Восхождение в горах и наука
| Вид материала | Документы |
- Суфии: Восхождение к истине, 8659.66kb.
- Лечение кожных заболеваний в турции. Кангал, сивас рай в горах, 235.02kb.
- Модификационная изменчивость, 42.1kb.
- План. Оборона в городе (населённом пункте) Оборона в горах, 67.97kb.
- Третий Всероссийский конкурс социальных рисунков-плакатов «Не укради!» Второй Всероссийский, 14981.7kb.
- О т ч ё т о работе учебно-тренировочных сборов (утс) Федерации альпинизма России (фар), 70.62kb.
- Название тура, 142.75kb.
- 50 – летию комплекса дворца на воробьёвых горах посвящаетс, 249.93kb.
- "Алия́"( буквально «подъём», «восхождение», «возвышение») репатриация евреев в Израиль,, 122.66kb.
- Четыре периода года (весна, лето, осень и зима), характеризующиеся определенными средними, 40.73kb.
О
пыт и практикаА. ХРГИАН
МОЛНИЯ В ГОРАХ
Среди объективных опасностей, с которыми альпинист может встретиться в горах, немалое значение имеет разряд молнии, подстерегающий его либо на вершине, либо на гребне — как раз на тех участках маршрута, которые обычно выбирают как наиболее безопасные для подъема. Число альпинистов, пострадавших от молнии, в общем невелико, но, очевидно, оно могло быть еще меньше, если бы они лучше представляли себе и свойства молнии, и те пути, которые она избирает.
По мере того как с годами число альпийских экспедиций и групп везде возрастает и они все чаще проникают в далекие полярные и тропические горные страны, вопрос о том, сколь опасна молния в тех или иных районах Земли и на различных участках горных маршрутов, становится все более актуальным. Так, например, есть сведения, что в горных районах Индонезии число грозовых дней может достигать 320 в году. Нет сомнения, что, очевидно, привлекающие сейчас внимание альпинистов вершины Индонезии или, например, Новой Гвинеи могут оказаться чрезвычайно опасны в отношении молнии.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О МОЛНИИ
Молния — сильный и очень кратковременный электрический разряд между облаком и землей (или между двумя облаками), состоящий из нескольких отдельных ударов. В каждом из них, за время в несколько микросекунд, протекает электрический ток в 5-20 килоампер, иногда до 110 килоампер. Длина канала молнии в среднем около 5 км, в отдельных случаях до 14 км — таково может быть расстояние между порождающей электрический заряд частью грозового облака и местом удара на Земле.
Между облаком, заряженным отрицательным зарядом, и землей, которая под ним заряжена положительно, молния возникает, когда разность потенциала — электрическое поле между ними — становится достаточно большой. Вначале проходит от облака вниз почти невидимый слабый разряд — «лидер» — со скоростью всего 150 км/сек, прокладывающий ионизованный путь для последующих ударов молнии. Этот путь — «канал» — имеет толщину всего в несколько миллиметров. По нему затем проходит основной, возвратный (от земли к облаку) удар, уже с большой скоростью, в среднем около 50 тыс. км/сек. За одну вспышку молнии, длящуюся несколько десятых секунды, может пройти несколько таких ударов (до 26), обычно все более и более слабых.
Первый «лидер» по дороге вниз часто ветвится, тогда и удары молний ветвятся, исходя из нескольких точек поверхности Земли и сливаясь вверху в один поток.
Для того чтобы возник такой разряд молнии, нужно, чтобы произошло разделение зарядов — появление большого положительного заряда в верхней части облака и отрицательного в нижней, ближайшей к Земле. Такое разделение происходит только в высоком грозовом облаке, внутри которого имеется сильное восходящее движение
воздуха. Если альпинист и не знает прогноза погоды, то может довольно легко проследить развитие и приближение грозового облака — большой клубящейся динамичной облачной массы с темным основанием и ярко-белой вершиной (на солнце), быстро развивающейся вверх. Когда на большой высоте из этой вершины выбрасываются во все стороны полосы более тонких и легких перистых облаков, из основного облака начинают выпадать осадки в виде хорошо видимых издали полос — дождь, снег или нередко снежная крупа. Этот момент отмечает как раз начало опасных электрических явлений. Именно приближение такого облака предвещает грозу, шквалистый ветер и молнии. Под таким облаком или иногда сбоку от него электрическое поле усиливается и может порождать молнии.
ГРОЗА
Для образования грозового облака необходимо, как сказано, развитие восходящих воздушных токов. Они возникают, например, днем над более нагретыми солнечными лучами склонами гор, по соседству с которыми находятся более холодные фирновые поля или просто склоны, находящиеся в тени, над освещенными скалистыми участками и т.п. Пересеченная местность поэтому всегда сравнительно благоприятна для развития таких гроз. Их называют «местными» или «тепловыми», и они обычно к ночи кончаются. Нередко грозовые облака развиваются и на холодных фронтах атмосферы, которые в свою очередь, как выражаются синоптики, «обостряются», приближаясь к горной стране. Эти так называемые фронтальные грозы, связанные с притоком холодного и неустойчивого воздуха, могут разражаться вечером и ночью и продолжаться сутками.
Очевидно, и грозовая активность, и вероятность разрядов молнии больше в горных районах по сравнению с равнинными. В то время, например, как в Одессе бывает в среднем в году 21 день с грозой, в Ессентуках — 25, в Тбилиси число их доходит до 37, а в Гудаури, близ Крестового перевала, — до 39. Еще больше их в Карпатах — до 50-55 в году. Замечательно, что в Высоких Татрах разряды молнии поражают более всего юго-западные, западные и северно-западные склоны гор, т.е. ту сторону, откуда приходят с холодными фронтами наиболее влажные и неустойчивые атлантические и полярные воздушные массы.
Еще значительнее нарастает число гроз в более высоких горных системах мира. Так, в Средней Азии грозовая активность резко увеличивается от степей Узбекистана и Южного Казахстана на юг. Она достигает максимума в горах Каракорума и Кашмира, в особенности весной. Лето здесь, наоборот, бедно грозами.
В Андах Южной Америки число дней с грозами в летний сезон (декабрь — февраль) возрастает от 10 дней в предгорьях до 80 в наиболее их высокой части, где, таким образом, гром гремит почти каждый день. Наблюдения аргентинской обсерватории Пилар показали, что наибольшее число грозовых разрядов возникает в двух очагах — в окрестностях вершин Аконкагуа (7035 м) и Охос-дель-Саладо (6870 м). Вероятность грозы тут наименьшая утром (около 8 часов) и возрастает к 14 часам, после чего она хотя и падает несколько, но остается значительной и вечером между 20 и 1 часом ночи. Поздние вечерние летние грозы, в особенности в более южном поясе широт, между 35 и 40°, характерны и для Кавказа, и еще более для Средней Азии, как показывает большая собранная в СССР статистика гроз.
Грозовая опасность наиболее сильна, конечно, в горах экваториальной зоны земного шара. Так, в Кении среднее число гроз доходит до 240 в году, а в Индонезии, как мы упоминали выше, до 320, так что практически там гремит гром после полудня каждый день.
Горные страны и области отличаются как повышенным числом грозовых дней, так и большим числом разрядов. В то время, как, например, в районе Ростова число разрядов порядка 200 на 100 кв. км в год, над Кавказом их число превосходит 500 в год на кв. км (в этом отношении повышенным числом разрядов выделяется и Урал). Если в разряде молнии следуют один за другим несколько ударов, то в горных условиях такие удары идут быстрее чем при грозе на равнинах — очевидно, заряд в облаке восстанавливается в горах скорее.
Горные грозы продолжительнее равнинных, и их средняя длительность доходит, например, в Грузии до 2,4 час. по сравнению с 2 час. на северо-западе нашей страны. Еще сильнее они различаются по интенсивности. Число разрядов, отмеченных в округе пика Терскол (3120 м) грозорегистратором за два летних месяца, достигало 10000 по сравнению с 2000 таких отметок в районе Ленинграда. Заметим, что в различных областях Азербайджана проведены наблюдения, которые показали, что число поражений молний увеличивается до высоты 1000-1500 м над ур. м., а выше снова убывает. Аналогично очень велико число разрядов и в южных Альпах, сравнительно менее высоких,— больше, чем в Центральных Альпах, возможно, из-за близости такого очага богатых грозами циклонов, каким является Генуэзский залив Средиземного моря. Южные Альпы — самая грозовая область Европы. Таким образом, простой зависимости гроз от высоты гор не существует.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ РАЗРЯДА
В обычном состоянии воздух — хороший изолятор, но под действием усиливающегося электрического поля он ионизуется и становится постепенно хорошим проводником. По мере усиления этого процесса, когда градиент потенциала достигает примерно 30000 вольт на см, происходит «пробой» — проскакивает искра, рождающая молнию.
Электрическое поле над горной страной, над которой проходит заряженное в своей нижней части отрицательным зарядом грозовое облако, довольно сложное. Градиент потенциала мал над долинами (Е.Р. Двали в Тбилиси доказала статистически, что в узких глубоких ущельях Закавказья грозы сравнительно редки) и гораздо сильнее над острыми вершинами и даже над отдельными выступающими скалами. Здесь и возникает сначала разряд — электричество стекает постепенно с вершин в виде так называемого тихого или коронного разряда, который в темноте светится голубоватым светом. Это явление в средние века получило название огней святого Эльма. Если заряженное облако приближается и поле усиливается, то может наступить пробой: сначала вверху, в облаке, затем ниже возникает «лидер», о котором мы говорили в начале статьи, а затем и главный удар молнии. В его довольно тонком канале температура достигает 15000-30000°, канал затем как бы взрывается и дает сильный раскатывающийся гром.
Как показали наблюдения, проведенные в Швейцарии, чаще всего происходит разряд между облаками, и реже между облаком и вершиной. Но именно этот последний вид разряда и важен для нас.
Такая цепь явлений — усиленная ионизация — коронный разряд — главный разряд, — конечно, вероятнее всего происходит у вершин и отдельных скал, которые как бы привлекают молнию. Менее выступающие части рельефа, впадины и т. п. не так опасны в отношении прямого удара.
Остроконечная вершина или гребень походит на громоотвод, и альпинист, по неосторожности не успевший спуститься с вершины при приближающейся грозе, может быть опасно поражен молнией. Но если он находится значительно ниже возвышенности или невдалеке от нее, он уже не может получить прямого удара молнии. Большую опасность представляют тогда токи, идущие по земле, о защите от которых речь будет идти дальше. Протяженность зоны защиты от прямого удара может быть оценена из имеющегося опыта применения громоотводов. Выступы должны превышать в 5-10 раз высоту защищаемого объекта, а последний не должен быть удален по горизонтали на расстояние, большее высоты этого выступа. Очень близко к нему находиться тоже нельзя, так как есть риск явиться причиной отклонения траектории разряда молнии. (У подножия 15-метрового выступа зона защиты приблизительно простирается на 2-15 м от его основания.)
В грозу, как правило, поражаются наиболее высокие точки местности, в том числе даже снежные вершины гор. В 1940-1941 гг. А.Э. Дольников установил на вершинах Кавказа на высотах от 3000 до 4360 м 17 молниеулав-ливателей, из них менее чем за год 13 зарегистрировали удары молнии. Практически все вершины опасны. Однако каждый раз место удара молнии зависит от взаимного положения заряженного облака и вершины. Если облако находится ниже вершины, то какая-то точка на ее склоне может вызвать разряд. Так, близ вершины Сан-Сальваторе в Швейцарии (высота 640 м) наблюдался в 1969 г. почти горизонтальный разряд длиной около 2 км между вершиной и облаком, причем «лидер» распространялся необычным образом — от вершины, а последующий главный удар — от облака к земле. В подобных редких случаях и более удаленные от вершины участки гребня могут привлечь молнию.
Близ выступающих скал по мере приближения грозового облака и нарастания разницы потенциалов в воздухе можно услышать характерный слабый треск или шорох, а в темноте можно увидеть голубоватое свечение — огни святого Эльма — на скалах, коньке палатки, на шапочках людей и пр. Неоднократно альпинисты наблюдали такие огни, даже если грозовое облако было еще очень далеко, порой даже при ясном небе.
Потрескивание или наличие коронного эффекта еще не указывает на большую вероятность разряда молнии, но должны рассматриваться как серьезное предупреждение, особенно если в окрестностях стали видны грозовые облака.
Следует помнить, что снег и лед — лучшие изоляторы, чем скалы, и на них вероятность разряда значительно меньше. Но и там следует соблюдать осторожность (при восхождении на Джаловчат в 1936 г. альпинисты пострадали от удара молнии, хотя вершина была покрыта метровым слоем снега).
Некоторые примеры. В августе 1949 г. группа альпинистов из лагеря «Накра» делала восхождение на Куар-маш (3721 м) и поставила свои палатки вечером на склоне несколько ниже вершины, близ небольшого скального выступа. Палатки были поставлены на ледорубах. Ночью разразилась гроза, во время которой у участников, находившихся вне палатки, светились волосы. В час ночи один из восходителей увидел из палатки, что между головками ледорубов проскакивают искры. Когда он высунул руку из палатки, чтобы отбросить ледорубы, блеснула молния, и он почувствовал удар. На руке остался ожог. В этом случае палатка несколько защищала участников от поражения молнией.
В 1950 г. группа В. и М. Борушко траверсировала Уллу-Тау-Чану. На участке между западной и центральной вершиной над ними разразилась гроза с сильным ветром и пургой. Выйти на гребень было невозможно из-за сильных грозовых разрядов. Внезапно в выступ на гребне, высотой всего несколько метров, в 50 м от группы, ударила сильная молния. Участники почувствовали довольно сильный электрический удар, в частности один из них почувствовал удар от левого локтя, которым он прикасался к скале, вниз по левой стороне туловища. После удара молнии с гребня обрушилась груда камней, и верхушка выступа оказалась разрушенной приблизительно на полтора метра. Участники, очевидно, были поражены земным током, распространявшимся от места удара молнии*.
ОПАСНОСТЬ МОЛНИИ ДЛЯ ЛЮДЕЙ
При ударе молнии последствия зависят от количества протекшего электрического заряда и от части тела, подвергнутой его действию. Как уже сказано, один удар молнии длится менее тысячной доли секунды. Ток в несколько ампер может проходить короткое время через тело, не причиняя того вреда, который может оказать, например, ток в сотые доли ампера во время длительного контакта с электропроводом. Тем не менее большая опасность таится в возможности нарушения током таких жизненно важных функций организма, как работа сердца и дыхание. Он вызывает судороги или вынужденные сокращения мышц, причем, в частности, сердце может нарушить свой ритм или остановиться. Воздействуя на головной и спинной мозг или на другие нервные центры, ток может вызвать потерю сознания или остановку дыхания. Сильный ток большей длительности может причинить вместе с тем глубокие ожоги.
Повреждения зависят и от пути прохождения тока по телу: ток относительно слабый, идущий, например, от руки к голове через сердце (как это было в группе Борушко), — очень опасен, но можно выдержать почти без последствий ток более сильный, проходящий от одной ноги к другой через стопы или от плеча к руке и т.д., в то время как сердце, головной и спинной мозг не поражаются.
Альпинист, попавший в грозу, может подвергнуться дополнительному риску: легкое сотрясение, которое не было бы опасным в других обстоятельствах, в горах приведет к потере контроля над телом, хотя бы и кратковременной, а потеря равновесия может повлечь за собой падение.
ФОРМЫ ПОРАЖЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАЗРЯДОМ
Прямое поражение молнией обычно угрожает альпинистам, находящимся на предвершинном гребне или в каком-либо незащищенном или возвышенном месте. Человеческое тело действует тогда как громоотвод и привлекает молнию. Этот случай почти всегда фатален.
Электростатическая индукция. Молния перераспределяет градиент потенциала в окружающих ее областях атмосферы, и это изменение также порождает токи в теле. Токи эти ощущаются в виде покалывания в пальцах ног или других точках контакта со скалами.
Земные токи, появляющиеся вблизи места удара молнии. С этим случаем люди, находящиеся в горах, сталкиваются наиболее часто. Чтобы защищаться от этих токов, нужно знать, что это за явление.
Как мы уже писали, разряду между облаком и землей предшествуют более слабые начальные разряды, называемые «лидерами», по пути которых затем проходит один или несколько основных ударов обычно от земли к облаку (хотя кажется, что молния распространяется сверху вниз). В промежуток времени между этими мощными ударами по каналу молний проходит ток более слабый (от 50 до 1000 ампер). На скале ток «ищет» путь наименьшего сопротивления. На крепких прочных скалах, особенно если они снаружи влажны, путь наименьшего сопротивления проходит в основном по их поверхности, с тенденцией скорее «перепрыгивать» мелкие углубления, чем следовать по их контуру. Пятна лишайников, сырые расщелины, земля и корни растений обладают меньшим сопротивлением, и, следовательно, большая часть тока последует именно по ним.
Там, где ток идет по поверхности скалы, между любыми двумя соседними точками этой поверхности существует разность потенциалов. Человек, касающийся телом этих двух точек, «предлагает» току путь более предпочтительный — с меньшим сопротивлением,— и по нему пройдет часть тока. Величина тока будет зависеть от относительной величины сопротивления скалы и участка тела, изоляции тела от скалы рукавицей, одеждой или другим материалом и, наконец, от расстояния между точками контакта тела со скалой. Чем дальше эти точки друг от друга, тем больше разность потенциалов и сильнее ток, проходящий по телу.
Человеческое тело имеет сопротивление порядка 100000 ом от руки к руке, когда кожа, которая создает большую часть сопротивления,— сухая. Сырость и загрязнение могут понизить сопротивление до 5000 ом и менее. Очевидно, быть в сухой одежде относительно безопаснее, чем в мокрой.
Опасность земных токов сильно уменьшается с расстоянием от точки удара молнии: около скальной прочной вершины градиент потенциала и плотность тока более высоки, чем в нижней части возвышенности; в 150 м ниже ее эффект в 10 раз слабее, чем в 15 м от вершины. При расстоянии менее 15 м значительно увеличивается шанс подвергнуться прямому удару молнии.
НЕКОТОРЫЕ МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ
1. При приближении грозы в горах необходимо избегать вершины или гребня, а также плоского ровного места, не защищенного от электрического разряда.
2. Если замечено приближение грозы, надо спуститься с вершины и удалиться на возможно большее расстояние от опасных мест гребня и от всех выступающих скал.
Мелкая осыпь неплохо изолирует и является хорошим убежищем, если над ней не нависают скалы.
3. Если гроза неизбежна, нужно искать спешно место, защищенное как от прямого удара, так и от земных токов. Склон или даже просто возвышение, доминирующее над всеми соседними, дает некоторую защиту от прямого удара.
От вертикальной скалы следует садиться не ближе метра, а предпочтительнее даже несколько дальше. Скала должна быть в 5-10 раз выше укрывающегося около нее человека, и максимальное расстояние человека от нее не должно превышать высоты ее.
Опасно соседство с пятнами лишайников, с вертикальными трещинами в скалах, влажными и заполненными землей. Следует избегать также щелей, навесов и гротов, в которых нельзя устроиться далее чем в одном метре от стены и потолок которых ниже чем 3 м над головой. В пещере опасна внутренняя щель, идущая сверху и пропускающая воду. Опасно также стоять около входа I в пещеру, так как там имеется риск «замкнуть» собой отверстие входа. В грозу чувство безопасности, которое дает маленькая пещера или навесающая скала, — обманчиво. Следует избегать садиться в углубления диаметром менее 1,5 м: разряд может «прыгнуть» через такое углубление, проходя через тело.
4. Положение присевшего на корточки предпочтительнее, чем стоящего человека: более короткое расстояние между точками контакта со скалой ослабляет ток. Следует избегать все же положения, в котором голова, рука, плечо или торс касаются скалы.
5. Изолировать себя от скалы или почвы можно посредством любого подручного изолирующего материала. Моток капроновой веревки — прекрасный изолятор в сухом виде и неплохой изолятор — в мокром, так же как обувь с резиновой подошвой (без обивки), одежда, сложенный спальный мешок, рюкзак или сложенная рубашка. Сухие предметы всегда гораздо лучшие изоляторы, чем мокрые, поэтому старайтесь по возможности поддерживать с помощью накидки в сухом виде свою одежду и руки.
Отдельный плоский камень, достаточно широкий, чтобы усесться на нем с ногами, также является неплохим местом для пережидания грозы.
6. На маленькой полочке, где есть риск упасть в случае потери сознания или судорог в мышцах, альпинист должен обеспечить свою безопасность. Страховочная капроновая веревка здесь предпочтительнее пеньковой. Точка прикрепления ее к скале должна находиться как можно ближе, чтобы уменьшить разность потенциала, могущую возникнуть вдоль веревки, и веревка по возможности должна мало провисать для лучшей изоляции от скалы.
7. В случае приближения грозы вспомните, какова величина зоны расчетной вероятности поражения, и избегайте такой опасной зоны. Риск минимален, когда веревка связки капроновая и сухая, когда спускаются, касаясь скалы только ногами, и ноги ставят одну около другой. Нет необходимости выбрасывать крючья и другие металлические предметы — их наличие очень мало добавляет к опасности. Металл, как таковой, не «привлекает» разряды. Тело альпиниста имеет меньшее электрическое сопротивление по сравнению, например, с ледорубом, а поэтому человек скорее становится громоотводом, чем ледоруб. Сопротивление последнего около 500000 ом между головкой и штычком в мокром состоянии и в сто раз больше — в сухом. Держите ледоруб, как обычно, и вы ничего не добавите к имеющейся вероятности разряда.
В. ПАВЛОВ
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ГОР СОВЕТСКОГО СОЮЗА
Горные области с абсолютной высотой более 1000 м над ур. м. занимает около 1/5 части суши.
В Советском Союзе горы занимают около 32% площади, на которой сосредоточено более 2/3 флоры страны. В горной части Средней Азии, например, насчитывается около 5400 видов растений, тогда как там же на равнинах — до 1600 видов. На Зеравшанском хребте описано более 2500 видов. Кавказ, площадь которого составляет 1/50 территории Советского Союза, имеет богатейшую горную флору — почти 6000 видов, или 1/3 флоры СССР. На Алтае встречается около 1900 видов растений, что составляет более половины всей флоры Западной Сибири*.
Для горных районов характерно не только абсолютное богатство флоры, но и ее оригинальность. Среди растений Кавказа, Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Копетдага и других горных стран имеется множество видов, которые бесполезно было бы искать как на равнинах, так и на других, соседних горах. Это растения «эндемы», с небольшой областью распространения, ограниченной или одной горной системой, или даже одним хребтом, иногда одним ущельем. В горах Кавказа каждый пятый вид флоры эндемичен; на хребте Копетдаг — каждый шестой. Для Тянь-Шаня и Памиро-Алая в целом эндемизм еще выше — больше 25 %.
В горах имеется довольно много растений, которые встречаются в сходных условиях (например, в березовых лесах) на удаленных друг от друга хребтах и горных системах. Многие высокогорные растения попадаются и в Арктике. Это растения — переселенцы, или мигранты. Где-то в одном месте они приспособились к горным условиям и затем переселились в подходящие места на другие горные хребты. Особенно массовые миграции высокогорных растений происходили, как считают ученые, в период последнего четвертичного оледенения. Примерами горных растений-мигрантов могут служить дальний родственник гречихи кисличник и злак альпийский мятлик.
Кисличник встречается в высокогорьях Хибин, Альп, Карпат, на Кавказе, в горах Памиро-Алая, Тянь-Шаня, Алтая, в Саянах, в горах Камчатки и Дальнего Востока, а также в равнинной Арктике. Альпийский мятлик распространен еще шире — он обычен в Арктике (в тундре), а в горах встречается на высокогорных лугах в Хибинах, в Альпах и на Балканах, в Карпатах, на Урале, на Кавказе, в горах Средней Азии, на Алтае и в Саянах, а также встречается в горах Северной Америки. Подобное же распространение имеет эдельвейс, несколько похожих, даже не различимых неопытным глазом, видов которого обитают в высокогорьях Альп, Карпат, на Тянь-Шане и Памиро-Алае, в горах Алтая и Саян и на Дальнем Востоке. В целом двойственность горной, в особенности высокогорной флоры, т.е. наличие в ней как местных растений, так и переселенцев, характерна почти для всех горных областей.
Вполне понятно, что разнообразие и богатство видов растений гор создает и разнообразие растительного покрова, образуемого естественными группировками растений (лесами, лугами, степями, болотами и т.п.). Эту пестроту растительности гор ученые-ботаники отметили давно.
В начале XIX в. выдающийся немецкий ученый, путешественник, ботаник и географ Александр Гумбольдт, посетивший как горы Германии, Австрии и Швейцарии, так и многие области Южной и Центральной Америки, первый связал картину растительности и ландшафта в целом с высотой гор, а также и с различными климатическими условиями — в особенности со средними температурами — на разных высотах. Гумбольдт уже тогда обнаружил связь растительности гор с широтой.
Идеи Александра Гумбольдта, изложенные им в его книгах «Пролегомены к географическому распространению растений» (1817) и «Космос» (1848-1863)*, были замечены учеными-натуралистами, так как давали ключ к пониманию не только особенностей растительного мира, но и природы гор в целом. Способ графического изображения растительных зон в горах с указанием высоты положения изотерм на их склонах, предложенный А. Гумбольдтом, широко применяется и в настоящее время.
В 1898 г. выдающийся ученый Василий Васильевич Докучаев показал, что те же причины, которые на равнинах вызывают горизонтальную или широтную зональность природы, в горах формируют вертикальную зональность, выраженную в распределении растительности и почв в виде более или менее горизонтальных поясов на склонах гор.
Однако в ряде случаев, например в горах Средней Азии, особенности микроклимата и почв нарушают и изменяют «нормальное» следование поясов и их растительности.
В горных районах весьма велико разнообразие причин, влияющих на природу — в частности на флору — и преобразующих ее. Ряд факторов — тепло, осадки, почвенный покров — тут тот же, что и на равнинах, но световой режим, рельеф, наличие каменистых и скальных обнажений — специфические, не встречающиеся на равнинах. Вместе они определяют своеобразие, неповторимость природной обстановки — «арены жизни» — в горах**.
Из чего сладывается это своеобразие? Горы оказывают мощное воздействие на климат, преграждая путь влажным воздушным массам. Так, например, высокие хребты Западного Памира — Дарвазский, Язгулемский, Шахдаринский, Шугнанский и др. — перехватывают почти всю влагу, приносимую западными ветрами, вследствие чего Восточный Памир получает в несколько раз меньшее количество осадков (60-80 мм против 500-900 мм на западе). В результате на Восточном Памире встречаются участки безжизненной пустыни. Аналогичное явление можно заметить в Киргизском Алатау и в котловине озера Иссык-Куль, на Уральском хребте и в Восточном Зауралье, на Кавказе (Л.С. Берг, 1938). Подобные же явления обусловливают сухость Тибетского плоскогорья, отгороженного от муссонов Гималаями и Каракорумом.
Распространение горных растений
1. Тяньшанской ели. 2. Кисличника высокого. 3. Мытника балкарского
Для высоких гор характерна большая интенсивность солнечной радиации, которая возрастает в горах с 60 до 85-90% от общей радиации, достигающей верхних пределов атмосферы. При этом сильно возрастает доля в ней ультрафиолетовой радиации. Температура воздуха в горах уменьшается с высотой: так, например, летом на 0,7-0,8° при подъеме на 100 м.
Осадки изменяются своеобразно: сначала их количество возрастает до определенной высоты, создавая благоприятные условия для растительности, а выше снова уменьшается.
Годовые амплитуды изменений температуры воздуха, интенсивности солнечной радиации в горах меньше, чем на равнинах.
Разнообразие изменений температуры воздуха и осадков и вообще климатических условий в горах дополняется действием многих специфически горных факторов:
а) массивность гор — их согревающее влияние (в долинах большой и высокой горной страны теплее, чем на периферии);
Поднимаемся в горы
Ледник Колка зимой Ледник Гармо-Вавилова
Фото К. Рототаева Фото К. Рототаева
Трещины на леднике
Фото Н. Прозоровского
На леднике Формы «ельчатого» снега
Фото Н. Прозоровского Фото В. Рацева
Метеостанция под Эльбрусом
Фото Н. Прозоровского
Эдельвейс Спуск
Фото Л. Опуховского Фото Л. Опуховского
На сложном ледовом участке
Фото С. Викулина
Пылевые слои в разломах Бивак под вершиной
фирна. Верховья ледника Фото В. Голованова
Южный Иныльчек
Фото В. Рацева
Среди льдов В ледовой трещине
Фото Л. Добровольского Фото Л. Добровольского
Альпинисты монтируют установку на пике Ленина
Фото Л. Добровольского
Горы и люди Чегетский водопад зимой
Фото Л. Беляева Фото Д. Гущина
Путь к вершине
Фото С. Викулина
На восхождении Под ледяным сераком
Фото В. Голованова Фото В. Голованова
Пик Рериха с запада
Фото З. Семеншина
Барельеф Рериха и Знамя Мира на пике Рериха
Фото З. Семеншина
Горы Дельгерхен
Пик 1-го Фестиваля молодежи Монголии
На гребне пика Бернина в Альпах
Фото Г. Медера
На леднике Рамтанг
Фото З. Сташишина
Петр Млотецкий на привале
Фото З. Сташишина
Спасательные работы в Альпах
Фото Р. Хомбергера
На пути к вершине
Фото Г. Медера
Маршрут на Кангбачен
Фото П. Млотецкого
б) расчлененность рельефа, создающая мелкомасштабные различия температуры и осадков. На склонах в свою очередь могут возникнуть инверсии температур зимой, перераспределение снегового покрова, сдуваемого с наветренных склонов на подветренные, и т.д.;
в) абсолютная и относительная высота гор. От абсолютной высоты зависит наличие или отсутствие постоянного снегового покрова на гребнях хребтов, который очень сильно влияет на формирование растительности на нижележащих склонах;
г) экспозиция склонов по отношению к солнцу и к господствующим воздушным течениям и разная степень их крутизны. Именно различная ориентировка и крутизна склонов в горах создают ту пеструю мозаику природных условий (освещенность, нагрев, распределение осадков и т.п.), которая объясняет разнообразие и богатство растительности гор. Влияние экспозиции сказывается через различное нагревание поверхности почвы. С экспозицией по отношению к ветру связано образование «дождевой тени» (Л.С. Берг, 1938), т.е. перехвата наветренными склонами хребтов осадков, приносимых воздушными течениями. Это приводит к формированию засушливого климата и распространению сухолюбивой растительности на противоположных, подветренных склонах, а зачастую и в долинах, расположенных за хребтом «ширмой».
Крутизна склонов в горах играет еще и другую роль. Там, где идет процесс разрушения горных пород или выветривание, крутизна склонов определяет скорость удаления продуктов выветривания с мест их образования.
В высоких горах «альпийского типа» с изрезанными линиями гребней и крутыми, сильно расчлененными склонами (Кавказ, Тянь-Шань, Алтай и др.), как правило, видны три ступени, или зоны: верхняя — зона выноса, средняя — зона медленного накопления продуктов выветривания и нижняя — зона накопления мелкозема. Обычно близ гребня склоны наиболее круты, поэтому оттуда обломки горных пород постоянно уносятся вниз. В результате в этой зоне постоянно происходит, как говорят, обновление экспозиции и на склонах не остается разрушенного материала. Естественно, что существование растений в таких условиях крайне затруднительно.
Совершенно другие условия господствуют в горах Восточной Сибири. Вершины сибирских хребтов — «гольцов», как их называют, — более или менее пологие. В результате на пологих склонах и вершинах обычны куру-мы — «каменные потоки» и «моря». Подобные же каменные «реки» в виде мощных осыпей, распространяющихся по склонам на сотни метров, свойственны засушливой области Горного Бадахшана и особенно Восточного Памира.
Растительность гор зависит и от состава горных пород, которые по-разному разрушаются и образуют различные почвы. В горах Казахстана, например, М.Г. Попов выделил четыре группы пород в зависимости от характера их выветривания:
а) кислые изверженные сложно-кристаллические породы (граниты, гранитоиды, порфиры и порфириты, сиениты и диабазы);
б) осадочные (мраморы, известняки);
в) метаморфические сланцы;
г) пестроцветные (гипсоносные и соленосные) породы.
Кристаллические породы трудно поддаются воздействию воды, но легко растрескиваются от резких колебаний температур, образуя осыпь и щебень. Крупные обломки бедны минеральными солями, необходимыми растениям, и даже при полном разрушении образуют бедные почвы.
Осадочные породы перерабатываются водой рек или дождевой водой в тончайшие частицы, но зато мало поддаются температурным воздействиям. Образующиеся на известняковом мелкоземе (лёссе) почвы плодородны.
Сланцы по характеру разрушения занимают промежуточное положение между двумя описанными группами.
Совершенно особо стоят пестроцветные породы, мягкие, легко разрушающиеся. Они содержат много гипса и легкорастворимых солей, что делает их особо неблагоприятными для обитания растений.
На состав растительности влияет и химизм пород, так как одни виды «предпочитают» богатые кальцием породы, а другие, наоборот, их избегают, тяготея к содержащим кремний. «Кальцелюбами» в горах Средней Азии, например, можно назвать некоторые виды арчи (можжевельники с чешуевидными листьями), многочисленные астрагалы, луки, кузинии, ферулы. Поэтому они чаще всего селятся на известняках. «Кремнелюбы» — хвойные (ель, пихта), большинство представителей семейства толстянковых, из бобовых — остролодка. Аналогичные явления «предпочтения» одними растениями известянков, а другими — силикатных пород отметил в Восточных Саянах Л.И. Малышев (1965 г.).
На пестроцветных толщах сформировалась и существует особая древняя флора с рядом эндемичных представителей. М.Г. Попов (1923 г.) и другие ботаники выделяют ее как «флору пестроцветных толщ».
Под действием описанных внешних условий растительность в горах по-разному изменяется на различных высотах.
Растительность предгорий и низкогорий относительно мало отличается от прилегающей равнинной. Но уже среднегорные поясы, особенно при значительном количестве осадков, достаточно самобытны. Так, на Главном Кавказском хребте, в нижней полосе среднегорья, — распространены лиственные (дубово-грабовые, буковые) леса, — в верхней — хвойные (елово-пихтовые или сосновые) леса. В Заилийском Алатау (Тянь-Шань) растут яблонево-урюковые и осиновые лески и леса из тяньшанской ели, на Чаткальском и Ферганском хребте на Западном Тянь-Шане — из грецкого ореха и елово-пихтовые, а на Алтае — пихтово-кедровые и лиственничные (у их верхней границы) леса и т.п.
Если в горах севера Восточной Сибири, на Полярном и Северном Урале или в Хибинах горные хвойные леса практически одинаковы с равнинными, если еще в Карпатах буковые и грабовые леса очень похожи на растущие на равнинах Средней Европы, то уже на Кавказе и особенно в горах Средней Азии положение иное. Так, например, восточный бук, кавказский граб, пихта Норд-манна, восточная ель, крючковатая сосна на Кавказе — все это деревья, которые там распространены исключительно в горах и отсутствуют на равнинах. Точно так же связаны исключительно с горными районами Средней Азии такие древесные породы, как тяньшанская ель, пихта Семенова, грецкий орех, разнообразные плодовые — абрикос, яблони, боярышники и т. д.
Растительность высокогорий (обозначая этим термином зону выше верхней границы леса — выше изотермы самого теплого месяца +10° С) всегда своеобразна. Закономерность, отмеченная выше для средних поясов гор, проявляется здесь в значительно меньшей степени. Только за Полярным кругом, там, где существенное влияние на природу как равнин, так и гор оказывает низкое положение солнца, не заходящего в течение нескольких месяцев летом и не появляющегося над горизонтом зимой, а также наличие вечной мерзлоты,— различия верхних поясов гор и равнин сильно сглажены.
Растения, обитающие в высокогорьях, обычно низкорослы и компактны вследствие приспособления их к суровым условиям высокогорий.
Поскольку на больших высотах в горах температура воздуха низкая, то даже сильно нагретая лучами солнца поверхность почвы обеспечивает прогревание только небольшого (10-15 см толщиной) приземного слоя воздуха. Поэтому закономерной является там низкорослость, розеточная форма растений с листьями, собранными в нижней части стебля и как бы распластанными по поверхности почвы или скал. Этим же обусловлена и бесстебельность некоторых высокогорных растений, у них не только листья, но и соцветия и цветки располагаются близ поверхности почвы. У растений, имеющих стебли, стелющаяся форма роста также обеспечивает им наилучший тепловой режим. Интересно, что в горах подобный облик принимают растения самых различных семейств, доказывая влияние внешней среды на формообразование.
В сухом континентальном климате высокогорий Закавказья и Средней Азии обычной формой растений является подушковидная. Она также свойственна представителям самых различных семейств: гвоздичных, крестоцветных, розоцветных, бобовых, первоцветных, свинчатковых и др. Поверхность таких растений-подушек может иметь температуру более высокую, чем воздух и даже почва. На крупных подушках могут поселяться мелкие растения, для которых жизнь непосредственно на почве на таких высотах невозможна из-за низкой ее температуры.
Растения высокогорий:
1 — ллойдия поздняя; 2 — смолевка бесстебельная; 3 — кисличник высокий; 4 — дриада точечная, куропаточья трава; 5 — фиалка двуцветковая; 6 — горечавка угловатая;
7 — альпийская астра.
Даже древесные и кустарниковые растения в высокогорье перестраиваются, в частности возникает характерная стланиковая форма деревьев и кустарников, иногда вынужденная, исчезающая при перенесении растения в более благоприятные условия, иногда постоянная, наследственная. Форму стлаников, распластанных по поверхности почвы, приобретает в горах близ верхней границы леса ряд наших обычных пород: ель, сосна, лиственница, бук, дуб, а также обыкновенный и туркестанский можжевельник.
В низкогорных или равнинных условиях они все имеют форму дерева. В то же время ряд кустарников высокогорий постоянно имеет форму стлаников: это рододендроны кавказский, золотой и другие высокогорные виды, ерники (стланиковые виды берез), ряд высокогорных ив, некоторые виды ольхи и т.д.
Обильна в горах исключительно своеобразная группа растений, обитающих на скалах (хазмофиты). Это, как правило, многолетние травянистые или кустарниковые виды, обладающие мощными корнями, глубоко проникающими по трещинам вглубь скал. Внешний облик скальных растений своеобразен и чаще всего они имеют полушаровидную или подушковидную форму, листья их мелкие, часто чешуевидные. Среди них много эндемичных видов. Много хазмофитов в семействах крестоцветных (крупки, смеловския, паррия и др.), гвоздичных (минуарция, тилакоспермум), камнеломковых (камнеломка). Есть они и среди губоцветных, лилейных и т.д.
Высокогорные виды трав характеризуются яркостью окраски цветков и крупными их размерами, даже при общей низкорослости. Вместе с тем нередко там все надземные части растений приобретают синевато-фиолетовую, синевато-лиловую или коричнево-лиловую окраску. Вызывается она особыми веществами, образующимися в клеточном соке, — антоцианами. В высокогорьях благодаря им растение поглощает больше лучистой энергии солнца (на 3-12% по сравнению с зелеными листьями). Поглощая энергию желто-зеленой части спектра, антоцианы повышают температуру листьев, способствуя этим фотосинтезу. В горах меняется не только внешний облик растений, там изменяется интенсивность важнейших физиологических процессов в них — фотосинтеза и дыхания. Наблюдение на Кавказе показало, что интенсивность фотосинтеза растений возрастает до субальпийского пояса, где она максимальна. Весьма существенную роль в жизни растений в высокогорьях играет снеговой покров — он защищает их от сильных зимних морозов. Однако летом медленное таяние снежников задерживает развитие растений. Места летних снежников бывают заселены особыми видами растений, приспособившихся к кратковременному периоду жизни летом, после того как снег растает. Иногда наблюдается и активное развитие высокогорных растений под снеговым покровом.
Высотная поясность растительности в горах Советского Союза:
1 — горные тундры; 2 — высокогорные подушечники; 3 — альпийские луга;
4 — субальпийские луга; 5 — березовые криволесья; 6 — кедровые стланики;
7 — рододендровые стланики; 8 — можжевеловые стланики; 9 — лиственничные редколесья; 10 — темно-хвойные леса (еловые, пихтовые, кедровые); 11 — сосновые леса; 12 — лиственничные леса; 13 — каменноберезовые леса; 14 — широколиственные леса (бук, клены, граб и др.); 15 — широколиственные леса Колхиды (с каштаном, хурмой, вечнозеленым подлеском и лианами); 16 — лесостепь (с дубом); 17 — лесостепь (с плодовыми деревьями); 18 — полынно-злаковые степи; 19 — злаковые (ковыльные) степи; 20 — пустыни (полынные, эфемерово-полынные)
Необходимо отметить, что климатические условия больших высот изменяют не только растительность, но и всю природу, создавая специфические высокогорные ландшафты. А.И. Толмачев для гор умеренных широт выделил следующие основные типы ландшафтов: альпийский, гольцовый, нагорно-ксерофитный, высокогорно-степной и высокогорно-пустынный.
Высокогорья альпийского типа свойственны Альцам, Кавказу, Алтаю и северному Тянь-Шаню — горным странам с сильно расчлененным рельефом, поднимающимся до области вечных снегов. Для существования растительности «альпийского типа» характерны следующие условия:
а) обильный снеговой покров зимой, защищающий растения от холода;
б) достаточное увлажнение летом дождями и талой водой;
в) отсутствие застоя воды в почве (вследствие крутизны склонов);
г) отсутствие обычно многолетней мерзлоты.
Эти условия определяют характерный облик альпийской растительности — низкотравные ковровые луга, образованные влаголюбивыми многолетниками. Видовой состав их в разных горных хребтах различен, но обычно он отличается пестротой, красочностью и богатством. К.В. Станюкович на высокогорных лугах в СССР описал большое количество разнообразных растительных сообществ, где иногда преобладают злаки, иногда — осоки, а порой — виды разнотравья (лютики, купальницы, лапчатки, клеверы и т.д.).
Совершенно иной характер имеет растительность гольцов — верхней части гор Восточной Сибири и побережий Тихого океана, о которых говорилось выше. Они часто поднимаются выше границы леса, но не достигают снеговой линии. Здесь условия обитания растительности зависят от:
а) скудного снегового покрова, плохо защищающего растения в зимнее время;
б) меньшей влагообеспеченности по сравнению с «альпийскими» высокогорьями, из-за отсутствия подтока талых вод и малого снегового покрова;
в) местного переувлажнения (застоя вод) из-за малого уклона, способствующего образованию болот;
г) близости многолетней мерзлоты (вечной мерзлоты) почвы;
д) медленности процессов почвообразования (из-за низких температур).
Луговая растительность на гольцах играет второстепенную роль. Видное место занимают группировки с лишайниками и мхами, которые на переувлажненных участках делают их похожими на болота. Значительное место на гольцах занимают заросли кустарников и кустарничков, здесь налицо различные виды ив, кедровый стланик, некоторые рододендроны (р. Адамса, мелколистный, золотистый), филлодоце, Кассиопеи, куропаточья трава, водяники и др. Гольцовая высокогорная растительность очень сходна с тундровой.
В горах Памира, Копетдага, Афганистана, Ирана, Армянского нагорья, Балканского полуострова, северо-западной Африки и южной Испании широко распространен оригинальный тип горно-ксерофитной растительности. В нем господствующими формами растений являются «колючие подушки» (кустарники, полукустарники и многолетники). Это различные виды астрагалов, эспарцеты, свинчатковые, жестколистные виды сложноцветных (кузинии, полыни), гвоздичных, зонтичных и др. Эта растительность разреженная, и между подушками видны голые участки почвы, лишь весной занятые быстро отцветающими однолетниками — эфемерами.
Нагорные ксерофиты встречаются чаще всего в горах, не достигающих климатической снеговой границы. Для развития их благоприятны:
а) ежегодный период летней засухи (когда развитие растений идет при почти полном отсутствии осадков);
б) относительное обилие зимних и весенних осадков, создающее запас влаги в почве;
в) очень сильный нагрев почвы и приземного слоя воздуха.
В такой обстановке растения приспособились существовать при недостатке влаги: их листья малы или почти исчезли. Если они есть, то поверхность их покрыта густым войлоком из волосков. Корни таких растений развиты очень сильно, они глубоко проникают в почву. Относительное (по сравнению с альпийскими и гольцовыми видами) теплолюбие нагорных ксерофитов ограничивает их распространение областью Средиземноморья и районами со сходным климатом, а также затрудняет их проникновение на большие высоты.
В центральных частях горных систем Средней и Центральной Азии (в Советском Союзе — на Восточном Памире и в Центральном Тянь-Шане), вплоть до границы вечных снегов широко распространена растительность степного и пустынного типов, создающая своеобразные ландшафты высокогорных степей и пустынь. Существование тех и других можно объяснить:
а) контрастностью температурных условий;
б) очень малым количеством осадков (особенно зимних);
в) слабым развитием снегового покрова. Растительность при этом очень схожа со степной и пустынной растительностью Внутренней Азии. Здесь господствуют те же виды, какие встречаются в предгорьях или близкие к ним. В высокогорных степях это — различные виды ковылей, типчак и близкие виды, пустынный овсец и другие, а в высокогорных пустынях — терескен и различные виды полыней.
В высокогорьях широко представлены и промежуточные и смешанные типы, что связано как с климатическими условиями, так и с историей гор, наложившей свой отпечаток на растительный покров.
Как мы уже упоминали выше, для горных стран типичен поясной характер распределения растительности с наличием довольно четких границ между поясами.
В последнее время ботаниками К. В. Станюковичем, Е. М. Лавренко* предложено несколько схем поясности для гор Советского Союза. Если исключить невысокие горные районы (горы Арктики, Восточной Сибири, Крыма), то можно наметить семь типов поясности более высоких гор СССР. Упомянем тут наиболее важные из них.
Так, Камчатке, Курильским о-вам (кроме двух южных), Командорским и Алеутским свойствен гольцово-березово-луговой тип поясности. В нижнем поясе гор для него характерны редкостойные леса из каменной березы с мощным высокотравным покровом, в нижнем высокогорном («субальпийском») — заросли стланиковой ольхи и кедрового стланика; в верхнем («альпийском») высокогорном поясе — горные тундры с господством кустарничков, местами олуговелые, еще выше — каменистые гольцы.
Мощное развитие высоких трав в горах Камчатки и тихоокеанских островов связано с влажным, океаническим климатом.
Горам, лежащим в таежной зоне, свойствен гольцово-тундрово-таежный тип поясности. Основу его составляют хвойные леса: на западе — еловые (до Урала включительно), в Восточной Сибири — лиственничные и лиственнично-сосновые, в Приморском крае и на Сахалине — елово-пихтовые. В высокогорьях нижний пояс представлен стланиками ели, березы, ольхи, кедра и некоторых других пород, а верхний — горными тундрами и каменистыми гольцами. В более влажных районах в высокогорьях этого тина появляются луга.
Карпатам и Главному Кавказскому хребту (особенно в западной его части) свойствен лугово-широколиственнолесной тип поясности, за пределами Советского Союза развитый в Альпах. Он характеризуется мощным развитием лесного (нижнего и среднегорного) пояса, представленного в нижних и средних частях склонов широколиственными породами: буками па Карпатах и Кавказе, дубами и другими, а выше — темнохвойными: елями, пихтой. Для субальпийского пояса типична полоса криволесий (березы, бука) и стлаников: ольхи, горной сосны и рододендрона — на Карпатах, кавказского рододендрона — на Главном Кавказском хребте. Наряду со стланиками и кустарниками распространены субальпийские среднетравные луга, на больших высотах (обычно выше 2500 м) сменяющиеся низкотравными альпийскими лугами.
В изучении флоры и растительности гор перед учеными-исследователями стоят многие нерешенные проблемы. Почти каждая экспедиция дает новые материалы, уточняющие и углубляющие наши знания. В частности, много пробелов в наших сведениях о пределах растительной жизни в горах, т.е. о тех местах, где чаще всего бывают альпинисты. Не для всех районов даже Кавказа известны виды растений, образующих «верхнюю границу», еще меньше сведений — об их биологии, особенностях строения и жизни. В большей степени это относится к Тянь-Шаню, Памиро-Алаю, высокогорному Алтаю и т.п. Там нередки были случаи, когда даже случайный наблюдатель обнаруживал редкие виды растений.
Поэтому было бы важно при планировании высокогорных экспедиций, особенно в труднодоступные горные районы страны, предусматривать сбор ботанических материалов, прежде всего гербария.
с. зысин
ЛЮДИ В ГОРАХ
За последние годы влияние психологии на различные стороны человеческой деятельности привлекает все большее внимание специалистов. И это влияние тем значительнее, чем сложнее обстановка, в которой люди действуют.
В статье показана роль психологии в деятельности людей, решающих сложные задачи в условиях труднодоступной природы высокогорья.
Публикуемая статья не претендует на освещение всех аспектов влияния психологии в данных конкретных условиях. Она поднимает вопрос о необходимости изучения этой области для правильной организации и проведения путешествий и восхождений в сложной высокогорной обстановке.