Вертикальні межі геосистем

Вертикальні межі відокремлюють геосистему від її зовнішнього середовища, точніше – від деяких нижніх шарів літосфери (нижня межа) та верхніх шарів атмосфери (верхня межа геосистеми).

Верхні межі. Характерні особливості верхніх меж геосистем – це їх мінливість у часі залежно від пори року, погодних умов та стану розвитку фітоценозу, а також слабка вираженість цих меж, зумовлена значною відкритістю геосистем у вертикальному напрямку.

При дослідженні зв’язків між елементами геосистеми, зумовле­них фізичними процесами (вологообігом, потоками енергії тощо), як складову геосистеми слід розглядати деякий об’єм атмосфери, де ці процеси відбуваються і впливають на його стан. У мікрокліматології такий об’єм атмосфери називають діяльним шаром. Від вищих атмосферних шарів його відрізняють різкі добові коливан­ня метеоелементів, їх неперіодичні зміни, значні вертикальні гра­дієнти, специфічний склад мікрофлори та хімічних елементів по­вітряних мас, суттєва зміна швидкості та напрямку вітру тощо. Усі ці особливості зумовлені властивостями геосистеми, особливо її альбедо та характером рослинного покриву (його висотою, густиною стояння, іншими фітометричними характеристиками). Фітокліматичними та стаціонарними дослідженнями геосистем встановлено, що їх вплив на значення метеоелементів сягає в 1,5-2 рази більшої висоти, ніж висота рослинного ярусу. Взимку вплив засніженої поверхні геосистеми на атмосферу набагато мен­ший і загалом не перевищує кількох метрів. Ці орієнтири і можна взяти при визначенні положення верхньої межі геосистем топічного та хоричного рівнів, проте слід мати на увазі, що це положення мінливе в часі і може змінюватися не тільки протягом року, а й доби.

Верхня межа геосистем регіональної розмірності визначається складніше. Так, досліджуючи ландшафтно-екологічні закономірності процесів переносу та випадання атмосферних забруднень, до складу геосистеми слід включити і той шар тропосфери, в межах якого відбуваються місцеві процеси циркуляції повітря. Висота цього шару визначається не тільки рельєфним фактором, а й станом атмосфери (зокрема, типом циркуляції – циклональним або антициклональним), тому вона також дуже мінлива і може сягати висоти тропопаузи (в середньому 11 км).

При дослідженні біотичних процесів геосистеми, зокрема її продуктивності, за верхню межу можна взяти межу верхнього рослинного ярусу (аерофітогоризонту), приймаючи шар турбулентної атмосфери безпосередньо над рослинним покривом за зовнішнє середовище. У такий самий спосіб визначається й верхня межа геосистеми при дослідженні її ґрунтових процесів,зокрема міграції та акумуляції різних речовин у ґрунтовій товщі, водах, рослинах. Роль атмосферних процесів при цьому дуже значна, проте розглядається як фактор зовнішнього середовища.

Нижні межі. Нижню межу геосистем при їх генетико-еволюційному аналізі проводять по гірських породах, які є субстратом формування сучасного рельєфу. В Україні, наприклад, це породи, якізалягають під лесовою товщею (вапняки, середньо-верхньопліоценові глини тощо), або ж сама ця товща при її значній потужності (більше 50 м, як у Причорномор’ї), породи, прикриті четвертинни­ми відкладами водно-льодовикового походження, тощо. Причому при генетико-еволюційному аналізі геосистем зовсім необов’язко­во точно встановлювати місцеположення нижньої межі, досить лише вказати, в якому саме шарі гірських порід вона знаходиться. У цьому шарі нижня межа має вигляд перехідної смуги, в межах якої геосистемні властивості природи поступово щезають. Взагалі, вплив верхніх геогоризонтів (аеро-, фіто- та педо-) на літосферу обмежується глибиною до кількох десятків метрів (зона гіпергенезу). Саме нижче цієї зони і визначається положення нижньої межі геосистем.

При аналізі міграційних потоків у геосистемі положення її нижньої межі визначається глибиною можливого проникнення мігруючої речовини. Ця глибина залежить від хімічних власти­востей речовини-мігранта, характеру зони аерації (її фільтрацій­них особливостей, наявності ландшафтно-геохімічних бар’єрів тощо), глибини проникнення коренів рослин у ґрунт та інших факторів. Виходячи з того, що у вертикальній міграції більшості речовин надзвичайно велику роль відіграють низхідні та висхідні потоки вологи, доцільно за нижню межу геосистеми взяти рівень залягання ґрунтових вод. Лише впевнившись у тому, що мігруюча речовина не досягає цього рів­ня і акумулюється на певному ландшафтно-геохімічному бар’єрі, останній можна визнати за нижню межу геосистеми.

При балансових дослідженнях геосистеми за її нижню межу слід вважати рівень, нижче якого шари вже не охоплюються кру­гообігом певної речовини. Для водного балансу це здебільшого рівень ґрунтових вод. Для теплового балансу він збігається з рів­нем, починаючи з якого щезає річна амплітуда температури ґрунту. Глибина його залежить від температуропровідності ґрунту та амплітуди температур на його поверхні. В Україні вона становить від 10 до 17-20 м. Для круговороту органічної речовини за нижню межу геосистеми береться межа між геогоризонтами, які охоплюються процесами гуміфікації, та де такі процеси вже не відбуваються. Здебільшого вона знаходиться у верхньому шарі ґрунтоутворюючої породи або між нею та материнською породою, хоч в окремих геосистемах коріння рослин може сягати і глибших шарів, а деякі гризуни та дощові черви (не кажучи вже про мікроорганізми) здатні проживати на глибинах 6-8 м і більше.