Региональные геосистемы: зональность природы – вертикальная и горизонтальная.

Энергетический баланс ландшафтной сферы

Ландшафтная сфера принадлежит к типу открытых сис и по­тому хар-ся сущ-ем проц обмена в-вом и эн-ей с окр ср. Взаи­модействие компонентов системы, сопровождающееся обменом веще­ства и энергии, обычно обозначается термином «функционирование». Функционирование ландшафтной сферы как системы обусловлено взаи­модействием слагающих ее неорг и орг компонентов и процессом переноса в-ва и энергии из одной части системы в др в виде потока (потоков) подвижных элементов. Поэтому обмен в-вом и энергией между компонентами, функционирование системы явл ведущим фактором, определяющим ее внутреннее единство. Развитие и характер процессов в ландшафтной сфере зависят от размеров и постоянства поступления энергии в геосистему. Содержа­ние вещества и энергии в геосистеме составляет определенный потенциал системы (Р). Природный энергетический потенциал Земли скла­дывается из следующих элементов: 1) постоянного притока энергии к земной поверхности в виде солнечной радиации (R), уменьшенного на величину обратного излуче­ния земли; 2) энергии (Т), поступающей из недр Земли; 3) гравитационной энергии вещества (G); 4) энергии, накопленной в массе природных тел за счет биологических и почвообразовательных процессов (В). То есть, природно-энергетический потенциал Земли может быть выражен в следующем виде: Р - R + Т + G + В. Основной энергетический источник процессов, происходящих на поверхности Земли и в атмосфере - солнечная энергия. Часть солнеч­ной энергии поступающей на поверхность Земли, отражается в мировое пространство, часть поступает в литосферу и гидросферу. Считает­ся, что внутриземная энергия, доходящая до поверхности, почти в 200 pin меньше, чем количество поступающей сюда солнечной энергии. Т.о., солнечная радиация, достигающая поверхности земли; это главный двигатель всех природных процессов, происходя­щих в ландшафтах. Внутреннее же тепло Земли преобразуется в иные формы энергии и проявляется в горообразовании и вулканизме. Шарообразная форма Земли обусловливает неравномерное распределение на поверхности солнечного тепла и образование тепловых поясов: жаркого (между 30° с.ш. и 30° ю.ш.), двух умеренно жарких между тридцатыми и сороковыми широтами, двух умеренно холодных и двух полярных (холодных) поясов. Большое значение на атмосферно-циркуляционные явления оказывает солнечный ветер. Поток заряженных частиц, поступающих к границе атмосферы, вызывает возмущение магнитного поля Земли и является причиной возникновения магнитных бурь, магнитно-гравитационных волн и полярных сияний, проявляющих в ионосфере, и внедряющих в тропосферу.

Планетарная геосистема. Горизонтальное и вертикальное расчленение ландшафтной сферы.

Планетарная геосистема – целостное неделимое образование, которое состоит из ряда других, более мелких геосистем 2, 3 и т.д. порядков (региональные, локальные и т.д.), при этом каждое выделяемое пространственное образование всегда имеет определенные границы и своеобразные черты. Горизонтальное распределение определяется двумя факторами: 1) существованием материков и океанов; 2) преобладание воды над сушей. Мировой океан представляет собой единую поверхность, над которой выступают материки. Поверхность мирового океана составляет примерно 71%, 29% на сушу. Основная солнечная энергия тратится на нагревание и испарение воды. Вертикальное расчленение обусловлено несколькими факторами: 1) Земная кора – основа ландшафтной сферы. Существует два типа земной коры – океанический и континентальный. Она состоит из одного базальтового слоя, имеет мощность 5-7 км. Континентальный тип считается вторичным, состоит из двух слоев – гранитный слой, залегающий на базальтовом. Под материками земная кора мощностью до 35 км. Ниже мантия в виде расплавов. Земную кору слагают породы метаморфические, осадочные и магматические. 2) Рельеф подразделяется на рельеф океановых морей и рельеф суши. Это результат взаимодействия различно направленных геологических процессов – эндогенных и экзогенных. Внешние процессы осуществляются энергией солнца и гравитацией. По степени расчлененности разделяют рельеф равнинный (0-30 м), холмистый (30-150 м), возвышенный (150-300 м), горный (более 300 м). 3) Гидросфера включает все природные воды Земли, за исключением химически связанной воды. Компонентом ее является криосфера – часть Земли, температура ниже замерзания воды. Морская вода содержит MgCl2 и NaCl. Воды суши обычно пресные, в них преобладают карбонаты. Основная часть гидросферы (94%) занимает Мировой океан, выполняющий функцию гигантского аккумулятора тепла. Из полученного тепла примерно 80% расходуется на физическое испарение, примерно 20% на турбулентный теплообмен. В итоге, в атмосфере над поверхностью океана возникают струйные течения, они способствуют теплообмену в системе океан-атмосфера-суша. В итоге, круговорот воды связывает все сферы Земли в единую функциональную систему. 4) Атмосфера содержит N2, O2, Ar, CO2. Каждый компонент выполняет определенную функцию. Кислород способствует развитию процессов окисления (выветривание, дыхание, горение), образующаяся в результате кора выветривания может достигать сотни метров. Азот потребляется высшими растениями. Углекислый газ задерживает теплоотдачу Земли (до 18%), необходим растениям, отличается высокой теплоемкостью. Роль атмосферы в системе ландшафтов велика. Она преобразует энергию, приходящую из мирового пространства, поглощает метеориты, изолирует озоновым слоем живые организмы. Она физически воздействует на литосферу. Делится на слои: тропосферу (0-15 км), стратосферу (15-30 км), мезосферу (30-55 км) со слоем озона, термосферу и экзосферу (более 800 км). 5) Педосфера (почва) – самая верхняя часть литосферы с почвообразовательными процессами. Это гибридно дисперсная система, в которой взаимопроникают и обуславливаются элементы всех сфер. Почвы обычно рассматриваются как исключительно сложные среды в рамках ландшафтной сферы. Характеризуется своей атмосферой, водным режимом, специфической флорой и фауной, химическим составом, неоднородностью. Почва – это сложная, полифазная, полидисперсная органо-минеральная, биокосная, открытая саморазвивающаяся система. Своим составом и свойствами влияет на все процессы ландшафта. Задерживает загрязнители, трансформирует их. Скорость процесса почвообразования в разных частях неодинакова, обусловлена конкретным сочетанием литолого-морфологических и биоклиматических факторов. Направленность определенного соотношения тепла и влаги, характер экосистемы, литологией породы, степень ее выветривания, уклоны поверхности и связанных с ними перемещающихся и аккумулирующихся продуктов выветривания. Характер экосистемы – это масса растительных остатков, поступающих в горизонты породы. Они могут быть травянистые и деревянистые. 6) Биосфера перерабатывает поток поступающей солнечной радиации и аккумулирует ее в живом веществе. Постоянно обновляется и эволюционирует на протяжение геологической истории Земли. В химическом составе ведущая роль принадлежит С, О, Н. Эти элементы составляют 96,5%. Биосфера представляет систему живых организмов. Основу составляют растения автотрофы (99%). Живое вещество – это совокупность всех организмов в ландшафте. Наиболее организованная, активная форма материи. Их значение в организации материи Земли обусловлено: 1) большим разнообразием; 2) широким распространением; 3) постоянным возобновлением и нарастанием массы; 4) избирательным характером биохимической деятельности; 5) высокой химической активностью живого вещества; 6) исключительной приспособленностью к изменениям условий при эволюции Земли. 7) социально-экономическая сфера. Ее формы, объекты и типы связей формируются в ландшафте в результате деятельности человека.

 

7) Целостность ландшафтной сферы Ландшафтная сфера является конкретным выражением дробления планетарной геосистемы на более мелкие структурно-функциональные территориальные единицы и объединяет и взаимозависимые в значительной степени самостоятельные геосистемы. Ландшафтная сфера включает в себя различные природные образования: 1)Земную кору - литосферу (понятие объединяет породы и рельеф Земли); 2) Водную оболочку Земли (Мировой Океан и воды суши) - гидросферу; 3) Воздушную оболочку - атмосферу;4) Почвенный покров - педосферу; 5) Биосферу - охватывающую значительную часть ландшафтной сферы и определяющую условия жизни на Земле; 6) Сферу деятельности человеческого общества - социально-экономическую сферу. Ландшафтную сферу отличает от других геосфер планеты Земля исключительная сложность организация, так как для нее характерны различные категории энергии, большое разнообразие форм организации материи и существование, и деятельность человеческого общества. Свойства геосистем составляющих ландшафтную сферу определяются процессами, протекающими непосредственно в ландшафте, с одной стороны, и процессами, происходящими в глубоких недрах Земли и в мировом пространстве. Ландшафтная сфера, как совокупность природных пространственных образований, представляет собой планетарную, иерархически упорядоченную геосистему. Это сложно организованная открытая система, основные компоненты которой взаимосвязаны между собой пря­мыми и обратными связями, взаимозаменяемы и частично проникают друг в друга. Воздействие на отдельные компоненты вызывает в систе­ме цепную реакцию, со временем преобразующую и остальные ее компоненты. Основу целостности ландшафтной сферы образует обмен веществом и энергией между компонентами системы и между ландшафтной сферой, и глубинами планеты и Вселенной. Непрерывный обмен веществом и энергией сопровождается изменениями в структуре ландшафтной сферы. Однако скорость этих изменений неодинакова у различных составляющих ее компонентов. В отдельных сферах, как, например, атмосфере, гидросфере, изменения протекают весьма быстро, в других же они требуют длительного времени.

Региональные геосистемы: зональность природы – вертикальная и горизонтальная.

Региональные геосистемы – это системы, меньших размеров, чем планетарные. Круговое вращение Земли вокруг Солнца, ее шаровая форма обеспечивает неравномерное распределение по земной поверхности поступающей энергии и вещества. В итоге, планетарная система разбивается на более мелкие выделы. На Земле возникли геосистемы регионального уровня, распространение которых подчиненно законам широтной зональности и высотной поясности. Широтная зональность – это закономерные смены геосистем различных рангов, соподчиненных в направлении от полюсов к экватору. Возникает из-за неравномерного поступления солнечной радиации на разных широтах Земли. Высотная поясность – это закономерная смена геосистем в направлении от уровня мирового океана к вершинам гор, что обуславливает смена климатических характеристик с высотой. Горизонтальные геомы. Геомы – это определенные внемасштабные пояса. Полосы имеют значительные размеры и характеризуются определенным типом радиационного баланса и господствующей циркуляцией воздушных масс. Различия в радиационном балансе территорий в зависимости от широты местности обеспечивает образование широтных зональностей в размещении геомов. Наиболее отчетливо горизонтальные геомы выражены в океанах и на равнинах. В горах их расположение осложнено высотной поясностью. Распространение горизонтальных геом на земной поверхности в наибольшей степени описывается законом географической зональности. Он учитывает три фактора: 1) годовой радиационный баланс R=(Q+q)(1–A)–E: Q – прямая радиация; q – рассеянная радиация; A – альбедо; E – эффективное излучение поверхности; 2) годовую сумму осадков (r); 3) радиационный индекс сухости – это соотношение тепла и возможного испарения. В направлении от северного полюса к экватору выделены ряд геомов: северный (бореальный), гумидный климат (влажный), аридный климат (сухой). Самые общие представления о формировании географической зональности и геомов дает коэффициент увлажнения Ку=Аос/Исп. Эвапотранспирация – суммарное испарение с поверхности, складывается из физического испарения с оголенной поверхности и транспирации растений.

Выделенные геомы: 1) Арктическая пустыня. Температура июля +5°С. Температура января -14°С. Осадки в виде снега 75-500 мм в год. Вода в течение всего года в твердом состоянии. Этот геом – криолитозона., т.е. породы представлены толщей вечной мерзлоты. Преобладает физическое выветривание. Поверхность усыпана грубообломочным материалом. Чрезвычайно скудная растительность. Запасы биомассы 25-50 ц/га, ее годовой прирост не превышает 10 ц/га; 2) Тундра. Температура января -5°С…-35°С. Температура июля +5°С…+13°С. Осадки составляют 200-750 мм в год. Многолетняя мерзлота мощностью 1500 м. Водоразделы безлестны. По долинам рек развиваются угнетенные леса. Запасы биомассы 40-280 ц/га. Годовой прирост 10-25 ц/га; 3) Лесотундра. Осадки 200-400 мм в год. Температура января -10°С…-40°С, июля +10°С…+14°С. В породах наблюдается многолетняя мерзлота. Биомасса 250-500 ц/га. Годовой прирост 25-40 ц/га; 4) Тайга. Геом образован сырыми хвойными лесами, достаточно широко распространена болотная и луговая растительность. Температура января до -40°С, июля +13°С…+19°С. Зимы холодные, лето умеренно теплое. Осадки 400-700 мм в год. Развита густая речная сеть. Наблюдается вечная многолетняя мерзлота. Биомасса 500-3500 ц/га. Годовой прирост 25-100 ц/га; 5) Смешанные и лиственные леса. В Видовом соотношении геом превосходит тайгу. Температура января -12°С…+5°С, июля +16°С…+21°С. Осадки 500-1500 мм в год. Развита густая речная сеть. Биомасса 3000-5000 ц/га. Годовой прирост 25-100 ц/га; 6) Лесостепь. Геом с островками леса (колки) и участками степи. Температура января -5°С…-20°С, июля +18°С…+25°С. Осадки 400-1000 мм в год. Наблюдаются засухи. 7) Степь. Образована злаково-разнотравной формацией. Температура января 0°С…-20°С, июля +20°С…+23°С. Осадки 15—550 мм в год. Большая их часть выпадает в зимнее время. Часты летние засухи. Пыльные бури. Речная сеть редкая. Биомасса 100-370 ц/га. Годовой прирост 100-140 ц/га; 8) Полупустыни. Переходная стадия между степью и пустыней. Температура января -16°С, июля +22°С…+25°С. Осадки 150-400 мм в год. Редкая речная сеть. Летом мелкие речки и озера пересыхают; 9) Пустыни умеренного пояса. Температура января 0°С…-15°С, июля +22°С…+32°С. Абсолютный максимум температур +50°С. При этом песчаные почвы могут прогреваться до +80°С. Осадки 75-250 мм в год. Почвенный сток может эпизодически формироваться. Преобладает физическое выветривание пород и минералов. Ксероморфная растительность. Биомасса менее 25 ц/га. Годовой прирост 10 ц/га; 10) Субтропические вечнозеленые леса. Средняя температура января больше 0°С (+10°С). Температура июля +21°С…+28°С. Осадки 800-1200 мм в год. Хорошо развита речная сеть. Биомасса более 4000 ц/га. Годовой прирост 250 ц/га; 11) Тропические леса. Температура января +18°С, июля +28°С. Осадки 1000-2000 и более мм в год. Реки полноводные. Формируется склоновый сток. Формирование коры выветривания мощностью до 80 м. Высотные геомы. В горной области широтная зональность осложняется высотной поясностью. Поясность обусловлена изменением температуры и количества осадков с высотой над уровнем моря, определенным рельефом. Интенсивность солнечной радиации возрастает на 10% на каждые 1000 м подъема. Однако длинноволновые (тепловые) излучения Земли с высотой увеличивается еще быстрее. Различие между широтными и высотными геомами: 1) горизонтальные объясняются не только изменением приходящего тепла, но и динамическими особенностями (литолого-морфологическими). Высотные геомы термического происхождения; 2) высокогорная тундра отличается от широтной более интенсивной инсоляцией и отсутствием смены темного и светлого периодов; 3) температура с высотой меняется быстрее, чем горизонтально; 4) в высотных более отчетливо проявляется климатическая ассиметрия (экспозиционный эффект); 5) высотные геомы менее стабильны.

 

12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: