Основные черты развития геосферы и планетарная дифференциация ее ландшафтов
Основные черты развития геосферы и планетарная дифференциация ее ландшафтов
Федеральное агентство по образованию
Томский государственный
университет
Геолого-географический факультет
Кафедра географии
реферат по физической
географии материков
Основные черты развития
геосферы и планетарная дифференциация ее ландшафтов
Томск 2007
Содержание
1. Понятие о геосфере
2. Представление о развитии земной
поверхности
3. Распределение солнечной энергии и
климатические пояса
4. Гидротермические условия и
продуктивность биомассы
5. Географические пояса
6. Географические пояса в океане
7. Планетарная модель географической
зональности
8. Вертикальная зональность
10. Динамика географической
зональности
11. Освоение человеком земной
поверхности и изменение природных ландшафтов
12. Антропогенная модификация
природных ландшафтов
13. Глобальные проблемы ландшафтной
дифференциации
Список использованной литературы
Геосферой называется сфера (полый шар) в составе Земли,
приблизительно симметричная относительно ее центра и состоящая преимущественно
из вещества, находящегося в одном и том же физическом состоянии (агрегатный
состав, плотность, пределы температуры и т.д.) [1]. Геосфера охватывает земную
кору, нижнюю атмосферу с озонным слоем, гидросферу и биосферу, проникающие друг
в друга и тесно взаимосвязанные обменом вещества и энергии [2].
Через границы в геосферу в определенных количествах
поступают вещество и энергия из недр Земли (магма и тепло) и из космоса (солнечная
энергия и метеориты). В геосфере лучистая энергия солнца трансформируется в
тепловую и взаимодействует с внутренней энергией Земли. Высвобождающееся
внутриземное тепло почти полностью расходуется на эндогенные процессы. Солнечная
энергия является главным источником жизни и многих других природных процессов
на Земле.
Верхняя граница геосферы четко фиксируется тропопаузой (на
высоте 9-10 км в приполярных широтах, 12-13 км в умеренных, 16-17 км в
тропических). Над тропопаузой распологается озоновый слой стратосферы с
максимальной концентрацией озона, который поглощает практически полностью
ультрафиолетовые лучи и защищает все живое в биосфере от их губительного
воздействия.
Нижнюю границу геосферы С.В. Калесник предложил проводить по
глубине современного гипергенеза - от нескольких десятков до 200-300 м, где под
влиянием солнечной энергии, воды, воздуха и организмов происходит
преобразование первичных минералов, возникших в нижних слоях земной коры, во
вторичные, более устойчивые в условиях температуры и давления у земной
поверхности.
Существует несколько гипотез происхождения Земли. По
современным представлениям около 5 млрд. лет назад сгущения газово-пылевого
облака, попавшего в гравитационное поле Солнца, послужили центрами образования
планет "путем вычерпывания роя частиц" [2]. В процессе превращения в
планету метеоритного вещества в планету выплавлялась рудная масса,
формировались ядро и силикатная кора.
Происхождение материков и океанов объясняется теорией
тектоники литосферных плит, механизма конвекционных "течений" подкоркового
вещества. Схематически она представляется в следующем виде: вследствие
продолжающейся гравитационной дифференциации магмы тяжелые фракции наращивают
металлизированное ядро, а наиболее легкие поднимаются к поверхности. Лава легко
прорывает тонкий осадочный слой в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов
и раздвигает плиты в стороны со скоростью 2-6 см/год. Часть аномально легкой
магмы "течет" под океанической литосферой в сторону континентов и
тоже содействует дрейфу плит, обновлению океанической коры.
Края океанических плит, наталкиваясь на более "плавучие",
но более толстые континентальные плиты, заглубляются под них под углом около
45°. Сжатие сопровождается нередко складкообразованием по кроям континентальных
плит. Опускание океанической коры и подстилающей нижней литосферы в менее
вязкую астеносферу с ее более высокой температурой и давлением приводит к
вулканизму и землетрясениям.
Рифтовая зона Срединно-Атлантического хребта является
наиболее активной. Она расширяется примерно на 6 см/год, отодвигая американские
плиты на запад, а Евразию на восток. Аравия, Индостан и Австралия "дрейфуют"
на северо-восток за счет раздвигания коры в рифтовой зоне Индийского океана,
вытянутой с юго-востока на северо-запад, к грабену Красного моря.
Наша планета получает 5628 · 1021Дж/год энергии
Солнца. Из общей величины солнечной радиации, поступающей на внешнюю
поверхность атмосферы, около 22% отражается от слоя облаков и 8% - остальной
атмосферой; 13% энергии поглощается озоновым слоем и 7% поглощается остальной
атмосферой, которая при этом несколько нагревается. И только половина прямой и
рассеянной радиации достигает земной поверхности; 7% от общего поступления
солнечной радиации отражается обратно в мировое пространство, а оставшиеся 43%
от общей величины поглощаются земной поверхностью, трансформируются в тепло и
являются энергетической базой развития ландшафтов в геосфере. Из 43% лучистой
энергии Солнца, трансформированной земной поверхностью в тепло, 15% в виде
тепловых волн излучаются в тропосферу и прогревают её, в значительной мере
определяя температуру воздуха. Остальные 28% составляют тепловой баланс земной
поверхности. Это тепло главным образом расходуется на физическое испарение,
отчасти на транспирацию и фотосинтез, а также на молекулярно-турбулентный
теплообмен между земной поверхностью и атмосферой (5%). Радиационный и тепловой
балансы существенно изменяются в зависимости от широты местности. Солнечная
радиация над океаном меньше, а радиационный баланс больше, чем над сушей. Это
связано с меньшей облачностью над сушей. Для суши характерны более высокие
показания альбедо и эффективного излучения. Суша получает солнечного тепла
больше, чем океан, и больше его отдаёт в мировое пространство. Радиационный
баланс поверхности океана значительно больше, чем над сушей, поскольку океан
почти в три раза больше расходует тепла на испарение, нежели суша.
Поясное распределение солнечного тепла на земной поверхности
определяет неравномерный нагрев атмосферного воздуха. Тропосфера Земли,
содержащая более 4/5 массы атмосферы, в тропиках прогревается от подстилающей
поверхности сильно, в приполярных широтах очень слабо. Поэтому над полюсами располагаются
холодные области с повышенным давлением, а у экватора - теплое
кольцо с пониженным давлением. За исключением приполярных и экваториальных
широт, на всём остальном пространстве преобладает западный перенос воздуха. Этому
есть две причины:
1. В верхней половине тропосферы градиент давления направлен
от тропиков, с одной стороны, к полюсам, а с другой - к экватору. В верхней
части тропосферы повсюду, кроме экваториального и субэкваториальных поясов,
господствует западный перенос воздуха, который частично увлекает за собой и
нижележащие приземные слоя.
2. При своём движении в господствующем западном переносе на
вращающейся Земле циклоны отклоняются к высоким широтам, а антициклоны - к
низким, создавая динамическую ложбину на севере умеренных широт и усиливая пояс
высокого давления под тридцатыми широтами. Вследствие этого у земной
поверхности наблюдается чередование атмосферного давления: экваториальный пояс
пониженного давления с восточным переносом воздуха; два тропических пояса
повышенного давления с нисходящими токами воздуха под тридцатыми широтами и
пассатами по приэкваториальной периферии барических гребней; два умеренных
пояса пониженного давления с западным переносом воздуха под шестидесятыми
градусами; две области повышенного давления над полюсами с преобладанием
восточных ветров по их периферии. Этим термобарическим поясам соответствуют
воздушные массы - экваториальный, тропический, умеренный и арктический.
В одних и тех же климатических поясах различаются морские и
континентальные воздушные массы, что усиливает фронтальную деятельность. При
проникновении одними фестонами одной воздушной массы в другую возникают области
высокого и низкого давления. Там, где фронты воздушных масс пересекаются с
направлением морских течений, образуются довольно устойчивые круглогодичные
центры действия атмосфер в которых возникают циклона или антициклоны.
Помимо круглогодичных центров действия атмосферы активно
действуют сезонные центры. Они возникают как результат термических контрастов
суши и моря.
Стационарные и подвижные барические образования содействуют
меридиональному обмену воздушных масс, переносу тепла и влаги из одних широт в другие
[2].
Продуктивность фитомассы в естественных условиях тесно
связана с сочетанием тепла и влаги. Сумма осадков, взятая вне режима тепла,
определяет лишь влажность воздуха и сток. Эмпирически замечено, что отношение
продуктивного увлажнения (осадки минус поверхностный сток) к радиационному
балансу хорошо коррелируют с приростом биомассы.
Доля осадков, выпадающих на суше за счёт
внутриконтинентального влагооборота, составляет примерно 25%. Остальные 75%
осадков выпадают над сушей за счёт привноса влаги с океана. Примерно половина
всех осадков выпадает в экваториальном и субэкваториальном поясах, 1/3 - в
умеренных широтах, 1/10 - в субтропических и тропических поясах, 1/20 - в
полярных областях.
В целом из выпавших на сушу атмосферных осадков 24% стекает
в реки, 64% просачивается в почву, 12% задерживается на поверхности почвы,
растений, строений, а затем испаряются. В итоге физическое испарение составляет
около 38% от суммы осадков. В течение года наземная растительность
транспирирует около 30 тыс. км3 воды. Поверхностный сток в
биологических процессах практически не участвует.
Общая биомасса Земли без учёта массы микробов оценивается
различными авторами в пределах от 2·1012 до 2,7·1012 т
сухой массы.
Самая высокая продуктивность фитомассы в естественных
фитоценозах приурочена к дельтам субэкваториального пояса - местами до 3 тыс. ц/га
сухого вещества в год. Дельты жаркого пояса, расположенные на стыке суши и моря,
более всего обеспечены теплом (до 504·103 Дж/ (см2·год),
грунтовым увлажнением и необходимыми питательными элементами в почве. Вегетация
продолжается круглый год. Высока продуктивность и на наветренных побережьях
жаркого пояса.
В тесной связи с гидротермическими условиями проявляется
географическая зональность геохимических процессов в коре выветривания и в
распространении основных типов почв. В каждом типе коры выветривания на суше
выделяют автоморфные и гидроморфные почвогрунты, отличающиеся по режиму валового
увлажнения. Автоморфные ландшафты обычно приурочены к водоразделам,
гидроморфные - к увлажнённым понижениям [2].
Шарообразность вращающейся планеты вызывает поясное распространение
на её поверхности солнечной энергии, что в свою очередь обусловливает
формирование основных воздушных масс, общую циркуляцию атмосферы, зональность
гидротермического режима, экзогенных и геохимических, в том числе почвенных
процессов и зональность в развитии и распределении биогеоценозов. Поскольку для
каждого пояса характерны свои направленность и ритмика природных процессов,
своя структура ландшафтных зон, эти пояса называются географическими.
Таким образом, широтно-вытянутые географические пояса,
выделенные по режиму тепла, основным воздушным массам и общему характеру их
циркуляции являются столь важными и наиболее крупными таксономическими
единицами природного районирования земной поверхности, как и её подразделение
на материки и океаны.
Географические пояса не являются однородными внутри себя по
режиму увлажнения и континентальности. Преобладание в одних частях пояса
морского, в других - континентального воздуха способствует секторной
дифференциации пояса и в пределах суши и в океанической части пояса. Сектора
различаются по количественной и сезонной ритмике, по интенсивности
биогеохимических процессов, а следовательно и по структуре зональности
ландшафтов.
Термические различия между поясами, а также между сушей и
океаном приводят к формированию постоянных и сезонных центров действия
атмосферы и морских течений. Воздействие океанов на сушу проявляются в
секторности географических поясов.
Многие авторы при зонально-типологической характеристике
геосферы пользуются обобщённым понятием "зональный тип ландшафта". Под
этим названием подразумевают наиболее типичные и распространённые ландшафты
конкретного пояса, обусловленные определёнными параметрами тепла и влаги на
разных морфоструктурах [2].
Положение географических поясов поверхностного слоя в океане
определяется:
теплом, испарением, солёностью и плотностью воды, которые
являются функцией радиационного баланса;
господствующими ветрами (циклоническими штормами, устойчивым
переносом воздуха, штилями) и морскими течениями; поскольку инерция движения
воды во много раз больше, чем воздуха, морские течения в соответствии с силой
Кориолиса и очертаниями берегов далеко выходят за пределы поясов господствующих
ветров и оказывают существенное влияние на другие пояса;
вертикальной циркуляцией воды, содержанием в ней кислорода,
планктона и высокоорганизованной фауны. Все эти факторы изменяются с широтой
постепенно. Для определения географических поясов в океане важны линии конвергенции
(сходимости) основных водных масс, кромки многолетних (летом) и сезонных (зимой)
льдов в приполярных областях; широтные оси центров высокого и низкого давлений.
По ту и другую стороны от этих осей ветры в господствующем переносе имеют
противоположное направление. Однако эти рубежи не всегда совпадают, что даёт
основание помимо поясов выделять переходные зоны.
Географические пояса в океане [2]:
Арктический пояс. Включает Арктический бассейн Северного
Ледовитого океана. Температура воздуха и поверхностного слоя океана
отрицательная. Океан покрыт многолетним льдом. Органическая жизнь сравнительно
бедна.
Субарктический пояс. Он включает некоторые районы океанов и
открытых морей. Южная граница находится в пределах распространения сезонных
льдов и айсбергов. Зимой в субарктическом поясе господствует арктический
воздух, летом - умеренный. В летнее время много света и достаточно тепла для
обильного развития фито - и зоопланктона (около 200 мг/м3), который
привлекает сюда косяки рыб, стаи птиц и даже китов.
Северный умеренный пояс. Господствует умеренный воздух,
имеющий западный перенос. Средняя годовая температура умеренной водной массы
около 10°. Это пояс активной циклонической деятельности, штормов, густой
облачности и осадков. Вода обогащена кислородом и питательными солями. Обилие
фитопланктона придаёт воде зеленоватый цвет. Богатые рыбные промыслы в этом
поясе дают около половины мирового улова рыбы.
Северный субтропический пояс. Средняя температура воды в
южном полушарии 15°, в северном-16°. Зимой господствуют умеренный воздух,
западный перенос и циклоническая деятельность; летом - тропический воздух,
высокое давление, неустойчивые ветры. Бездождевое тёплое лето обусловливает
высокое испарение и повышенную соленость (в среднем 38 ‰). Ослабление вертикального
перемешивания океанических вод уменьшает содержание в них кислорода и
планктона, в частности зоопланктона, до 50-100 мг/м3, что определяет
небольшие рыбные запасы.
Северный тропический пояс. Круглый год господствуют
тропический воздух высокое атмосферное давление. В северной части пояса ветры
неустойчивые, в южной части по перифериям динамических антициклонов формируется
северо-восточный пассат. Для пояса в целом характерны
малая облачность и ничтожное количество осадков. Средняя температура воды составляет
20°, что приводит к сильному испарению. В воде очень мало кислорода и планктона.
Вода прозрачная, синяя, морские организмы в ней разнообразны, но малочисленны. Содержание
зоопланктона 25 мг/м3.
Субэкваториальный пояс. Типична сезонная смена тропического
экваториального пояса. Большую часть года господствует устойчивый
северо-восточный и восточный пассат, летом - юго-западный муссон. Средняя
температура воды 25°. Недостаток кислорода и низкое содержание планктона (зоопланктона
50-70 мг/м3). По направлению к экватору облачность и количество
осадков сильно возрастают, а солёность воды уменьшается до 34 ‰.
Экваториальный пояс. Господствует тёплый и влажный
экваториальный воздух, густая облачность и фронтальные дожди, слабые ветры и
штили. Воздух насыщен влагой, морская вода прогревается до 28°С. Солёность ниже
нормали. Фауна исключительно разнообразна и довольно обильна (зоопланктона
более 100 мг/м3).
Для того чтобы лучше уяснить проявление географической
зональности - расположение поясов, основных секторов и зональных типов
ландшафтов на реальных материках, нужно представить себе гипотетически
однородный материк, размеры которого в мелком масштабе соответствовали бы
½ площади суши Земли, конфигурация - её расположению по широтам, а
поверхность представляет невысокую равнину, омываемую океаном.
Планетарный закон горизонтальной зональности ландшафтов суши
проявляется на обширных евроазиатско-африканских равнинах. Поэтому можно
показать наиболее полный план горизонтальной географической зональности на
схеме гипотетического материка, дополнив его недостающими фрагментами
зональности других материков.
Из такой схемы видно, что, во-первых, большее
распространение суши в северном полушарии, чем в южном, вызывает сильное
растягивание зон в континентальных секторах северных умеренного и
субтропического поясов. В южном полушарии эти сектора выклиниваются, но в общем
зональность южного полушария сходна с зональностью северного. Во-вторых,
большинство географических зон располагаются не широтно.
Экваториальный пояс на суше занят постоянно влажными
вечнозелёными лесами (таблица 1). Здесь тепло и влажно. Средние месячные
температуры колеблются от 24° до 27°С. Валовое увлажнение (осадки минус
поверхностный сток) около 144 мм/год. Сезонная ритмика тепла и влаги не
выражена. Биогеохимические и геоморфологические процессы интенсивны в течение
года.
В экваториальном поясе материков создаётся огромная масса
органического вещества. Годовая продукция фитомассы превышает 40 т/га.
В листопадно-вечнозелёных лесах природные условия
почти те же.
Таблица 1 - Географические пояса и зоны [2]
Пояса
|
Зоны
|
Полярные
|
Пустынь
Арктотундр
|
Субполярные
|
Тундр
Лесотундр и предтундровых редколесий
|
Умеренные
|
Бореальные подпояса
|
Приокеанических лугов и редколесий
Тайги
|
Суббореальные подпояса
|
Смешанных лесов
Широколиственных лесов
Лесостепей и прерий
Степей
Полупустынь
Полупустынь и пустынь
|
Субтропические
|
Хвойных лесов
Вечнозелёных и полувечнозелёных смешанных
лесов
Полувечнозелёных смешанных лесов
Лесов, редколесий и кустарников средиземноморского типа
Полупустынь
Пустынь
Летневлажных редколесий и кустарников
Степей
Прерий и луговых степей
|
Тропические
|
Пустынь
Полупустынь
Редколесий и кустарников, саванн и высокогорных степей
Полувечнозелёных сезонновлажных лесов
Вечнозелёных постоянно влажных лесов
|
Субэкваториальные
|
Вечнозелёных влажных и умеренно влажных лесов
Полувечнозелёных влажных и умеренно влажных лесов
Вечнозелёных полусухих лесов и кустарников
Листопадных умеренно влажных и сухих лесов
Влажных и умеренно влажных саванн и редколесий
Сухих и опустыненных саванн, редколесий и кустарников
|
Экваториальные
|
Вечнозелёных избыточно влажных и влажных лесов
Листопадно-вечнозелёных лесов
|
В субэкваториальных поясах на суше расположены две зоны: муссонных
лесов и саванн. Летом данного полушария здесь господствует
экваториальный влажный воздух, зимой - сухой тропический воздух. Различия в
сезонной ритмике биогеохимических процессов, связанные с продолжительностью и
интенсивностью увлажнения, обусловливают развитие в этих поясах полного ряда
латеритных почв. Годовая продукция растительности в муссонных лесах колеблется от
20-35 т/га, в типичных саваннах - 12. Поскольку термические показатели этого
пояса самые высокие, природный потенциал земледелия при наличии искусственного
орошения является наиболее высоким.
В сухой сезон листопад в муссонных лесах заметно усиливается.
Для тропических географических поясов характерны пустынные и
полупустынные ландшафты, которые занимают 24,5% территории суши. Только
восточные секторы материков заняты муссонными лесами и редколесьями. Здесь
весь год тепло и сухо. Зимой температура не опускается ниже 10°С, летом 30-35°С.
Осадки колеблются от 50-200 мм/год, а гидротермический коэффициент не превышает
2. Продукция фитомассы ничтожна (4т/га за год). Растительный покров разрежен и
приурочен к местам сравнительно неглубокого залегания грунтовых вод.
К восточной, муссонной периферии материка пустыни через
полупустыни, кустарники и редколесья сменяются сезонно влажными лесами, которые
по режиму тепла и увлажнения мало отличаются от субэкваториальных муссонных
лесов.
Субтропические пояса характеризуются сезонной циркуляцией
воздушных масс (континентальных и морских умеренных и тропических) и очень
сложной сменой природных зон, связанной с различной степенью увлажнения. Годовой
гидротермический коэффициент колеблется от 2 в пустынях до 12 в муссонных лесах.
Вследствие господства летом соответствующего полушария
сухого тропического воздуха и зимнего, а не летнего максимума осадков для
западного приокеанического и континентального секторов характерны
средиземноморские жестколистные леса и кустарники для первого сектора,
полупустыни и пустыни, занимающие огромные площади, - для второго. Максимум
осадков приходится там на летнее время.
Пустыни и полупустыни сменяются степями и прериями,
которые через редколесья переходят в муссонные леса. Происходит смена почв.
В субтропиках южного полушария размеры суши малы. Западный
сектор представлен семиаридными жестколистными лесами и кустарниками,
центральный - степями, восточный - прериями и смешанными муссонными лесами.
В умеренном поясе северного полушария суша достигает по
широте максимальных размеров, а в южном она сильно сужается. Термические условия
северного умеренного пояса с широтой варьируют по радиационному балансу от 84·103
до 210·103 Дж/ (см2 ·год), а по суммам активных
температур - от 800 до 4000°. Учитывая эти различия, некоторые географы
предлагают разделить умеренный пояс на два: бореальный и суббореальный.
На большей части северного умеренного пояса весь год
господствуют западный перенос умеренного воздуха и циклоническая деятельность,
обусловливающие много осадков.
В субарктическом переходном поясе сказывается недостаток
тепла. Растительность угнетена. Осадки избыточные, преобладают тундровые
глеевые почвы. Растения имеют стелющиеся формы, которые способствуют сохранению
тепла в деятельном слое почвы. У них мелкие и жёсткие листья.
Из-за недостатка тепла биохимические процессы протекают медленно
и ограниченны коротким летним сезоном. Вечная мерзлота препятствует
просачиванию почвенной влаги, ограничивает миграцию элементов, способствует
заболачиванию.
Арктический пояс характеризуется очень низкими значениями
радиационного баланса. Недостаток тепла сильно замедляет
биогеохимические процессы и исключает развитие высших растений. Доминируют мхи
и лишайники.
Природные условия антарктического пояса ещё более суровы. Почти
вся Антарктида покрыта мощным покровным ледником. Менее 1% площади материка
свободно ото льда и покрыто мхами, лишайниками и цветковыми растениями.
Аналогичные зоны и подзоны на материках проявляются с
неодинаковой полнотой и дифференцируются по-разному. Каждому материку свойствен
свой план географической зональности. Он зависит от площади материка, его
конфигурации, распределения суши по географическим поясам, геологического
фундамента и орографии, направления господствующих ветров и от удалённости
материков друг от друга [2].
Проявление вертикальной зональности в горах и её сходство с
зональными типами ландшафтов на равнинах земного шара позволяют говорить о
трёхмерности географических зон (четвёртое измерение - продолжительность
развития зон и изменения их ландшафтов человеком). Вертикальная зональность
может проявляться при подъёме суши к хионосфере. Таким образом, в основе
географической зональности на шарообразной поверхности вращающейся Земли лежит
уменьшение солнечного тепла от жаркого пояса к полюсам и от уровня океана в
тропиках к хионосфере.
С подъёмом в горы уменьшаются плотность воздуха, содержание
в нём пыли, диоксида углерода и даже водяных паров, а интенсивность солнечной
радиации возрастает примерно на 10% на 1 км высоты. Ещё больше усиливается
эффективное излучение, особенно длинноволновое (тепловое). Это вызывает падение
температуры воздуха с высотой и резкие её амплитуды при переходе из света в
тень и ото дня к ночи. Количество ультрафиолетовых лучей возрастает, поэтому
активизируется фотосинтез, в воздухе уменьшается количество бактерий.
Важный факт: граница лесов - полярная на равнинах и верхняя
в горах - проходит примерно там, где сумма активных температур за период
вегетации составляет 600-9000. Различное её положение в этих пределах
связано с местными причинами - влажностью воздуха, продолжительностью светового
дня и составом лесообразующих пород.
Количество атмосферных осадков возрастает в горах до
определённой высоты: в умеренных широтах и во влажных тропиках до 2000-3000 м,
в сухих тропиках до 4000 м, в приполярных широтах до 1000 м. С высотой в 3-4
раза увеличивается поверхностный сток, улучшается дренаж. Болота в верхних
частях практически отсутствуют, тундры сменяются криволесьем и лугами. С
высотой в горах усиливается эрозия и в 5-10 раз возрастает твёрдый сток.
В горах флора и фауна в 2-5 раз богаче видами, чем на
равнинах.
Структура вертикальной зональности в горах зависит в первую
очередь от положения гор в том или ином географическом поясе и секторе, и,
конечно, от их высоты и древности флоры [2].
9. Полярная асимметрия и ритмика в
развитии геосферы
В зональности северного и южного полушарий не наблюдается
строгой симметрии. Об этом свидетельствуют следующие факты.
1. Самые высокие показатели поглощаемой земной поверхностью
солнечной радиации приурочены к десятым северным широтам. На соответствующих
южных широтах они на 336·102 - 420·102 Дж/ (см2 ·
год) ниже.
2. Термический экватор сезонно перемещается между
географическим экватором и 15 - 16° с. ш. Его среднее положение между 5 - 8° с.
ш.
3. Центры субтропических максимумов перемещаются от сезона к
сезону в северном полушарии между 32 и 36° с. ш., а в южном между 28 и 32° ю. ш.
4. Если найти среднеширотные положения границ аналогичных
географических поясов в обоих полушариях относительно экватора, то обнаружится,
что они на 4 - 5° смещены к северу. Причины такого смещения следующие: в
северном полушарии суша составляет 39,4% земной поверхности, а в южном - только
19%. Так как суша поглощает примерно на 17% больше солнечной радиации, чем
океаны, а теплоотдача суши в атмосферу почти вдвое выше, чем у океана, северное
полушарие на 2-3° теплее южного.
Проблема ритмичности в развитии геосферы и, в частности,
повторяемости орогенических фаз, великих ледниковых периодов, засух и других
глобальных явлений посвящено много гипотез. Из средних ритмов
физико-географических процессов, вызывающих смещение ландшафтных зон на 2-3° по
широте выделяют 1800-1900-летний период. Через это время Солнце, Земля и Луна
между ними располагаются на одной прямой. При этом на 6% усиливаются приливы не
только в гидросфере, но и в литосфере, Замедляется вращение Земли вокруг своей
оси. Через 100-150 лет после этого в полярных и высокогорных районах возрастает
ледовитость, что сопровождается некоторым понижением уровня океана, смещением в
сторону тропиков циклонов и повышением общей увлажненности материков.
Через 900-950 лет эти три небесных тела опять оказываются на
одной прямой, но на этот раз Земля находится между Солнцем и Луной. На Земле
наступает период аридности.
Из коротких ритмов широко известны 11-летние периоды
солнечной активности, с которыми связывают активизацию природных процессов на
Земле. Эти ритмы лучше выражены в приполярных и умеренных широтах. В период
повышения солнечной активности усиливаются полярные сияния, интенсивнее
циркулирует атмосфера, активизируется деятельность микробов и вирусов.
Солнечно-земные связи имеют большое значение в развитии
природной среды и человека.
Начало возникновения географической зональности современного
типа относится к концу мелового периода, когда покрытосеменные (цветковые) растения
сменили юрскую флору (гингковые, хвойные), когда появились птицы и стали широко
развиваться млекопитающие. С палеогена материки приняли очертания, близкие
современным.
По мере охлаждения земной поверхности усилилась
дифференциация климата. В высоких широтах с одной стороны, и в континентальных
секторах тропиков - с другой, стали возникать новые географические зоны, сужая,
оттесняя и заменяя более древние.
Теплый и влажный климат мелового времени благоприятствовал
распространению лесов гилейного типа из покрытосеменных растений от экватора до
высоких широт. Материковые платформы Европы, Азии и Африки были разобщены
океаном. Началось развитие Тихоокеанской складчатости.
В палеоцене постепенное охлаждение земной поверхности
усилилось в связи с началом "космической зимы", что стало причиной
поясно-секторной дифференциации геосферы. Появились субэкваториальные
сезонно-влажные леса, северная граница которых доходила до 47° с. ш. Севернее и
по склонам гор в южных широтах произрастали более холодоустойчивые леса типа
вечнозеленых лесов субтропиков. В горах появляется вертикальная зональность,
соответствующая определенным поясам и секторам.
В эоцене было еще тепло и достаточно влажно. Расширился
континентальный сектор. В Аравии и Сахаре развивались редколесья типа сухих
лесосаванн. В вечнозеленых лесах появились примитивные обезьяны. Антарктида и
Австралия представляли один материк, а Северная и Южная Америки были
разъединены широким проливом.
В олигоцене отмечается последующее похолодание. На севере
Евразии появилась зона широколиственных лесов умеренного климата. По склонам
гор на севере Евразии росли смешанные леса, а на юге - широколиственные. Расширяется
и больше дифференцируется континентальный сектор. Его центр занимали степи,
север - лесостепи, а юг - саванны, которые распространялись по всей Сахаре, на
полуострове Сомали.
В неогене материки и океаны приняли современные очертания, в
альпийской складчатости возникли высочайшие горные хребты, сложилась
современная система океанических течений, Северная Америка соединилась с Южной
перешейком, возникли Гольфстрим, Лабрадорское и Курильское течение. Шло
дальнейшее охлаждение земной поверхности.
В миоцене происходит дальнейшее усложнение зональной
структуры. На равнинах севера Евразии возникла зона смешанных лесов. Все
предшествующие лесные зоны сузились и сдвинулись к югу. В миоцене в
вечнозеленых лесах широко были распространены человекообразные обезьяны.
В плиоцене в пределах континентального сектора современного
тропического пояса возникли пустыни. К северу были степи, к югу - саванны, на
востоке - редколесья.
На плейстоцен приходятся основные ледниковые периоды. В это
время уменьшается аридность в континентальных секторах тропиков. Умеренный пояс
был сдвинут в широты Средиземноморья, где произошло смешение северных и южных
флор и фаун.
В голоцене - современную геологическую эпоху - также
происходят изменения природной среды, но протекают они медленно. К началу
нашего летоисчисления общий план географической зональности соответствовал
современному. Но в начале средних веков наблюдаются некоторые потепления и
смещения зон к северу. Эти ритмы связывают с 1800-летним периодом солнечной
активности.
Степень изменения ландшафтов человеком тесно связана с численностью
населения, энергетической базой производительных сил, направленных на освоение
и использование территории, а также с продолжительностью ее эксплуатации. В наш
век неконтролируемое в общепланетарном масштабе использование природной среды
может перешагнуть порог ее самозащиты.
До сих пор слабо заселены и освоены полярные, высокогорные,
аридные пустыни, тундры, а также переувлажненные экваториальные леса. На
остальной территории 82% мирового населения сконцентрировано на равнинах, где
его средняя плотность превышает 45 чел/км2, 11% - на высотах
500-1000 м (плотность15 чел/км2), 6% - на высотах 1000-2000 м (плотность
- 10 чел/км2) и 1% - выше 2000 м (4 чел/км2).
Таким образом, человек освоил и изменил в той или иной
степени ландшафты на 60% территории, а на 1/5 части суши
изменил их сильно. Анализ использования земли человеком во времени
свидетельствует:
1) о расширении до последнего времени пахотных земель,
особенно в развивающихся странах;
2) о быстром расширении мелиораций как наиболее продуктивной
и надежной формы земледелия;
3) о неуклонном и быстром расширении земель, занятых
строениями, наземными коммуникациями и другими инженерными сооружениями;
4) об увеличении антропогенных пустошей, возникающих в результате
узкопотребительского использования природных ресурсов; о продолжающемся
сокращении площади лесов и об усилении загрязнения земельных угодий, водоемов и
атмосферы.
Таким образом, возникает цепочка: промышленно-городской
ландшафт теснит сельский, а тот в свою очередь расширяется за счет лесов и
пастбищ. В конце концов, ухудшается их качество. По началу редколесья и
кустарники используются как пастбища, а затем распахиваются или застраиваются. Остаются
земли, освоение которых требует больших затрат.
Измененные человеком или искусственно созданные им на
природной основе ландшафты принято называть антропогенными модификациями, а их
территориальные сочетания с естественными называют современными ландшафтами.
Выделяют так называемый культурный ландшафт - это часть
природной среды, ее природно-производственный территориальный комплекс,
оптимальное равновесие естественных процессов в котором постоянно
поддерживается человеком. Примерами типов культурных ландшафтов являются поля,
сады, плантации, карьеры, водохранилища, города, села и т.д.
Современные ландшафты подразделяют на шесть основных групп:
Практически неизменные природные ландшафты - ледники,
полярные, экстрааридные пустыни, заповедники;
Слабо измененные ландшафты, в которых основные природные
связи не нарушены - рационально эксплуатируемые леса, естественные леса,
пастбища, национальные парки;
Нарушенные ландшафты, возникшие вследствие длительного
нерационального использования первичных ландшафтов - мелколесья, возникшие в
результате подсечно-огневой и переложной систем земледелия, саванны - в
результате сведения муссонных лесов, полупустыни - вследствие перевыпаса скота
в сухих саваннах;
Сильно нарушенные ландшафты или антропогенный бедленд,
возникший по тем же причинам и чаще в условиях неустойчивого равновесия
природных процессов - антропогенный карст, вторичное засоление и заболачивание,
подвижные пески;
Преобразованные или культурные ландшафты - сады, поля,
лесонасаждения, антропогенные оазисы в пустынях - постоянно поддерживаются
человеком путем культивации, мелиорации, химизации почвы и т.д.
Искусственные ландшафты, созданные человеком на природной
основе - города, села, промышленно-энергетические и транспортные узлы, наземные
коммуникации, горные разработки, водохранилища.
Из этой классификации видно, что всякий измененный,
преобразованный и даже искусственный ландшафт возникает на основе и в границах
естественного ландшафта, который является исходным.
Географическая сфера подразделяется на различного ранга
природные комплексы в результате воздействия четырех основных групп факторов.
Космические факторы - положение Земли в Солнечной системе,
инсоляция шарообразной поверхности нашей планеты с суточным и годовым
движениями, трансформация солнечной радиации. Тепловые и циркуляционные пояса
воздушных масс и проявление в них секторности по соотношению тепла и увлажнения.
Трехмерность географических зон, длительность их развития под влиянием
деятельности человека.
Геофизические факторы - шарообразность Земли, формирование
земной коры и рельефа, образование материков, горных систем и океанических
впадин. Гравитационное поле Земли, удерживание на земной поверхности гидросферы
и атмосферы, механическое перемещение воды и продуктов выветривания.
Биотические факторы - абиогенное возникновение жизни на
Земле и ее развитие при длительном взаимодействии на протяжении геологической
истории двух предыдущих факторов. Роль биосферы и, особенно, фотосинтеза в трансформации
атмосферы, гидросферы и поверхностного слоя осадочных пород. Возникновение
почвенного покрова, органогенных пород.
Антропогенные факторы - воздействие человека, главным
образом производства, созданного им, на естественные ландшафты.
Первые три группы факторов обусловили формирование и
развитие естественных ландшафтов, а антропогенные факторы вызывают
многообразные изменения природной среды, тесно связанные с природными и
социально-экономическими условиями, а также с целями освоения территории.
Проблемы физико-географического районирования, в частности
разработка системы таксономических единиц, отличаются особой сложностью. Наблюдаются
различные подходы и трактовка влияния указанных факторов на дифференциацию
геосферы, разнобой в выделении и соподчинении таксономических единиц и нередко
в проведении границ природных комплексов. При дифференциации геосферы следует
выделять два подхода к группировкам природных комплексов - типологический и
индивидуально-региональный.
Типологический подход особенно важен при выявлении
глобальных закономерностей распространения основных поясно-зональных типов
ландшафтов (тундры, саванны, пустыни и др.), которые типически повторяются на
разных материках.
При индивидуально-региональном выделении природных
комплексов акцент делается на местные особенности развития ландшафтов, в
особенности на характер геологических пород и орографии.
При физико-географической дифференциации геосферы выделяют
следующие таксономические единицы:
Типологический (зональный) ряд: геосфера (географическая
оболочка) - географический пояс (с выделением его частей на суше и в океане) -
сектор (спектр зон) - зона (на равнинах и в горах) - подзона - ландшафт.
Индивидуально-региональный (азональный) ряд: геосфера -
материки и океаны - субконтинент или группа физико-географических стран -
физико-географическая страна - зона в пределах страны - провинция -
физико-географический район - ландшафт.
Наиболее крупным подразделением геосферы является географический
пояс. Пояса прослеживаются как на суше, так и в океане. Они выделяются по
режиму тепла, циркуляции основных воздушных масс, типу биохимических процессов,
составу почв и биоты, в океане - по режиму тепла поверхностного слоя,
солености, прозрачности воды и т.д.
Поскольку основные воздушные массы характеризуются
господствующим переносом воздуха с запада на восток, или наоборот, во многих
поясах выделяются сектора увлажнения, для которых присуще особое сочетание
тепла и влаги.
Следующая таксономическая единица - географическая зона. Каждая
зона характеризуется определенным сочетанием тепла и влаги. Набор зон и их
простирание в каждом секторе на суше тесно связаны с поясным переносом воздуха,
с барической топографией по сезонам "зима - лето", а также с влиянием
морских течений.
Физико-географические страны обычно определяются как
значительные части материков с характерным комплексом признаков - общность
орографического строения (обширная равнина, горная система) с ядром крупной
морфоструктуры (платформа, щит) определенного геологического возраста. Страна
отражает секторный спектр горизонтальной или вертикальной зональности.
1.
Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975.
2.
Физическая география материков и океанов: Учебн. для геогр. спец. ун-тов
/ Под общей ред. А.М. Рябчикова. М.: Высш. шк., 1988.
|