Содержание к диссертации
Введение.
ГЛАВА I: СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И МЕТОДИКА РАБОТ.
ЧАСТЬ 1 (1.1): СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ТЕРМИНОЛОГИЯ.
1.1.1. Объект исследования.
1.1.2. Базовые понятия биогенного рельефообразования.
1.1.3. Изученность вопроса.
ЧАСТЬ 2 (1.2): МЕТОДИКА РАБОТ.
1.2.1 .Методологические основы исследования.
1.2.2.Методика полевых и камеральных исследований.
1.2.3 .Методика составления карт биогенного рельефа.
ЧАСТЬ 3 (1.3): ИЕРАРХИЯ УРОВНЕЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМОВ НА РЕЛЬ-ЕФООБРАЗОВАНИЕ И СИСТЕМАТИКА БИОГЕННОГО РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ И БИОГЕННОГО РЕЛЬЕФА.
1.3.1.Иерархия уровней воздействия организмов на рельефообразование.
1.3.2.Положение биогенного генетического комплекса в общей системе генетической классификации рельефа.
1.3.3.Систематика биогенного рельефообразования и биогенного рельефа.
ГЛАВА П. ГЛОБАЛЬНАЯ РОЛЬ БИОТЫ В РАЗВИТИИ ЛИТОСФЕРЫ И ЭВОЛЮЦИЯ БИОГЕННОГО РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ.
ЧАСТЬ 1 (2.1): ЭВОЛЮЦИЯ БИОГЕННОГО РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ БИОТЫ.
2.1.1. Эволюция биосферы.
2.1.2. Пути опосредованного воздействия биоты на рельеф Земли в геологической истории — проявление ее геохимических и экологических функций.
2.1.3. Собственно ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ функция живого вещества.
2.1.4. Эволюция биогенного морфолитогенеза на Земле.
ЧАСТЬ 2 (2.2): БИОВЫВЕТРИВАНИЕ И БИОТУРБАЦИЯ.
2.2.1. Биовыветривание.
2.2.2. Роль биоты в почвообразовании.
2.2.3. Биотурбация.
ЧАСТЬ 3 (2.3): КОНТИНЕНТАЛЬНОЕ ОРГАНОГЕННОЕ ОСАДКОНАКОПЛЕ-НИЕ.
2.3.1. Основные виды биогенного осадконакопления на суше.
2.3.2. Формирование сапропелей.
2.3.3. Торфонакопление.
2.3.4. Каустобиолиты и их производные. 242
2.3.5. Формирование гуано. 247
2.3.6. Континентальные органогенные накопления карбонатов, фосфоритов, силицитов, Fe-Mn руд. 253
2.3.7. Некоторые прочие органогенные образования на суше. 258
2.3.8. Типизация континентальных биогенных процессов осадконакопления. 263
ГЛАВА Ш. БИОГЕННОЕ РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЕ НА СУШЕ. 268
ЧАСТЬ 1 (3.1): БИОГЕННЫЙ РЕЛЬЕФ СУШИ. 268
3.1.1. Зоогенное рельефообразование и зоогенный рельеф суши. 268
3.1.2. Фитогенное рельефообразование и фитогенный рельеф суши. 414
3.1.3. Биогенный рельеф Сатинского ключевого полигона в лесной зоне Центра Русской равнины. 588
ЧАСТЬ 2 (3.2): КОСВЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ОРГАНИЗМОВ НА РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЕ. 635
3.2.1. Воздействие биоты на склоновые процессы. 63 5
3.2.2. Воздействие биоты на флювиальные процессы. 666
3.2.3. Воздействие организмов на эоловые процессы. 730
3.2.4. Воздействие организмов на карст. 741
3.2.5. Воздействие организмов на криогенные процессы рельефообразования. 748
3.2.6. Косвенное воздействие биоты на другие геоморфологические процессы. 751
ЧАСТЬ 3 (3.3): РОЛЬ БИОГЕННОГО РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ В КОНТИНЕНТАЛЬНОМ МОРФОЛИТОГЕНЕЗЕ. 760
3.3.1. Области доминирующей роли биогенного рельефообразования на суше. 760
3.3.2. Характерные и максимальные параметры биогенных форм и интенсивность биогенного преобразования рельефа суши. 768
3.3.3. Соотношение интенсивности биогенного и абиогенного рельефообразования на суше. 768
3.3.4. Роль биогенного фактора в балансе вещества на земной поверхности. 777
ЧАСТЬ 4 (3.4). АНАЛОГИИ И ОБЩНОСТЬ В ЗООГЕННОМ И АНТРОПОГЕННОМ РЕЛЬЕФООБР АЗОВ АНИИ. 798
ГЛАВА IV: ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ БИОГЕННОГО РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ. 802
ЧАСТЬ 1 (4.1): ЗОНАЛЬНОСТЬ И ПЕРИОДИЧНОСТЬ БИОГЕННОГО РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ. 802
ЧАСТЬ 2 (4.2): ВЗАИМОСВЯЗИ РЕЛЬЕФА И ОРГАНИЗМОВ КАК ВАЖНЕЙШИЙ ЭЛЕМЕНТ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БИОГЕОЦЕНОЗОВ. 812
ГЛАВА V: ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ БИОГЕННОГО РЕЛЬЕФООБРАЗОВАНИЯ НА СУШЕ. 824
5.1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ. 824
5.1.1. Биогенное рельефообразование и функционирование экосистем. 824
5.1.2.0рганизмы и неблагоприятные геоморфологические процессы. 827
5.1.3.Биогенные формы рельефа как памятники природы. 834
5.2. ИНЫЕ ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ 838
5.2.1. Роль биогенного морфолитогенеза в почвообразовании и создании залежей полезных ископаемых. 838
5.2.2.Индикационное значение биогенных форм в поисковой деятельности человека. 841
5.2.3. Значение изучения биогенного рельефообразования для сельскохозяйственных целей. 842
5.3. ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОИНДИКАЦИОННОГО МЕТОДА В ГЕОМОРФОЛОГИИ. 843
Заключение. 851
Литература. 854
Приложение. Справочник необходимых биологических терминов. 895
Введение к работе
Биогенный рельеф — это совокупность форм земной поверхности, образовавшихся вследствие жизнедеятельности организмов. Биогенный комплекс рельефа — один из экзогенных генетических комплексов, изучаемых геоморфологами достаточно давно и выделяемых во многих основных классификациях рельефа. Однако, этот комплекс обладает определенной спецификой, предопределившей относительно слабую его изученность вплоть до настоящего времени. Парадоксом является тот факт, что биогенное рельефооб-разование на суше изучено заметно хуже, нежели в океане и особенно на морских берегах. О биогенном рельефообразовании на суше существует довольно много статей, посвященных отдельным формам и комплексам отложений, однако до сих пор нет обобщающих исследований, характеризующих роль биогенного фактора в рельефообразовании на суше и на земной поверхности в целом. Следует констатировать, что эта роль пока явно недооценивается.
Настоящая работа нацелена на то, чтобы ликвидировать этот пробел в геоморфоло- 1 ф гической науке. В этом состоит, на наш взгляд, актуальность данного исследования. Ак туальной является также экологическая направленность работы.
Цель работы — оценка роли биогенного фактора в континентальном рельефообразовании в целом и выявление основных закономерностей биогенного рельефообразования на суше.
В соответствии с целями работы автор ставил перед собой следующие задачи:
1. Обобщить имеющиеся сведения по биогенному рельефообразованию на суше, на основе этого обобщения дать характеристику биогенного рельефа суши и процессов кон тинентального биогенного морфолитогенеза.
2. Провести натурные наблюдения в целях изучения и критической оценки имеющихся сведений о механизмах, факторах, интенсивности и масштабах биогенного рельефообразования, а также закономерностях его пространственного распространения. Особое внимание уделить территориям с ведущей ролью биогенного фактора и наименее изученным аспектам проблемы, в частности — длительности существования биогенных форм.
3. Выявить иерархичность процессов воздействия организмов на рельеф земной поверхности, систематизировать биогенные формы и процессы биогенного рельефообразования, уточнить понятийный аппарат биогенной геоморфологии.
4. Составить карту биогенного рельефа суши и ряд карт на ее отдельные (ключевые) участки.
5. Проследить эволюцию в развитии биогенного рельефа суши и изучить периодичность биогенных процессов рельефообразования. Оценить роль эволюции биоты в развитии литосферы и современном морфолитогенезе на суше.
6. Оценить масштабы современного биогенного морфолитогенеза на суше и его роль в балансе вещества на Земле.
Научная новизна исследования состоит в следующем.
1. Проведено обобщение и дан критический анализ материалов по биогенному рель-ефообразованию на суше. Создана концепция биогенного рельефообразования на суше.
2. Систематизированы процессы биогенного рельефообразования и биогенные формы рельефа.
3. Впервые составлены карта биогенного рельефа суши в целом и на ряд ключевых участков по оригинальной методике.
4. Выявлены масштабы (пространственные и временные) и закономерности биогенного рельефообразования на суше, его зональные особенности и роль биогенного морфолитогенеза в континентальном рельефообразовании и балансе вещества.
Практическая значимость работы определяется, в первую очередь, экологической важностью проблемы, связанной с механизмами взаимодействия биоты и морфолитоген-ной основы в экосистемах разных рангов. Без знания процессов биогенного морфолитогенеза невозможны поддержание необходимого равновесия в экосистемах и прогноз их развития. Во многих случаях биота играет роль экрана по отношению к развитию неблагоприятных и даже катастрофических геоморфологических процессов, поэтому необходимо изучение закономерностей и механизмов воздействия биоты на развитие рельефа земной поверхности. Знание эволюции биогенного рельефообразования и его интенсивности позволяет наиболее рационально использовать как саму биоту, так и такие важнейшие для человечества природные (и во многом биогенные) компоненты, как почва и разнообразные залежи горючих полезных ископаемых, ряда стройматериалов и некоторых других ценных органогенных образований. Кроме того, существует целый ряд конкретных аспек тов прикладного использования биогенных форм, например — в качестве индикатора при поиске полезных ископаемых, ослабленных зон и т.п. Наконец, биоиндикационные методы важны для определения генезиса, возраста и динамичности абиогенных форм рельефа. Результаты исследования используются в лекционных курсах на кафедре геоморфологии и палеогеографии Географического факультета МГУ: "Динамическая геоморфология ", "Методика полевых геоморфологических исследований и геоморфологического картографирования ", "Экологическая и прикладная геоморфология ", "Геоморфология с основами геологии ", "Биогенное рельефообразование на суше" (спецкурс по выбору), а также на учебной полевой геолого-геоморфологической практике студентов 1 курса в Боровском районе Калужской области.
Предмет защиты.
На защиту выносится концепция биогенного рельефообразования на суше. Защищаемые положения .
1. Эволюция биоты — важный фактор формирования литосферы и современного континентального морфолитогенеза.
2. Систематизация биогенных форм рельефа и содержание разномасштабных карт биорельефа суши.
3. Биогенный морфолитогенез широко распространен на суше, а в ряде случаев является ведущим геоморфологическим процессом.
4. Косвенное воздействие биоты на абиогенные геоморфологические процессы не уступает по масштабам и значению прямому биогенному рельефообразованию.
5. В биогенном рельефообразовании отчетливо проявляется географическая зональность.
6. Биогенный морфолитогенез играет огромную роль в балансе вещества на разных иерархических уровнях.
7. Геоморфологическая функция является одной из важнейших геолого- геохимических и экологических функций биоты.
Апробация результатов исследований. Отдельные результаты работ по теме докладывались автором на П, Ш и IV Щукинских чтениях (Всесоюзная геоморфологическая конференция 1990 г., Международная 1995г., Всероссийская 2000), на Всесоюзной конференции по эрозии почв в Душанбе (1991), на Международном конгрессе "Global Change and Geography" в Москве (1995), на заседаниях МФ ГО СССР (1990) и МОИП (1980, 1991), на ФПК географического факультета МПГУ им. В.И.Ленина (1998), на совместном заседании Московского филиала Российского Географического общества и отдела геоморфологии ИГ РАН (1998), на Всероссийском геоморфологическом семинаре в Иркутске (1998) и др., а также отражены в 22 статьях и пособиях, в монографиях "Эколого-геоморфологические исследования" (1995), "Строение и история развития долины р.Протвы" (1996), "Генезис рельефа" (1998), "Теоретические проблемы геоморфологии" (1999), "Костромское Заволжье: природа и человек" (2001), "Kostroma Trans-Volga Area: Nature and Humans" (2001). Тезисы докладов по отдельным положениям работы опубликованы в сборниках Международных научных конференций: 4-й Международной геоморфологической в г. Болонья (Италия) в 1997 г., Международной Львовской научно-практической конференции (Украина) в 2000 г.
Структура работы построена в соответствии с ее целями.
Биогенный фактор рельефообразования (и как агент, и как условие его развития) подчинен географической зональности в более высокой степени, чем большинство других факторов. В этой связи характеристика биогенных форм рельефа в основной главе дается по природным зонам по следующей логической схеме: "природная зона — основные ор-ганизмы-рельефообразователи (с учетом их биомассы и биоразнообразия, а также их поведенческих особенностей в связи с условиями их местообитания) — рельефообразующее воздействие". Современная структура природных зон и, соответственно, распространения биогенных агентов рельефообразования сложилась в процессе длительной эволюции био-ты на протяжении геологической истории.
Исходя из этого, структура работы включает в себя несколько основных разделов, выстроенных в следующей последовательности: общее состояние проблемы роли биоты в континентальном рельефообразовании и методика исследования—характеристика путей воздействия организмов на рельефообразование на разных иерархических уровнях и систематизация биогенного рельефа — эволюция биоты и биогенного морфолитогенеза и глобальное воздействие биоты на развитие рельефа Земли — современное биогенное рельефообразование в разных природных зонах — основные закономерности биогенного рельефообразования.
Работа включает в себя Введение, 5 основных глав и Заключение.
Во Введении отражены актуальность данной темы, цели и задачи работы, научная новизна и практическая значимость исследований, сформулированы защищаемые положения, обосновывается структура работы.
I глава посвящена состоянию вопроса, терминологии и классификациям биогенного рельефа, методике работ и, соответственно, состоит из 3-х частей.
к " Во П главе характеризуется роль биоты в развитии литосферы и в морфолитогенезе на планетарном уровне. Эта глава также включает в себя 3 части.
Ш, основная глава, посвящена собственно биогенному рельефообразованию на суше — прямому и косвенному воздействию биоты на континентальный рельеф. Она состоит из четырех частей.
В главе IV рассматриваются некоторые общие закономерности биогенного рельефо- І образования на суше: зональность биогенного рельефообразования и особенности разви # тия процессов биогенного рельефообразования, связанные с его периодичностью, а также взаимосвязи рельефа и организмов.
В V главе рассматриваются экологические и иные прикладные аспекты проблемы, значение изучения биогенного рельефообразования.
В Заключении приводятся основные результаты и выводы проведенного исследования.
В целом структура работы отражает логику предлагаемой историко-климатической ц концепции биогенного рельефообразования на суше, суть которой можно выразить сле дующей логической схемой: "Эволюция биоты и биогенного рельефообразования— зональность биоты (ее биомассы, биоразнообразия и поведенческих особенностей)— масштабы и специфика воздействия биоты на рельеф в разных природных зонах".
Работа включает в себя 688 страниц машинописного текста, 139 иллюстраций и графических приложений, 50 таблиц, а также список литературы из 922 названий; в приложения вынесен справочник основных биологических терминов, используемых в работе.
Автор выражает глубокую благодарность профессорам Г.ИРычагову, Г.С.Ананьеву, Д.А.Тимофееву, Ю.Г.Симонову, А.А.Лукашову, в.н.с. В.И.Мысливцу, с.н.с. В.Н.Космынину, доц. А.В.Панину за ценные советы и консультации, выпускникам кафедры геоморфологии и палеогеографии С.М.Веселовой, О.Е.Полыновой и сотрудникам кафедры А.А.Деркач, Н.В.Суворову, Ю.Н.Фузеиной за помощь в сборе информации; Ю.Н.Фузеиной, Е.ДШеремецкой, А.А.Деркач - за помощь в оформлении работы и всем коллегам и друзьям за помощь в текущей работе и за поддержку. Автор признателен также А.В.Бредихину, Е.Н.Бадюковой, М.Н.Григорьеву, Н.Н.Луговому за предоставленные фотоматериалы. Большинство фотографий, приведенных в работе, выполнено автором, либо работавшими под его руководством студентами и магистрантами разных лет С.М.Веселовой, А.А.Деркач, Д.С.Барышниковым, Ю.Е.Вишняковой; в других случаях приводится авторство фото. В работе использовались материалы из студенческих курсовых и дипломных работ, магистерских диссертаций, которыми руководил автор.