, В. Ковді та іншим вченим, дослідження яких сприяли формуванню окремого наукового напряму ландшафтознавства – геохімії ландшафту. Його засновником вважають Б. Полинова (1877-1952), який вперше застосував спряжений ландшафтно-геохімічний аналіз вмісту легкорозчинних солей у ґрунтах, пухких відкладах і ґрунтових водах і закономірностей їх розподілу між компонентами ландшафту.

Теоретичні засади геохімії ландшафтів, окреслені Б. Полиновим, у 1950-1060-ті рр. розвинули О. Перельман, М. Глазовська, М. Єрмолаєв та ін. Були сформульовані основні поняття геохімії ландшафту (елементарного ландшафту, геохімічного ландшафту, ландшафтно-геохімічних бар’єрів та ін.), розроблені оригінальні методи досліджень, на основі яких сало можливим вирішувати складні наукові та прикладні завдання, пов'язані з вивченням шляхів міграції та акумуляції речовин у ландшафті, прогнозу його хімічного забруднення, розробки заходів з оптимізації ландшафтів тощо.

Сучасна геохімія ландшафтів набула значного розвитку в багатьох європейських країнах і Північній Америці. В Україні значний внесок в її розвиток зробили П. Погребняк, Л. Шевченко, Л. Малишева, В. Гуцуляк та інші дослідники.

Геохімія ландшафту – напрямок ландшафтознавства, який вивчає закономірності поширення, переміщення, акумуляції та перетворень хімічних елементів і сполук у ландшафті. Як науковий напрям ландшафтознавства, геохімія ландшафту своїм об’єктом має ландшафтні комплекси різних типів і рангів. У їх дослідженнях вона особливу увагу приділяє тим особливостям ландшафтних комплексів, які зумовлені хімічним складом і поведінкою речовин, які їх формують. Таким чином, предметом геохімії ландшафту є хімічні властивості ландшафтних комплексів, їх хімічний склад і будова, закономірності міграції хімічних елементів і сполук.

Таке розуміння предмету геохімії ландшафту знайшло вираз в одному з її основних понять – геохімічного ландшафту, введеного Б. Полиновим у 1944 р. Геохімічний ландшафт – це сукупність природних тіл, пов'язаних між собою у просторову цілісність потоками хімічних елементів і сполук. Структура геохімічного ландшафту наведена на рис. 36

Як видно з рис. 36, поняття геохімічного ландшафту є предметною геохімічною інтерпретацією загального об’єкта наукового ландшафтознавства – ландшафту. Структура геохімічного ландшафту і зв’язки між його компонентами аналізується під кутом зору хімічного складу цих компонентів і потоків (міграції) речовин, які їх пов'язують.

Міграція хімічних сполук у ландшафті. Хімічні елементи та сполуки у ландшафті не знаходяться у статичному стані, а різними шляхами переміщуються у ньому як у вертикальному напрямі, так і в горизонтальному. Тому в геохімії ландшафту виділяють два типи міграції – вертикальну (або радіальну) та горизонтальну (або латеральну) міграцію.

Вертикальна (радіальна) міграція – переміщення хімічних елементів і сполук між окремими компонентами ландшафтного комплексу, яка здійснюється потоками, які немов пронизують його від верхньої межі до нижньої і у зворотному напрямку. В залежності від провідних механізмів, які зумовлюють ці потоки, розрізняють різні види міграції – механічну, фізико-хімічну, біогенну та техногенну.

  

 

Ф – наземний біоценоз; А – приземна атмосфера; Г – ґрунти (а – елювіальний, б – супераквальний) ; М – мул; КВ1 – кора вивітрювання; ВГ – водоносний горизонт; КВ2 – континентальні відклади; ПВ – поверхневі води; зв’язки – 1 – водні, 2 – повітряні, 3 – біотичні, 4 – біокосні, 5 – водні і повітряні; 6 – центр ландшафту; 7 – нижня межа ландшафту; 8 – корінні породи

Механічна міграція – це переміщення речовин внаслідок дії фізичних законів (гравітації, механіки, гідродинаміки та ін.). Фізико-хімічна міграція відбувається завдяки таким механізмам, як дифузія, розчинення, осаджування, сорбція, десорбція та ін. Біогенна міграція найбільш складна і пов’язана з діяльністю живих організмів у ландшафті. Живі організми здатні поглинати хімічні елементи і сполуки із різних середовищ ландшафту, перетворювати їх в інші сполуки (зокрема, синтезувати органічні речовини з неорганічних), вивільняти їх в ґрунт, приземний шар атмосфери тощо. В результаті у ландшафті формується складна система біогенних потоків. Здебільшого у геохімічному ландшафті вони формують цикли, які О. Перельман назвав БІКом – біологічним колообігом хімічних елементів. Схематично їх зображено на рис. 37.

 

1 – неентропійні процеси біогенної акумуляції елементів, що йдуть з поглинанням енергії і призводять до зростання впорядкованості, складності,