Географический цикл , или цикл эрозии , представляет собой идеализированную модель , объясняющую развитие рельефа в ландшафтах . [1] Модель начинается с эрозии , которая следует за поднятием земли над базовым уровнем , и заканчивается, если позволяют условия, образованием пенеплена . [ 1] Ландшафты, которые демонстрируют признаки более чем одного цикла эрозии, называются «полициклическими». [1] Цикл эрозии и некоторые связанные с ним концепции, несмотря на свою популярность, стали предметом большой критики.
Уильям Моррис Дэвис , создатель модели, разделил ее на стадии, переход которых постепенен, подобно человеческой жизни, то есть стадия молодости, зрелая стадия и старая стадия. [2] Модель начинается с приподнятого состояния ландшафта. [3] Затем Дэвис определил молодую стадию, где речной врез или вертикальная эрозия являются доминирующим процессом, формирующим ландшафт. Во время молодой стадии высоты различия между возвышенностями и днищами долин быстро увеличиваются. За молодой стадией следует зрелая стадия, на которой различия в высоте между днищами долин и возвышенностями достигают своего максимума. На зрелой стадии снижение склона становится более важным явлением, поскольку доминирует боковая эрозия, [4] и возвышенности теряют высоту быстрее, чем реки врезаются, эффективно уменьшая рельеф. На самой последней стадии эрозия действовала так долго, что ландшафт, несмотря на свою первоначальную высоту, превращается в холмистую низменность . Этот ландшафт низкого рельефа называется пенепленом и может содержать остаточные высоты, выделяющиеся из общего уровня. Пенеплен может быть поднят, что запускает второй цикл эрозии. [5]
Дэвис признал, что полный цикл был особым случаем и что начальный подъем не обязательно был быстрым или сопровождался длительным периодом покоя. Однако, как указал Вальтер Пенк , Дэвис и его последователи обычно использовали подход быстрого подъема и покоя для объяснения ландшафтов. [6] Это означает, что модель, как ее понимает большинство, предполагает быстрый и эпизодический тектонический подъем. [7] Еще одной характеристикой модели является то, что склоны развиваются путем снижения, причем изначально крутые склоны, изношенные эрозией, образуют последовательно более пологие склоны. [7] [A] Слабые стороны модели в том, что она в основном теоретическая и дедуктивная по своей природе и не учитывает сложность тектонических движений или изменения климата . Природа поверхностных процессов также плохо представлена моделью. [7] Модель в ее первоначальном виде предназначена для объяснения развития рельефа в умеренных ландшафтах , в которых эрозия под действием текущей воды, как предполагается, имеет первостепенное значение. [5] [7] Тем не менее, цикл эрозии был расширен, с изменениями, на засушливые , полузасушливые , саванны , сельвы , ледниковые , прибрежные , карстовые и перигляциальные области. [7] [10] В 1950 году Луи К. Пельтье утверждал, что цикл эрозии в морском и бореальном климате был единственным, который не был описан подробно. [10]
Были некоторые идеи о циклической эрозии в греко-римском мире , а затем в исламском мире и Европе в Средние века . Однако непосредственное влияние Уильяма Морриса Дэвиса , создателя модели цикла эрозии, оказали американские исследователи 19 века. Окончание Гражданской войны в США (1861–1865) привело к возобновлению исследований западной части Соединенных Штатов. Три исследователя, Джон Уэсли Пауэлл , Кларенс Эдвард Даттон и Гроув Карл Гилберт , писали о геоморфологии и геологии ландшафтов, с которыми они столкнулись. Именно из этих работ Дэвис заимствовал многие концепции, используемые для построения модели. [18] [C]
Утверждалось, что на Дэвиса также оказали влияние идеи из области биологии , особенно неоламаркистская мысль, которая была распространена в Соединенных Штатах в конце 19-го века. Считается, что Дэвис получил часть этого неоламаркистского влияния от своего наставника Натаниэля Шалера . Другие биологические теории, которые могли сформировать цикл эрозии, - это теории ортогенеза и рекапитуляции, обе из которых связаны с неоламаркизмом. Теория эволюции Дарвина оказала меньшее влияние по сравнению с неоламаркизмом. Влияние этих идей можно проследить в использовании в моделях концепции «эволюции», а не «изменения», подразумевающей предсказуемое направление изменения ландшафта и рельефа. [19] Утверждалось, что «Дэвис сознательно применял дарвинизм к ландшафту». [20]
Дэвис задумал модель цикла эрозии в 1880-х годах, изучая Аппалачи в Пенсильвании и Вирджинии . [18] [20] Дэвис впервые подробно записал теорию цикла эрозии в 1889 году. [20] Более полно разработанная к 1900 году, она получила широкое признание, но так и не была общепринятой. [1] [7] Первоначальный энтузиазм и сила модели цикла эрозии объяснялись различными причинами. Во-первых, модель предоставила основу для изучения областей и эпох в истории Земли, где эрозия является доминирующим процессом. Во-вторых, модель хорошо вписывалась в великую эволюционную мысль, возникшую в 19 веке с теорией эволюции Дарвина . [21] Наконец, некоторую популярность можно приписать ясному стилю письма Дэвиса. Модель достигла своей наибольшей популярности в период 1900–39 годов, когда были опубликованы многочисленные исследования по хронологии денудации, основанные на модели. В этих исследованиях обычно определялось от двух до пяти циклов эрозии. Подход к денудационной хронологии с моделью цикла эрозии утратил популярность с 1930-х годов. [21] Возможно, это произошло потому, что этот подход не давал никаких непредвиденных идей. Все большее число геоморфологов начали изучать процессы, происходящие в настоящем, а не в прошлом, как это делалось с моделью цикла эрозии. Эти геоморфологи процессов вскоре поняли, что некоторые из их наблюдений противоречат модели Дэвиса. Другие геоморфологи отвернулись от цикла эрозии, чтобы вместо этого работать над климатической или тектонической геоморфологией . [21]
Модель быстро распространилась. В 1901 году Ганс Ройш использовал ее для объяснения волнистого плато южной Норвегии. [22] [23] Под сильным влиянием Дэвиса Вальтер Врак перешел к изучению рельефа северных Скандинавских гор , описав среди прочего поверхность Борсу . [24] Первое исследование топографии Китая с использованием этой модели было опубликовано в 1907 году Б. Уиллисом и его коллегами. [25] Идея цикла эрозии была распространена среди студентов колледжей и университетов с помощью серии учебников, опубликованных в 1890-х и 1900-х годах. [20] По словам Шелдона Джадсона, вплоть до Второй мировой войны отчеты по региональной геологии , как правило, включали краткие упоминания о локальном цикле эрозии и пенепланизации . [20]
Хотя модель была поначалу широко принята среди англосаксонских ученых [7] , в континентальной Европе она встретила некоторое сопротивление со стороны немецких ученых Альбрехта и Вальтера Пенков , Зигфрида Пассарге и Альфреда Геттнера, которые выделялись как ранние противники модели. [26] Несмотря на усилия Дэвиса, которые включали перевод его работы на немецкий язык, работу приглашенным профессором в Берлине и поездки по большей части Европы, цикл эрозии так и не укоренился прочно в Германии. [18] Вальтер Пенк стал создателем альтернативной модели со своим собственным набором принципов. Идеи Вальтера были опубликованы посмертно в 1924 году его отцом, Альбрехтом. В модели Вальтера рельеф формируется как функция скорости денудации/поднятия. [18] Дэвис, друг отца Вальтера, [27] критиковал новую модель Вальтера. Обзор Дэвисом второй публикации Вальтера Пенка по этой теме оставил искаженное представление об идеях Пенка среди более поздних исследователей. Это произошло потому, что Дэвис неправильно понял и неправильно перевел части статьи, поэтому Дэвис не является адекватным критиком работы Пенка. [28]
Во Франции теория цикла эрозии была впервые распространена Альбером де Лаппарентом . В целом ее восприятие во Франции было неоднозначным: Эмиль Ог уделял ей ограниченное внимание, а Поль Видаль де Ла Блаш принимал ее безоговорочно. [29] Другими известными французскими географами, на которых повлияли идеи Дэвиса о цикле эрозии, были Эммануэль де Мартонн и Анри Болиг. [29] Геоморфология во Франции развилась в две школы: одна была основана на географах, которые приняли идеи Дэвиса, а другая — на инженерной геологии со связями с гидравликой и горным делом . [29]
В 1960 году геоморфолог Шелдон Джадсон отметил, что американские географы в значительной степени отказались от этой концепции и перешли к изучению ландшафта и форм рельефа с точки зрения процесса и статистики . [20] Однако Эйдзю Яцу высказал мнение, что, несмотря на намерение многих геоморфологов отказаться от идей Дэвиса после Второй мировой войны, многие в конечном итоге вернулись к ним с некоторыми изменениями. [31]
Альтернативная теория цикла была предложена Лестером Чарльзом Кингом в 1960-х годах. [1] Хотя идеи Кинга были попыткой опровергнуть цикл эрозии Дэвиса, они сами по себе имели циклическую природу и способствовали возникновению волны критики в 1960-х годах как против его моделей, так и против моделей Дэвиса. [7] [32] Эта критика была названа «нападками на Дэвиса» Клиффом Олье и представляет собой для Олье насмешку над циклическими теориями в геоморфологии без предложения какой-либо альтернативной модели. [32] Поскольку идеи Дэвиса были дискредитированы, другие области исследований, такие как климатическая геоморфология , подверглись нападкам из-за их предполагаемой связи с ней. [33]
Критике подвергались понятия времени, подъема, уклона и эволюции плотности дренажа в цикле эрозии. [21] Кроме того, была поставлена под сомнение обоснованность некоторых целых концепций, связанных с циклом эрозии, включая уклон потока , [21] уклон , [D] базовый уровень [21] и, прежде всего, пенеплены . [21] [E]
В 1971 году геоморфолог Рональд Флемал резюмировал ситуацию следующим образом: [21]
Несмотря на значительную критику, модель цикла эрозии осталась частью науки геоморфологии . [ 36] Модель или теория никогда не была доказана неверной, [36] но и не была доказана. [37] Присущие модели трудности вместо этого заставили геоморфологические исследования продвигаться в других направлениях. [36] В отличие от ее спорного статуса в геоморфологии, модель цикла эрозии является распространенным подходом, используемым для установления хронологий денудации , и, таким образом, является важной концепцией в науке исторической геологии . [38] Признавая ее недостатки, современные геоморфологи Эндрю Гуди и Карна Лидмар-Бергстрём похвалили ее за ее элегантность и педагогическую ценность соответственно. [1] [7] В 2007 году Энтони Орм в своей работе оценил следующее: [18]