Формы в мире почв - Игорь Николаевич Степанов

Представление о сложных формах рельефа часто связывают с горами. Равнины же для многих скучны и однообразны. И мало кто знает, что рельеф равнин более сложен, чем рельеф гор. Подобно рыбьей чешуе, он состоит из упорядоченно наложенных одна на другую почвенно-геологических полигональных и криволинейных форм. Каждая форма имеет исходные точки — начала координат.

Когда человек идет по земле, он не задумывается, что совершает переход от одного почвенного тела к другому, от одной его формы к другой. Специалисту же не безразлично, с какой частью почвенного тела он имеет дело, какую из них он собирается орошать или осушать. Для этого ему сначала надо установить границы самого тела. Только тогда будет видно, как соотносятся части целого, которые надо осваивать. Таким образом, специалисту нужна надежная методика картографирования почв как целостных систем. Такая методика — пластики рельефа — была предложена, и она позволила выделить множество (рис. 19), в котором некоторые формы тел соответствуют фигурам рис. 18, а другие выведены с помощью комплексного числа. У всех форм имеются точки, характеризующие начало координат: это и отличает их от обычных почвенных ареалов.

Почвенные, геологические, геоморфологические ареалы, как и все природные тела, имеют свою начальную точку формообразования, генетически обусловленную. В ареалах, созданных селями, начало координат находится в месте выхода водно-грязевого потока из горного ущелья на равнину; в ареалах, сформированных тающим льдом, — в пунктах отложения морен отступающим ледником; в ареалах, рожденных лавой извергавшегося вулкана, — в его жерле, в эоловых ареалах — в местах первоначального выноса песка ветром или в местах его последующего закрепления.

Любое деление поверхности почвенного тела начинается с точки отсчета координат. Она, кроме замкнутых понижений, занимает самые высокие топографические положения. Эта точка как бы «командует» окружающей территорией, от нее расходятся потоки вещества и энергии по всей площади ареала. Поэтому для практики мелиоративного строительства важно то, что через эту точку можно оказывать водохозяйственное воздействие на любой элемент почвенной системы.

Видимо, в почвоведении назрела необходимость выделения координатных точек. Так, А. И. Перельман (1977, с. 40) вводит понятие о структурном центре почвенного профиля — горизонте А по аналогии с «централизованными системами». Этот центр играет важную роль в почвообразовании, и положение его в профиле следует искать в каждом конкретном случае. Воздействие лишь на одну эту точку вызывает ответную реакцию всей почвенной толщи, активизируя или омертвляя ее.

ВЕТВЯЩИЕСЯ ФОРМЫ

Рис. 20. Топологическое дерево с точками членения О, О1, О2…, в которых возникают периодические изменения свойств почв через определенные интервалы

а — линии ОА, O1B, O2C, OA1… — грани, развивающиеся к главной оси OD под определенным углом

Почвенные ареалы могут быть не только полигональными или криволинейными, но и ветвящимися. Последние в плане имеют вид ствола, от которого по обе стороны под определенным углом отходят боковые ветви-потоки, или грани (рис. 20). Каждая такая форма есть топологическое дерево, а их совокупность — топологический лес. На аллювиальных равнинах они представлены почвами дельт, конусов выноса. Их генезис обусловлен горизонтальными силами, создающими «стелющийся» билатеральный тип симметрии, тогда как полигональные и криволинейные системы образованы вертикальными силами, формирующими иной тип симметрии — конус.

Ветвящиеся почвенные системы берут начало на повышениях, откуда под действием силы тяжести исходный материал «стекает» вниз по склонам в виде литодинамических лент-потоков. Чем выше холмы или горы, тем мощнее потоки у их подножий. Это видно при поэтапном анализе работы текучей воды (рис. 21).

Рис. 21. Ветвящиеся почвенные системы

Этапы преобразования криволинейных форм в ветвящиеся. I — начальный, II, III — срединные, IV — конечный. А, В, С — разновозрастные генерации конуса выноса, а, в, с — точки членения; а', в', с' — точки членения горного бассейна; 0 — начало координат, переход подсистемы горного бассейна в подсистему конуса выноса

На этапе I у подножья горы накапливаются наносы с округлыми формами рельефа. Порождающий их горный бассейн еще невелик по размерам, поэтому его маловодные потоки способны лишь заполнить до краев подгорные впадины. На этапе II, при увеличении размеров бассейна, энергия спускающихся с горы потоков становится столь значительной, что у ее подножия аккумулируются наносы уже не округлой, а вытянутой формы. На этапе III за счет потери массой наносов устойчивости происходит их растекание и ветвление. На этапе IV формы системы приобретают упорядоченный завершенный вид под влиянием структурного резонанса водных потоков с их волновой природой и «узлами волн» а, в и с. Последним соответствует поэтапное увеличение площади бассейна по точкам а, в и с. Создается впечатление, будто разновозрастные конусы выноса А, В и С — результат масштабного повторения тождественных конфигураций. При их становлении элементарные лито динамические потоки выстраиваются в упорядоченные ряды, поворачиваясь в одном направлении и «застывая» в нем, напоминая структуры жидких кристаллов.

Перед нами еще одно неизученное явление неживой природы, которое развивается по схеме живого. Например, так растут деревья. Каждый год дерево дает прирост из конечной точки — зачатка побега; при этом ветки отклоняются от ствола под определенным углом. Масса и ареал конуса выноса также увеличиваются ритмично, квантами за счет