Климатическая зональность и компоненты ландшафта

Вид материала

Лекция

Содержание 2. Возраст и инерция ландшафтов 3. Секторность и системы ландшафтных зон 11-1­слабо и умеренно континентальные переходные, IV

Подобный материал:

• Климатическая доктрина России Комментарии wwf, 751.17kb.
• «Минералогия и геохимия ландшафта горнорудных территорий», 62.86kb.
• Биологическая характеристика генофонда субпопуляций медоносных пчел и вертикальная, 598.54kb.
• Программа Заседания Наблюдательного Совета по проекту «Вода, природа и люди в исчезающем, 157.22kb.
• 9 анализ модели с мультипликативной компонентой:, 108.81kb.
• Лекция 5 2011, 116.78kb.
• Климатическая доктрина российской федерации, 1002.01kb.
• Цели: -называть и показывать наиболее крупные острова и архипелаги, 38.44kb.
•  - климатическая здравница общетерапевтического профиля, 430.53kb.
• Ь для описания различных компонентов ландшафта, но, к сожалению, вряд ли с помощью, 569.13kb.

Лекция 4 -2010

Климатическая зональность и компоненты ландшафта


1. Глубина проникновения ландшафтообразующих факторов.


Итак, мы выяснили, что ландшафты Земли определяются климатом. Климат же не что иное, как количественное соотношение тепла и влаги. При этом тепло и влага взимозависимы. Количество тепла зависит от количества поступающей солнечной энергии, но и не только. Температурные условия данного ландшафта определяются еще и количеством влаги в атмосфере данного ландшафта. А оно зависит от многих иных причин. Влага же служит своего рода коллектором накопителем тепла, обладая большой теплоемкостью, кроме того и регулятором, снижая температурные суточные и сезонные контрасты.. Вот почему мы различаем морской и континентальный климаты, видя разницу между ними именно в различии температурных контрастов вследствие разной степени влажности. То и другое зависит, прежде всего, от широты местности, но и не только. Но как бы важным не был этот фактор ландшафтообразования - он не единственный. Не менее важное значение имеет рельеф или гипсометрия земной поверхности, наличие на ней таких азональных факторов как континентов и океанов. Ориентировка мегаформ рельефа часто не совпадает с широтной и тогда азональный фактор ландшафтообразования., в зависимости от абсолютных отметок может быть и доминирующим. На увлажнение оказывают влияние рельеф любого масштаба, так как он определяет направленность водного стока. Крупные формы рельефа определяют и распределение воздушных потоков, а следовательно и распределение атмосферной влаги.

Климатическая неоднородность находит отражение на всех других ландшафтообразующих явлениях: в процессах стока и гидрологическом режиме, в процессах заболачивания и формирования грунтовых вод, образования коры выветривания и почв, в миграции химических элементов, в процессах седиментации и образовании определенных биоценозов. При этом надо учитывать и обратные связи. Например обширные площади тропических лесов заметно определяют климатические особенности этой ландшафтной зоны. А некоторые историки утверждают, что пустыня Сахара, это в значительной мере плод многотысячелетней деятельности древних земледельцев, что на мой взгляд вряд ли, но кто знает?

Климатическая зональность отчетливо проявляется не только на поверхности материков, но например, в поверхностной толще океана, даже на океаническом ложе она косвенно проявляется в характере донных илов, имеющих преимущественно органическое происхождение. Например кремнистые диатомовые илы характерных для холодных широт, а карбонатные для теплых.

Однородный состав и большая подвижность воздуха нижних слоев атмосферы способствуют сглаживанию зональных различий в атмосфере, но свойства всей тропосферы можно считать зональными, поскольку они формируются под воздействием подстилающей поверхности суши и океанов.

В строении земной коры сочетаются азональные и зональ­ные черты. Если изверженные породы имеют безусловно азональное происхождение, то осадочная толща формируется под непосред­ственным влиянием климата, почвообразования, стока, органическо­го мира и не может не носить на себе печати зональности. Известный специалист в области литогенеза (осадкообразования) Н. М. Стра­хов показал, что на всем протяжении геологической истории осадко­образование неодинаково протекало в разных зонах. Например, в арктических и антарктических условиях накапливается обломоч­ный несортированный материал (морена); в пустынях красноцветные обломочные толщи и соли; в гумидных зонах литогенез особенно разнообразен, при­чем он неодинаково протекает в условиях холодного, умеренного, субтропического и экваториального климата (достаточно, например, напомнить о торфообразовании в тайге).

Благодаря проникновению воздуха и воды по трещинам горных пород, а также через отложение горных пород, в которых аккумули­руется солнечная энергия, косвенные следствия зональности прони­кают на значительную глубину в литосферу. Исследования Н. И. Толстихина показали, что зональность обнаруживается в свой­ствах глубоко залегающих артезианских вод. Прежде всего, это выражается в изменении их температуры и минерализации по широте:

Горизонты пресных вод встречаются только в зонах избыточного и достаточного увлажнения и могут достигать там мощности 200­ - 300 м и даже 500 м, В зонах сухого климата они отсутствуют или имеют незначительную мощность. Все это свидетельствует о том, что воды глубоких (1000 м и более) толщ литосферы связаны через питание и испарение с процессами, происходящими на ее поверхности.

2. Возраст и инерция ландшафтов

Ландшафтную неоднородность земной поверхности нельзя рассматривать как некий простой отпечаток современного климата. Зоны не возникают и не исчезают мгновенно, они имеют свой возраст и свою историю. Они существовали на Земле, очевидно, всегда, но современные зоны не имеют ничего общего с зонами архея или палеозоя. Современная зональная структура складывалась в основ­ном в кайнозое. Наибольшей древностью отличается экваториальная зона, которая существовала на той же территории уже, во всяком случае, до начала неогена. С приближением к полюсам картина зональности становится все менее стабильной. Зоны умеренных и полярных широт претерпели сильные преобразования на протяже­нии неогена и четвертичного периода. Основные изменения их развития связываются с периодическими аридизацией и похолоданием.

Как извест­но, процессы оледенения имели колебательный характер; ледниковые эпохи сменялись межледниковьями. В эпоху своего максимального развития ледниковые зоны в обоих полушариях охватывали значительные площади (в настоящее время - 14 млн. км2). Это сопровождалось широтным смещениями границ других зон, которые измерялись тысячами кило­метров. Ритмические смещения зон в умеренных и высоких широтах продолжаются и в послеледниковое время. В частности, был, по крайней мере, один период, когда таежная зона местами продвину­лась до северной окраины Евразии (первичная зона тайги возникла в Сибири в миоцене или плиоцене). Зона тундры в современных границах существует только в последние тысячелетия.

Основной непосредственной причиной смещения зон служат мак­роклиматические изменения, которые, в свою очередь, могут быть связаны с астрономическими факторами (колебания солнечной ак­тивности, изменение положения оси вращения Земли, изменчивость приливообразующей силы в результате взаимного перемещения тел в системе Земля - Луна - Солнце), катастрофические проявления тектоно-магматическо активности с выбросами в атмосферу огромных масс пыли, как например это имело место в 17 веке в Южной Америке, а нашло отражение в резком похолодании в Европе, трехгодичном неурожае и в смутном времени в России. Вслед за климатом должны перестраиваться другие компоненты геосистем, но вследствие прису­щей каждому из них своей степени инерционности, изменения компонентов происходят с разной скоростью. Еще Л. С. Берг указывал, что растительность и почвы не поспевают за изменениями климата. Поэтому на территории «новой» климатической зоны в течение более или менее длительного времени могут сохраняться реликтовые почвы и растительные со­общества (например, степные реликты в современной тайге).

Наибольшей инерцией отличаются самые консервативные компо­ненты ландшафта - это рельеф и особенности геологического строения. Формы рельефа и горные породы, созданные при иных зональных условиях, также входят в новую зону в качестве реликтов. Так, ледниковые формы рельефа в современной тайге достались ей «в на­следство» от некогда бывшей здесь ледяной зоны. Еще долговечнее горные породы - они могут сохраняться на протяжении многих миллионов лет. Вот почему, глядя на геологическую карту, мы никакой зональности не обнаружим, но если геологическую карту расчленить по отдельным возрастным «слоям», получится иная картина: для каждой конкретной геологической эпохи можно восста­новить картину зон того времени, и каждой зоне будут присущи свои типы осадочных пород, ибо в одно и то же время в разных зонах могли откладываться и каменная соль, и каменный уголь, и леднико­вые наносы, и красноцветные отложения пустынь. Такие карты в геологии называются палеофациальными или палеогеографическими, по сути это будут карты древних ландшафтов.


3. Секторность и системы ландшафтных зон


Еще В. В. Докучаев не мыслил себе природные зоны в виде идеально правильных полос, ограниченных параллелями. Он гово­рил, что природа не геометрия и зональность - это лишь схема. Впоследствии, по мере более подробного исследования ландшафтных зон, обнаружилось, что они далеко не всегда имеют вид сплошных полос и нередко разорваны; одни зоны (например, широколиственных лесов) развиты только в периферических частях материков, другие (например, пустыни, степи), напротив, тяготеют к их внутренним районам; границы зон местами приобретают направление, близкое к меридиональному (например Север. и Южная Америки). Наконец, в пределах одной и той же широтной зоны могут наблюдаться большие физико-географические контрасты (сравните, например, тайгу в Западной и Восточной Сибири), а в горах широтные зоны как будто вовсе исчезают: вместо них появляются зоны вертикальные (или высотные пояса).

В природе одновременно действует много законов. Широтная зональность - не единственная географическая законо­мерность и только ею невозможно объяснить всю сложную природу физико-географической дифференциации.

В основе нарушения широтной зональности лежит проявление внутренней энергии Земли. Самое главное ее выражение состоит в делении земной поверхности на материковые выступы и океаниче­ские впадины, т. е. на сушу и Мировой океан. Суша занимает 29% поверхности, а океаны - 71 %, причем материки сосредоточены большей частью в северном (<<материковом») полу­шарии. В этом состоит одно из главных проявлений асимметрии географической оболочки. В соответствии с большей материковостью северного полушария ландшафтные зоны суши выражены в нем полнее и типичнее, чем в южном.

В силу различия физических свойств твердой поверхности и во­дной толщи (различная теплоемкость и отражающая способность, неограниченные запасы воды и интенсивный теплообмен в океане) над ними происходит различный нагрев воздуха и вертикальная конвекция, отсюда перепады давлений и разные направления воздушных масс континенталь­ных и морских. Возникают муссоны, мощные воздушные потоки, которые летом устремляются с океана на более нагретую сушу, а зимой - в обратном направлении. В РФ они проявляются на Дальнем Востоке. Они накладывается на общую (зональную - пассатную) циркуляцию атмосферы и сильно ее усложняет.

Положение территории в системе континентально-океанической циркуляции атмосферы становится одним из важ­ных факторов ландшафтной дифференциации. По мере удаления от океана в глубь материка, как правило, уменьшается влияние морских воздушных масс, возрастает континенталь­ность климата, уменьшается количество осадков.

Дополнительным фактором перераспределения тепла являются морские течения, вызванные как общей цирку­ляцией атмосферы, так и расположе­нием материков и их конфигурацией. Там, где проходят холодные течения, поверхность океана ежегодно теряет до 2500 МДж/м2 и более тепла, что превышает или равноценно затратам тепла на испарение. В умеренных широтах Атлантического океана за счет теплого течения Гольфстрима поверхность океана наоборот дополнительно получает более 1000, а местами более 3000 Мдж/м2. Через циркуляцию атмосферы морские течения оказывают сильное влияние на температурные условия и увлажнение прилегающих частей континентов (в частно­сти, холодные течения не только понижают температуру воздуха, но усугубляют сухость климата, что особенно ярко выражено в сферах влияния Перуанского, Бенгельского, Калифорнийского течений). Гольфстрим определяет мягкий климат Европы.

Температурный эффект континентально-океанического переноса воздушных масс особенно резко выражен зимой, когда воздух над сушей сильно выхолаживается становиться плотным и над материками возникают сезонные максимумы давления. В это время приокеанические районы, подверженные вторжениям морских воздушных масс (главным образом западная периферия материков в поясе западного переноса), значительно теплее внутриконтинентальных территорий. Так, разница между средними январскими температурами западной Скандинавии и внут­ригорных впадин Северо-Востока Сибири, лежащих на одной па­раллели, достигает 47⁰ С Летом в глубине материка теплее, но различие не так велико; например, в Центральной Якутии на 4-5⁰ С теплее, чем на западном побережье Скандинавии.

Обобщенное представление о степени океанического влияния на температурный режим материков дают показатели континентально­сти климата. Существуют различные способы количественного выра­жения континентальности. Наиболее удачный показатель предложил Н. Н. Иванов в 1959 г. Этот показатель рассчитывается по формуле

К = Аг + Ас + 0,25 До 100

0.36q + 14

Весь диапазон континентальности где К - континентальность в процентах от средней планетарной величины (которая принята за 100 %); Аг - годовая амплитуда температуры воздуха; Ас - суточная амплитуда температуры возду­ха; До - недостаток относительной влажности воздуха в самый сухой месяц; q - широта пункта.

Континентальность климата К%

1. Крайне океаннческнй менее 48

2. Океаннческнй 48-56

3. Умеренно-океаннческий 57-68

4. Морской 69-82

5. Слабо-морской 83-100

6. Слабо-контннентальный 100-121

7. Умеренно-контннентальный 121-146

8. Контннентальный 147-177

9. Резко континентальный 178-214

10. Крайне континентальный более 214

На схеме обобщенного континента (рис. 1) пояса континен­тальности климата располагаются в виде концентрических полос неправильной формы вокруг крайне континентальных ядер - большего на севере и меньшего на юге.





Рис 1 Пояса континентальности на обобщенном континенте


По мере продвижения в глубь суши морские воздушные массы теряют влагу, оставляя большую часть ее на периферии материков, в осо­бенности на обращенных к океану склонах горных хребтов. В пре­делах тайги наблюдаются 3-4-кратные различия в количестве осадков между приатлантическими и внутриматериковыми ланд­шафтами. Еще контрастнее ситуация в субтропических и тропических широтах: обильные муссонные осадки на востоке Ераазии, Африки и крайняя сухость в центральных и западных областях Африки, подвержен­ных воздействию континентального пассата (ветра за счет широтной зональности от30⁰ широты, где максимальное давление, направление которых отклоняется силами Кориолиса).

Кроме тепла и влаги с воздушными потоками из океана на сушу поступают различные соли, что служит важнейшей причиной засоления многих аридных областей. Ландшафтно-географические следствия континентально-океанической циркуляции воздушных масс чрезвычайно многообразны. Уже давно было замечено, что по мере удаления от океанических побережий в глубь материков происходит закономерная смена рас­тительных сообществ, животного населения, почвенных типов. В. Л. Комаров в 1921 г. назвал это явление меридиональной зональ­ностью. В настоящее время принят термин секторность. Сектор­ность - такая же всеобщая географическая закономерность, как и зональность. Между ними заметна некоторая аналогия. Однако если в широтно-зональной смене природных явлений важную роль играют как теплообеспеченность, так и увлажнение, то главным фактором секторности служит увлажнение, а запасы тепла изменяют­ся по долготе не столь существенно, хотя и эти изменения играют определенную роль в дифференциации физико-географических про­цессов. В.Л. Комаров считал, что следует различать на материках три «меридиональные зоны» - западную, центральную и восточную. При более внима­тельном изучении секторности оказалось, что в разных широтных поясах она выражена неодинаково (рис.). Наиболее полный спектр сектор­ных переходов наблюдается в умеренных широтах Евразии, что обусловлено огромной протяженностью суши (почти на 200⁰ по долготе) и особенностями циркуляции атмосферы. Благодаря посто­янному притоку океанических воздушных масс на западе, господству континентального воздуха в Восточной Сибири и Центральной Азии и муссонной циркуляции на восточной периферии материка здесь хорошо выражены три основных долготных сектора. Однако в силу наличия как бы ступенчатых переходов между ними намечается несколько отчетливых промежуточных секторов, так что общее число секторов составляет не менее семи . В тропическом поясе пассатов, где господствуют ветры с восточной составляю­щей, пустыни простираются от центра материка вплоть до западных побережий (Сахара) и влажный западный приокеанический сектор выпадает. Только на восточной окраине суши благодаря муссонам появляются лесные ландшафты. Таким образом, секторная структура тропиче­ского пояса резко асимметрична и контрастна. Кроме двух основных секторов можно выделить промежуточный континентальный сектор с преобладанием саванновых ландшафтов.

В субтропических широтах секторная дифференциация имеет переходный характер. В субэква­ториальных и экваториальных широтах секторность выражена сла­бее, но отнюдь не исчезает. Для экваториальной зоны характерен слабый горизонтальный перенос воздушных масс; благодаря мощной конвекции над сушей выпадают обильные осадки. Однако и здесь имеются области с пониженным увлажнением и повышенной конти­нентальностью климата (например это Восточная Африка).

В полярных областях секторные физико-географические разли­чия мало проявляются вследствие господства довольно однородных воздушных масс, низких температур и избыточного увлажнения. Между зональностью и секторностью существуют сложные со­отношения и в определенной степени взаимообусловленность. Было бы неверным трактовать секторность как просто долготную диффе­ренциацию. Дело в том, что континентально-океанический обмен воздушных масс может иметь не только долготную, но и широтную (или субширотную) направленность. В тех случаях, когда морские воздушные массы поступают на сушу с севера или с юга, климатический эффект секторности накладывается на эффект широтной зональности, усиливая или ослабляя скорость смен ландшафтов и их размеры по широте. .Так, охлаждающее действие Северного Ледовитого океана выра­жается в сильном понижении летних температур на северной окраи­не Евразии и Северной Америки. Широтный температурный градиент в пределах тундры в 10-20 раз выше, чем в пределах тайги, летние изотермы располагаются почти параллельно береговой линии, да и сама южная граница тундры в общих чертах повторяет очертания северных побережий материка. Это говорит о том, что хотя тундра ­явление бесспорно зональное, ее южные пределы (как и северная граница тайги) в значительной мере обусловлены влиянием холодно­го океана. Иная картина наблюдается на юго-востоке Азии, где пассат с Индийского океана, по существу превращаясь летом в океаниче­ский муссон, проникает далеко к северу от экватора и приносит теплый и влажный воздух, который оттесняет тропические пустыни и вызывает продвижение к северу влажных тропических лесов и саванн.

Чаще, однако, секторная дифференциация направлена именно поперек широтных ландшафтных зон. Следствием этого обстоятельства является то, что каждая зона претерпевает более или менее существенные трансформации при переходе из одного сектора в другой. Примером может служить таежная зона Евразии, которая представлена специфическими «от­резками» в умеренно-континентальном Восточно-Европейском секто­ре, типично континентальном Западно-Сибирском, крайне континен­тальном Восточно-Сибирском и т. д. Другой пример – лесостепная зона в Восточно-Европейском и Западно-Сибирском секторах.

Для многих зон границы секторов оказываются и вовсе непреодолимыми барьерами, так что их распространение ограничено строго опреде­ленными секторами, например субтропическая влажнолесная зона приурочена к Восточно-Азиатскому муссонному сектору, а зоны пустынь не выходят за пределы резко континентальных секторов. Ландшафтные зоны остаются непрерывными в тех случаях, когда на протяжении определенной широтной полосы сохраняются одно­типные условия теплообеспеченности и увлажнения или в противном случае становятся прерывистыми. Примером может служить «цепочка» субтропических зон, вытянутых приблизительно между 30 и 40⁰ с. ш.: средиземноморская, западный отрезок субтропической семиаридной переходной зоны (с лесостеп­ными, степными, полупустынными ландшафтами), субтропическая пустынная, восточный отрезок семиаридной переходной зоны и суб­тропическая влажнолесная зона (см. рис.).

Поскольку протяженность секторов по долготе в ряде случаев накладывает ограничения на распространение ландшафтных зон, такие зоны оказываются «укороченными», вплоть до того, «дли­на» (т. е. долготная протяженность) оказывается у них короче «ширины» (широтной протяженности). Хрестоматийный пример - ­степная зона Северной Америки, о которой нередко говорят как о «меридиональной зоне». В действительности это, конечно, «нор­мальная» широтная зона, но она стеснена на западе и на востоке границами внутриматерикового сектора (а на западе еще и горным барьером

Подытоживая сказанное о взаимоотношениях между зонально­стью и секторностью, следует признать наличие не одной, а несколь­ких систем ландшафтных зон Прежде всего, разли­чаются ряды континентальные и приокеанические. Первым присущи зоны пустынь разных поясов, полупустынь, степей; в других зонах наблюдаются черты сухости и континентальности (таежной зоне здесь свойственны крайне суровая зима, развитие многолетней мер­злоты, светлохвойных лиственничных лесов, признаки остепнения). Для приокеанических рядов типичны лесные ландшафты разных широтных поясов. При этом западный и восточный ряды существенно различаются между собой.

Так, в умеренно-континенталь­ный сектор Восточной Европы, где расположена Русская равнина, с запада заходят, постепенно сужаясь, подтаежная и широколи­ственнолесная зоны (последняя выклинивается на Урале), а с восто­ка - зоны лесостепи, степи и полупустыни, присущие континенталь­ным секторам и постепенно сходящие на нет в западном

В качестве общей закономерности следует отметить усиление активности природных процессов с увеличением увлажнения и ос­лабление - с его уменьшением на фоне возрастающей по направле­нию к экватору теплообеспеченности. Хорошим показателем этой закономерности может служить широтная кривая биологической продуктивности. Для нее типичны два максимума­ главный на экваторе и второстепенный в умеренных широтах - и резкий минимум в тропиках. Такой ход процессов хорошо прослеживается в приатлантической и континентальной системах зональности (в по­следней местами проявляется небольшая третья, субтропическая, волна повышенной интенсивности). В восточном приокеаническом ряду, где повсеместно нет недостатка во влаге, интенсивность фун­кционирования геосистем довольно плавно растет от полюса к эква­тору, не обнаруживая каких-либо ритмов.



Рис.2 Схема зонального и секторного деления суши на обобщенном континенте

Секторы: 1- западные приокеанические, 11- восточные приокеанические, 11-1­слабо и умеренно континентальные переходные, IV - континентальные типичные, V - резко и крайне континентальные. Ландшафтные зоны: 1- лесотундровая, 2 – приокеаннческая лесо-луговая, 3 - суббореальная широколиственно-лесная, 4 - влажносубтропическая лесная, 5 - средиземноморская, 6 – субтропическая степная и лесостепная, 7 - влажнотропическая и субэкваториальная лесная, 8- ­степная и полупустынная умеренного пояса южного полушария, 9 – влажнолесная умеренного пояса южного полушария. Сплошные линни - границы зон, пунктир ­границы секторов