Основные черты развития геосферы и планетарная дифференциация ее ландшафтов
ПЛАНЕТАРНАЯ МОДЕЛЬ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ НА МАТЕРИКАХ
Для того чтобы лучше уяснить проявление географической зональности —расположение поясов, основных секторов и зональных типов ландшафтов на реальных материках, представим себе гипотетический однородный материк, размеры которого в мелком масштабе соответствовали бы 1 /2 площади суши Земли, конфигурация — ее расположению по широтам, а поверхность представляла бы невысокую равнину, омываемую океаном (рис. 4). Предполагается, что аналогичная половина суши расположена антиподально в другом полушарии, за океаном. Очертания этих моделей материков напоминают в северном полушарии нечто среднее между Северной Америкой и Евразией с Северной Африкой, а в южном — нечто среднее между Южной Америкой, Южной Африкой и Австралией. Нанесенные на такой «материю» границы поясов, основных секторов и типизированных ландшафтов зон отражают генерализованные контуры их на равнинах реальных материков. На месте горных регионов границы приведены к уровню равнины, т. е. рассматриваются без учета влияния рельефа и геологического фундамента (вертикальная зональность отсутствует).
Полнее всего 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. Такой подход нам представляется правомерным, поскольку зональные типы ландшафтов на равнинах в пределах конкретного пояса аналогичны даже на разных материках. Схема позволяет выявить закономерности размещения основных зональных типов ландшафтов в масштабе всей равнинной суши и иллюстрировать ее конкретными примерами. О причинах вертикальной зональности речь пойдет ниже.
Из приведенной 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, оказывается, что большинство географических зон располагается не широтно, как обычно принято их представлять. Только на территории СССР и отчасти Канады, которые расположены преимущественно в континентальных секторах арктического, субарктического и умеренного поясов, да в широкой северной части низкой Африки, где вследствие пассатной циркуляции западная приокеаническая секторность выражена слабо, преобладает широтное простирание зон. На остальной части суши земного· шара широтного протяжения зон, как правило, не наблюдается (рис. 5).
Рис. 4. Схема географических поясов и основных зональных типов ландшафтов на гипотетическом материке (размеры изображенного материка соответствуют половине площади суши земного шара в масштабе 1 : 90 000 000, конфигурация — ее расположению по широтам, поверхность — невысокая равнина)
Рис. 5. Географические пояса и зоны
^ Экваториальный пояс на суше, в его западной и центральной частях, занят постоянно влажными вечнозелеными лесами (гилеи), обрамленными с востока, севера и юга листопадно-вечнозелеными лесами. Такое расположение зон, например в Амазонии, объясняется тем, что океанический воздух втягивается в экваториальную барическую депрессию над сушей с востока по северной и южной периферии этой депрессии. Конвекция и эффект шероховатости подстилающей поверхности, а следовательно, и увлажнение возрастают по мере продвижения этого воздуха в глубь депрессии. Кроме того, восточные окраины материков даже в экваториальном поясе испытывают некоторое влияние пассатно-муссонной циркуляции, обусловливающей хотя и короткий, но заметный бездождный сезон. Последний наиболее резко выражен в Восточной Африке (влияние Южной Азии и аравийско-сомалийской суши).
В типичной гилее постоянно тепло и влажно. Радиационный баланс около 3066 • 10 2 Дж/ (см 2 • год), на побережье свыше 3360 • 10 2 Дж/ (см 2 • год). Сумма активных температур (выше 10 °C) составляет 9000—10000°, так как средние месячные температуры колеблются от 24 до 27 °C. Валовое увлажнение (осадки минус поверхностный сток) около 1400 мм/год, а его отношение к радиационному балансу достигает 20, что в два раза выше нормали. Сезонная ритмика тепла и влаги не выражена. Биогеохимические и геоморфологические процессы (эрозионно-аккумулятивный процесс и др.) исключительно интенсивны в течение всего года, что проявляется не только в образовании мощной коры выветривания, особых типов почв и растительности, но и в мезоформах рельефа: преобладают плакорные пространства; даже при небольших уклонах поверхности возникают террасированные натеки грунта.
В экваториальном поясе материков создается огромная масса органического вещества. Годовая продукция фитомассы может превышать 40 т/га (сухая масса). Следовательно, природный потенциал земледелия на научной основе огромен. Здесь можно снимать три урожая зерновых и бобовых в год. Однако вследствие постоянно высокой влажности воздуха набор культур экологически ограничен. Преобладают рис, каучуконосы, кокосовая пальма и кукуруза, которые занимают 2 /3 обрабатываемой площади. Из-за густой облачности, высокой влажности и пониженного фотосинтеза процентное содержание белков в продовольственных культурах ниже 10 %.
При сведении лесов под пашню резко уменьшается поступление органического опада в почву и снижается ее естественное плодородие. Отсюда живучесть подсечно-огневой системы земледелия, которая может быть ликвидирована лишь при внесении в почву большого количества удобрений.
Под лесами растительный опад полностью минерализуется, органических веществ в почве накапливается очень мало: в верхних горизонтах 2—3 %, в нижних меньше 1 %. Интенсивное промывание почвы и коры выветривания обусловливает вынос растворимых соединений и накопление наименее подвижных элементов — полуторных оксидов железа и алюминия. В условиях слабого дренажа развиваются заболоченные и болотные почвы, на более дренируемых пространствах — ферраллитные оподзоленные почвы (латеритные). И те и другие имеют преимущественно кислую реакцию.
Пышная растительность гилей характеризуется древностью и богатством флористического состава. Кустарники и травяной покров угнетены. Несмотря на многоярусность, высота деревьев относительно небольшая (около 35 м), так как сильно насыщенная влагой почва часто превращается в плывун и не выдерживает большой нагрузки. Вследствие неглубокой аэрации почв у деревьев преобладает горизонтально стелющаяся корневая система. Дисковидные корни-подпорки обеспечивают устойчивость крупных деревьев. Кора на стволах тонкая, так как деревья не страдают ни от холода, ни от недостатка влаги. Листья деревьев верхнего яруса плотные, глянцевитые, ксероморфные. Все это защищает их от перегрева и механического воздействия ливней. В нижних ярусах они тоньше и нежнее.
В листопадно-вечнозеленых лесах природные условия почти те же, но флористически они еще разнообразнее. Например, в заповедном лесу на Яве на площади 280 га растет 250 различных видов деревьев, т. е. приблизительно столько же, сколько во всей Европе. В короткий бездождный сезон увлажнение несколько снижается. Некоторые деревья сбрасывают листву, другие, напротив, покрываются ею, и картина вечнозеленого леса сохраняется. Продолжительность жизни листьев у деревьев тропических стран от 1 до 15 лет (в умеренных широтах листья деревьев с началом морозов ежегодно опадают, хвоя сосны живет 2 года, ели — 12 лет). Как правило, многолетние листья опадают не сразу, смена листвы идет постепенно, в течение всей жизни дерева. Если в лесах умеренных поясов листопад — главным образом защита от высыхания в холодный сезон, когда корни не в состоянии всасывать почвенную влагу, то в лесах влажных тропиков это разгрузка дерева от излишков кремнекислоты, которая в коллоидном состоянии поступает из почвы и накапливается в листьях, вызывая их окаменение (см. рис. 5).
В субэкваториальных поясах на суше расположены две зоны: муссонных лесов и саванн. Радиационный баланс 294 • 10 3 — 315 • 10 3 Дж/ (см 2 • год). Это пояса классического проявления экваториальных муссонов (пассатно-муссонная циркуляция). Летом данного полушария здесь господствует экваториальный влажный воздух (муссон — от арабского «маусим» — сезон), зимой — сухой тропический воздух («пассат» — по-голландски ветер). Смена ландшафтного ряда от подзоны постоянно влажных муссонных лесов до опустыненных кустарниковых саванн связана с уменьшением увлажнения по направлению к тропикам. В муссонных лесах влажный сезон (около 200 дней) продолжительнее засушливого, в саваннах — наоборот (около 100 дней). Вследствие наличия сухого безоблачного сезона и расположения в низких широтах (с высоким стоянием солнца) радиационное тепло идет преимущественно на нагрев почвы и приземного слоя воздуха. Поэтому сумма активных температур достигает 10 000° и больше.
Различия в сезонной ритмике биогеохимических процессов, связанные с продолжительностью и интенсивностью увлажнения, обусловливают развитие в этих поясах почти полного ряда латеритных почв: под влажными муссонными лесами — ферраллитных и альферритных почв, под засушливыми муссонными лесами, редколесьями и лесосаванными — красных альферритных и ферритных почв, под типичными саваннами — красно-бурых, а под опустыненными саваннами — красновато-бурых почв саванн. Годовая продукция растительности в муссонных лесах колеблется от 20 до 35 т/га, в типичных саваннах — 12, в сухих саваннах — 7 т/га сухого органического вещества.
Чем длиннее сезон засухи, тем меньше прирост фитомассы, тем, в общем, тверже древесина, больше белков, сахара и жиров в продовольственных культурах. Поскольку термические показатели этого пояса самые высокие, природный потенциал земледелия при наличии искусственного орошения в период засухи также является наиболее высоким. Повсеместно можно выращивать два-три урожая зерновых и бобовых в год. Затраты на орошение окупаются высоким естественным плодородием почв, богатых легкорастворимыми солями и основаниями. В Индии, например, даже без внесения удобрений рис нередко культивируется на орошаемых землях бессменно. Обильно развивающиеся в воде, идущей на орошение, синезеленые водоросли и некоторые бактерии накапливают азот из воздуха в таком количестве, которое соответствует азоту, образующемуся при внесении 20—30 т/га навоза. Однако из-за низкой агротехники и, особенно, недостатка минеральных удобрений урожайность сельскохозяйственных культур в тропиках в целом пока существенно ниже, чем в развитых странах умеренного и субтропического поясов.
В сухой сезон листопад в муссонных лесах заметно усиливается (приспособление деревьев к засухе и окремнению). Некоторые деревья сбрасывают листву полностью, другие — только частично. Немало в лесах и таких ксерофитных видов, которые активно вегетируют и в сухой сезон (немного влаги в почве сохраняется и в сухой сезон). Например, у разнополого дынного дерева (папайя) мужские экземпляры сохраняют листья в сухой сезон и даже образуют новые, в то время как женские, обремененные плодами, в сухой сезон совершенно теряют листву. В саваннах такого явления, как правило, не наблюдается.
В восточных секторах субэкваториальных поясов пассатно-муссонная циркуляция в летние сезоны усиливается и осложняется термическими контрастами суши и моря. Приэкваториальные муссоны во взаимодействии с внетропическими образуют по восточной периферии материков (особенно в Азии) огромные области мощной муссонной циркуляции, определяющей муссонную или восточно-приокеаническую секторность. Саванны и пустыни нигде не достигают восточного побережья. Это не относится к антропогенной саванне (в результате многовекового земледелия), которая ныне широко распространена в тропиках и субтропиках, особенно в Восточной Азии и субэкваториальной Африке. Она обычно возникает на месте сведенных муссонных лесов. При наличии искусственного орошения замещает естественную саванну. В соседнем тропическом поясе антропогенная саванна проникает в зону полупустынь (сухая саванна).
Антропогенная саванна представляет собой сочетание полевых культур и насаждений плодовых и других деревьев с густыми широкими кронами, дающими большой прирост листвы, используемой на корм скоту и в качестве зеленого компоста. Разбросанные в виде групп и отдельных деревьев по межам небольших полей, вдоль дорог и каналов, а иногда и просто среди полей, эти насаждения в сезон дождей умеряют сток и эрозию, а в сухой сезон ослабляют поры вы ветра и дефляцию почв.
По направлению к тропическим поясам влаги в почве становится меньше и муссонные леса редеют. У деревьев наблюдается нарастание ксероморфных признаков: уменьшение роста, редукция листьев, появление на них воскового и волосяного покровов, углубление и сильное расщепление корневой системы, утолщение стволов и развитие клубненосных корней для накопления запасов влаги (признаки суккулентности). Во влажных саваннах господствует плотный, высокий (до 2 м и более) травяной покров из злаков. Ближе к тропической пустыне он переходит в отдельные дернины. Мезоксерофитные деревья сменяются ксерофитными кустарниками и полукустарниками.
Для тропических географических поясов наиболее характерны пустынные и полупустынные ландшафты, которые вместе с аналогичными ландшафтами субтропических и умеренных поясов занимают 24,5 % территории суши. Только восточные секторы материков заняты муссонными лесами и редколесьями. Сильный прогрев суши в условиях динамического максимума атмосферного давления в тропических широтах расширяет внешние границы тропических поясов в центре суши в сторону полюсов (в северном полушарии до 30° с.ш.). Радиационный баланс 252 • 10 3 — 294 • 10 3 Дж/ (см 2 • год). Весь год тепло и сухо. Зимой температура, как правило, не опускается ниже 10 °C, летом 30—35 °, но в дневные часы достигает 50 °C и выше. В зависимости от широты и степени увлажнения (муссонный восток) сумма активных температур за год колеблется от 6000 до 9500°. Осадков в аридной части пояса 50—200 мм/год, а гидротермический коэффициент (отношение валового увлажнения к радиационному балансу) почти никогда не превышает 2.
Из-за недостатка влаги кора выветривания маломощна, а продукция фитомассы ничтожна: в полупустынях 4 т/га за год, в пустынях меньше 2 т/га в год (сухая масса), при этом фитомасса корневой части растений в 3—4 раза больше надземной. В кратковременные сезоны дождей напряженность биохимических процессов очень высокая (например, эфемеры проходят полный цикл вегетации за очень короткий срок и лишь немногие растения за два года), остальное время — длительный период покоя. Физическое выветривание (особенно термическое и эоловое) преобладает над химическим. Во время дождей интенсивна работа эпизодических водных потоков. Растительный покров разрежен и приурочен к местам сравнительно неглубокого залегания грунтовых вод. Для растений характерны глубокая корневая система, высокое осмотическое давление в клетках, повышенная способность переносить длительную сухость.
Благодаря устойчивой пассатной циркуляции западные приокеанические секторы в этих поясах, как и в предыдущих, отсутствуют. Пустыни выходят к океану. В южном полушарии под влиянием мощного холодного течения границы всех поясов на западном побережье (в том числе и границы пустынь) сдвигаются к северу. Береговые пустыни отличаются от континентальных повышенной влажностью воздуха и выделяются в особый зональный подтип.
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. Годовой гидротермический коэффициент возрастает от 1—2 (пустыни) до 10—12 (муссонные леса). Соответственно происходит смена почвенного ряда: от примитивных скелетных, или серо-желтых, почв тропических пустынь через серо-коричневые почвы полупустынь и красно-коричневые почвы редколесий к красным альферритным почвам (иногда оподзоленным, аллитным) под муссонными лесами.
Редколесья и разреженность кустарников в семиаридных и аридных зонах обусловлены дефицитом почвенной влаги. Расстояния между деревьями и кустарниками строго лимитируются самой природой. Новое древесное растение может вырасти лишь на месте погибшего.
Попутно заметим, что аналогичная же причина редколесья и в лесотундре. Хотя почвы там переувлажнены, но деревья в период вегетации страдают от физиологической сухости, связанной с холодом. Они поглощают влагу только из верхнего летом теплого, но очень тонкого слоя почвы и борются за эту влагу.
^ Субтропические пояса , как указывалось, характеризуются радиационным балансом 210 • 10 3 — 252 • 10 3 Дж/ (см 2 • год), сезонной циркуляцией воздушных масс (континентальных и морских умеренных и тропических) и очень сложной сменой природных зон, связанной с различной степенью увлажнения. Суммы активных температур 4000—6000° за год. Годовой гидротермический коэффициент ГТК (W / R) 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.
Восточный муссонный сектор увлажняется лучше западного. Максимум осадков приходится там на летнее время. Продолжительность сезона увлажнения при движении к восточному побережью материка увеличивается и режим осадков становится более равномерным. Пустыни и полупустыни сменяются степями и прериями, которые через редколесья переходят в муссонные леса. Соответственно сменяются типы почв: для западного средиземноморского сектора характерны коричневые и серо-коричневые почвы, для полупустынь — серо-бурые почвы и сероземы, в восточном секторе под прериями — черноземовидные, а под муссонными лесами — красноземы и желтоземы. При сильной дегидратации вторичных глинных минералов и оксидов железа преобладают красноземы, при более слабой — желтоземы.
В условиях значительной радиации, достаточного, но сезонного увлажнения в субтропиках и на юге умеренных поясов при переходе от степей к муссонным лесам (с запада на восток) и от лесостепей к редколесью (с севера на юг) располагаются высокотравные степи или прерии. Продукция фитомассы в них (до 14 т/га в год) в полтора раза больше, чем в обычных степях. Черноземовидные почвы прерий в субтропиках проявляют признаки аллитизации и принимают красноватый оттенок. В этих почвах в отличие от степных черноземов отсутствует карбонатный горизонт, и в нижних слоях они имеют нейтральную или слабокислую реакцию.
Под влиянием многовековой земледельческой культуры прерии и светлые муссонные леса сменились сельскохозяйственными ландшафтами: антропогенной саванной и садово-плантационными ландшафтами, которые являются наиболее рациональными формами использования земли в тропиках и субтропиках. Природный земледельческий потенциал достаточно высок: продукция фитомассы в муссонных лесах субтропиков достигает 20 т/га в год.
Вследствие увеличения площади суши в северном тропическом и субтропическом поясах континентальной сектор расширяется, а восточно-приокеанский сектор сокращается. В южном полушарии, где площадь суши уменьшается, континентальный сектор выклинивается, и пустыни в нем занимают значительно меньшую площадь. В северном же полушарии пустыни, обрамленные полосой полупустынь, достигают максимального развития, вторгаясь частично и в умеренный пояс.
Следовательно, надо различать пустыни и полупустыни тропических, субтропических и умеренных поясов. Например, в отличие от пустынь и полупустынь северного тропического пояса, где средняя температура самого холодного месяца не опускается ниже 10°, в субтропических пустынях и полупустынях зимой бывают заморозки (хотя средняя температура самого холодного месяца выше + 4°), а в умеренном поясе даже продолжительные морозы. Эти различия обусловливают и своеобразные для каждого пояса черты пустынной растительности. Для тропических пустынь и полупустынь Америки, Африки и Австралии наряду со склерофитами характерны суккуленты — кактусы, древовидные молочаи и пр., а среди культурных растений (особенно в Азии и Африке) — финиковая пальма. В пустынях и полупустынях субтропиков преобладают кустарниковые и кустарничковые склерофиты. В полупустынях северного умеренного пояса — злаково-полукустарничковые ассоциации (например, полынно-злаковая), а в пустынях — полынно-солянковая без злаков. Существенные различия в типах пустынь и полупустынь связаны с литологией коры выветривания, историей развития флоры и другими местными причинами.
Недостаток воды и малое количество органического опада в пустынях и полупустынях замедляют процесс почвообразования. Вследствие слабого выщелачивания и преобладания передвижения почвенных растворов снизу вверх в почвах накапливаются соли (карбонаты, сульфаты, хлориды) и образуются гипсовые и другие корки, а в депрессиях рельефа — солончаки.
Основные ландшафтные различия между пустынями и полупустынями проявляются в степени и режиме увлажнения, разреженности и характере растительного покрова. В полупустынях, не считая эфемеров, покрытие почвы растительностью иногда достигает 50 %, в пустынях же она значительно меньше; преобладают удаленные друг от друга отдельные экземпляры растений с глубокой корневой системой. ГТК для пустынь меньше 2, для полупустынь — от 2 до 4. В пустынях и полупустынях субтропических поясов максимум осадков приходится на зимний сезон, в полупустынях умеренных поясов — на летний, а в пустынях — на весну и осень.
Различное простирание природных зон на суше в субтропиках (см. рис. 2) обусловлено рядом причин: расширением площади суши в северном и ее сужение в южном полушариях гипотетического материка; сменой умеренных (зимой) и тропических (летом) воздушных масс, различным расположением барических максимумов над океанами в этих полушариях, господствующими ветрами и морскими течениями; возникновением в восточных секторах материков внетропической муссонной циркуляции. В западных секторах Америки существенное значение в формировании ландшафтов имеет меридионально вытянутая горная система Кордильер и Анд.
Зимой западный и центральный сектора увлажняются за счет циклонических осадков. Однако «ослабевшие» циклоны редко достигают континентальных секторов, бедных осадками. Летом же в этих секторах господствует сухой тропический воздух с преобладанием антициклональной погоды. Природные зоны имеют субширотное простирание. Секторные различия проявляются не только в простирании зон, но и в видовом составе биоты.
В восточных секторах северного полушария летом наблюдается приток влажного воздуха (по западным перифериям барических максимумов над океаном), а зимой отток континентального холодного воздуха с суши в океан. Простирание зон в них близко к меридиональному.
В субтропиках южного полушария размеры суши малы. Западный сектор представлен семиаридными жестколистными лесами и кустарниками, центральный — степями, восточный — прериями и смешанными муссонными лесами. Причем в центральном и восточном секторах преобладает меридиональное простирание зон.
В умеренном поясе северного полушария суша достигает по широте максимальных размеров, а в южном она сильно сужается и выклинивается к субантарктическому поясу. Сообразно этому в северном умеренном поясе континентальный сектор растянут по широте и в совокупности с субарктическим и арктическим поясами создает на равнинах, в частности на территории нашей страны, картину широтной географической зональности. Исследуя эту территорию, В. В. Докучаев, Л. С. Берг, А. А. Григорьев и другие географы СССР обосновали и развили концепцию географической зональности суши. На западе проблемой зональности ландшафтов занимались преимущественно немецкие географы — З. Пассарге, К. Тролль, Г. Вальтер, И. Шмитхюзен. Им принадлежат схемы горизонтальной и вертикальной зональности ландшафтов.
Термические условия северного умеренного пояса с широтой варьируют по радиационному балансу от 84 • 10 3 до 210 • 10 3 Дж/ (см 2 • год), а по суммам активных температур — от 800 до 4000°. Учитывая эти различия, отражающиеся в типах почв и растительности, некоторые географы предлагают разделить умеренный пояс на два подпояса: бореальный и суббореальный.
На большей части северного умеренного пояса (за исключением восточной периферии) весь год господствуют западный перенос умеренного воздуха и циклоническая деятельность, обусловливающие достаточно много осадков, особенно в западных секторах. В восточных секторах еще сохраняется (но уже ослабевает по сравнению с субтропиками) муссонная циркуляция. Благодаря сочетанию западного переноса воздуха с теплым течением вдоль северо-западных побережий северных материков в пределах умеренного и субарктического поясов географические зоны в западных секторах расширены и смещены к северу, а сами западные сектора умеренного пояса сравнительно далеко (особенно в Европе) протягиваются на восток. В континентальных секторах северного полушария зоны пустынь, полупустынь, степей и лесостепей, вытянутые субширотно, завершают с севера обрамление аридного овала, характерного для тропиков и субтропиков. Широкая зона тайги имеет широтное простирание. В восточных приокеанических секторах холодные течения в сочетании с воздушной циркуляцией оттесняют географические зоны к югу.
Вследствие резкого сужения суши в южном полушарии и воздействия холодных ветров и морских течений со стороны Антарктики природные зоны умеренного пояса имеют субмеридиональное простирание и расположены ближе к жарким поясам, чем их аналоги в северном полушарии.
В тайге ежегодная продуктивность растительности около 7 т/га, в лесостепях около 11 т/га. К югу и северу продуктивность растительности падает (т/га): в степях от 4 до 13, в среднем 9, в полупустынях 2—4, в пустынях меньше 2, в лесотундрах 3,5, в тундрах около 2,5 и в арктических пустынях ниже 0,7. Природный потенциал земледелия убывает с юга на север. Для многих зерновых и технических культур в зоне тайги недостает тепла. Попутно заметим, что зерновые, бобовые и корнеплоды в культуре при высокой агротехнике имеют заметно больший прирост органической массы за вегетационный сезон, чем естественная растительность любой данной зоны. Ежегодная продуктивность надземной части хлебных злаков в степной зоне при современной агротехнике может достигать 15 т/га сухого вещества и выше, из них почти 1 /3 составляет зерно. Для тропиков, где можно снимать два урожая в год при орошении в сухой сезон, эти цифры следует удвоить. Если бы столь высокие урожаи были повсеместными, то пятимиллиардному населению Земли достаточно было бы обрабатывать лишь 3 % площади суши вместо нынешних 10 %. В настоящее время средняя продуктивность зерновых в мире, включая кукурузу, не превышает 6 т/га сухого вещества, из них около 1 /3 зерна.
В степях, где для произрастания древесной растительности недостает влаги, во второй половине теплого сезона прирост фитомассы и минерализация опада замедленны. В холодный сезон эти процессы почти приостанавливаются из-за недостатка тепла. Тем не менее количество ежегодно поступающего мертвого органического вещества в неосвоенных степях (в заповедниках) значительно (около 3 т/га, из них около 2 т золы). Оно не успевает минерализовываться и накапливается в виде гумуса. В геоморфологических процессах большую роль играют эрозия и дефляция, заметно увеличивающиеся по мере увеличения площадей под пашнями и пастбищами.
В лесах умеренного пояса по сравнению со степями меньше тепла и больше влаги. Продуктивность растительности колеблется от 7 т/га в тайге до 10—12 т/га в зонах смешанных и широколиственных лесов. Поступление органического вещества в почву гораздо меньше, чем в степях. Хотя лесной опад составляет тоже 3 т/га, на долю золы приходится только 0,3 т/га. Промывной режим способствует выносу из верхних горизонтов почв большей части продуктов распада и легкорастворимых соединений (оподзоливание), поэтому содержание гумуса в лесных почвах умеренного пояса невелико. Водный эрозионно-аккумулятивный процесс достаточно интенсивен, закрепленные растительностью почвогрунты противостоят эрозии. В сравнении со степями сток более равномерный.
Северная граница леса умеренного пояса определяется рядом факторов: сочетанием тепла и влаги (в году и по сезонам), характером почвогрунтов, экологией лесообразующих пород, воздействием человека и т. д. На низменности она ассоциируется с изолинией сумм активных (выше 10°) температур 600—700° или средними температурами июля и августа 10—11 °C. На Лабрадоре эта граница коррелирует с суммой температур 800°. Последнее обстоятельство связывают с повышенным увлажнением в сочетании с сильными весенними и осенними холодами, обусловленными вторжениями полярного воздуха и влиянием холодного Лабрадорского течения.
Мощность умеренного пояса (по вертикали) на его северной окраине очень небольшая. На возвышенностях леса исчезают и замещаются тундрами. С другой стороны, на переувлажненных участках низменностей леса также не растут, уступая место предтундровым болотам.
Отдельные, редко разбросанные искривленные деревья (лиственницы, ели, березы) произрастают и в лесотундре — переходной подзоне, относящейся обычно к субарктическому поясу. Они приспособились к короткому вегетационному сезону (около 2 месяцев) и длинному световому дню (22 ч). В этот сезон дневная ассимиляция преобладает над диссимиляцией, которая происходит в ночные часы, и наблюдается прирост древесины. Но семена, как правило, не вызревают и деревья не плодоносят. Возобновление происходит за счет семян, занесенных сюда ветром, птицами и животными из северной тайги. При недостатке тепла и переувлажненной почве деревья умирают от физиологической сухости. Криволесье (2—8 м высотой) с подлеском из карликовой березы и можжевельника располагается на склонах южной экспозиции, в понижениях — тундровые болота, на северных склонах — луга, на вершинах возвышенностей — кустарниковая тундра с карликовой березой (либо с кедровым стлаником в Сибири), багульником, ивами, травяными и мохово-лишайниковой растительностью.
Интересно сопоставить северную границу леса с верхней его границей в горах. Например, на Кавказе верхняя граница соответствует сумме активных температур 900—1000°. Эти различия можно объяснить тем, что в горах короче световой день, и теплолюбивые виды хвойных требуют более продолжительного сезона вегетации. Продолжительность светового дня на Кавказе у верхней границы леса (2500 м) около 17,5 ч, а на северной границе леса на равнинах 22 ч. Продолжительность светового дня в горах умеренных широт по сравнению с подножьем возрастает на каждый километр высоты на 1 ч, а в тропиках — на 30ʹ.
В субарктическом переходном поясе уже сильно сказывается недостаток тепла. Радиационный баланс ниже 84 • 10 3 Дж/ (см 2 • год), а суммы активных температур колеблются от 300 до 800°. Растительность угнетена. При остром недостатке тепла даже невысокое количество осадков становится избыточным. Преобладают тундровые глеевые почвы. Растения здесь часто имеют стелющиеся формы, которые способствуют сохранению тепла в деятельном слое почвы. У них, как правило, мелкие и жесткие с восковым налетом листья. Благодаря таким листьям уменьшается транспирация и сохраняется тепло.
Ощущается влияние Северного Ледовитого океана. Секторность выражена слабее, чем в умеренном поясе. В частности, западный приокеанический сектор представлен небольшим ареалом полярных лугов на дерново-глеевых почвах. Восточный сектор не выражен. Различные по тепловым показателям океанические течения в сочетании с циркуляцией атмосферы сдвигают границы географических зон к югу на восточной периферии и к северу на западной.
Из-за недостатка тепла биохимические процессы протекают медленно и ограничены коротким летним сезоном. Физические процессы выветривания, связанные с многолетней (вечной) мерзлотой, преобладают над химическими. Вечная мерзлота препятствует просачиванию почвенной влаги, ограничивает миграцию элементов и аэрацию почвы, способствует заболачиванию. В формировании рельефа некоторое значение имеет речная эрозия.
На маломощных глеево-болотных почвах в тундре произрастают низкорослые кустарники, корни которых скрыты в мохово-лишайниковой «дернине». Из многолетних трав преобладают осоки, лютики, злаки. В июле температура днем нередко превышает 10 °C, в остальные месяцы ниже, вплоть до —40 °C зимой. Сумма годовых осадков (около 400 мм) в два раза превышает испаряемость (табл. 4.)
^ Арктический пояс характеризуется очень низкими значениями радиационного баланса. По наблюдениям советских полярных дрейфующих станций, радиационный баланс возле Северного полюса составляет 84 • 10 2 — 168 • 10 2 Дж/ (см 2 • год), а на границе с Субарктикой около 462 • 10 2 Дж/ (см 2 • год). Во время полярной ночи радиационный баланс отрицательный. Только в течение короткого лета преобладают положительные температуры (в июле в среднем до 5 °C). Но этого тепла недостаточно, чтобы растопить весь лед, мерзлоту и снег. Недостаток тепла сильно замедляет биогеохимические процессы и исключает развитие высших растений. Доминируют мхи и накипные лишайники. Частый переход воды из жидкого состояния в твердое и обратно способствует морозному выветриванию и возникновению полигональных микроформ рельефа в активном слое вечной мерзлоты, оттаивающей за лето на глубину 50—130 см. В районах активного взаимодействия арктического и морского умеренного воздуха (чему способствуют морские течения) возникают условия для зарождения ледников. Они образуются там, где выпадение осадков в твердом виде в общегодовом итоге превышает их расход: таяние, сток и испарение. Такими областями, как известно, являются Антарктида, Гренландия, восточная часть Канадского арктического архипелага, острова Советской Арктики.
Природные условия антарктического пояса еще более суровы. В районе Южного полюса на советской станции «Восток» зафиксирована самая низкая на поверхности Земли температура воздуха (— 89,2 °C). Почти вся Антарктида — материк с островами — покрыта мощным (местами более 4 км) покровным ледником который в ряде мест опускается в море, образуя шельфовый лед. Общая площадь оледенения Антарктиды 14 млн. км 2 , из них 1,6 млн. км 2 — шельфовые ледники. Средняя высота коренного ложа 420 м над у. м., а с ледниковым щитом более 2000 м; максимальная высота в горах Элсуорт 5140 м. Менее 1 % площади материка свободно ото льда (антарктические «оазисы») и покрыто мхами, лишайниками и некоторыми цветковыми растениями. На морском побережье гнездятся колониями пингвины.
Над оледенелым материком господствует антициклон, а в прибрежной полосе над водной поверхностью — циклоны. Характерны сильные ветры и очень низкие температуры. Только летом на побережье температура воздуха иногда поднимается до 2 °C, в остальное время 30—70 градусов мороза и более. Подробнее природные условия этого полярного региона освещаются в разделе, посвященном Антарктиде.
Закончив общий обзор горизонтальной географической зональности с помощью графической модели гипотетического материка, сравним расположение зон на реальных материках с гипотетическим. Легко заметить, что аналогичные зоны и подзоны на них проявляются с неодинаковой полнотой и дифференцируются по-разному. Например, ландшафты гемигилей в континентальном секторе субтропиков Азии представлены не сплошной зоной, а отдельными «пятнами»: Лазистан, Колхида, Гирканика (Мазендаран) и др. Это обусловлено влиянием влажных ветров с морей на прилегающие склоны гор. Хотя ландшафты, возникающие на разных материках в аналогичных условиях тепла и увлажнения, обладают рядом сходных черт (например, направлением и интенсивностью биогеохимических процессов), каждому материку свойствен свой план географической зональности. Он зависит от площади материка, его конфигурации, распределения суши по географическим поясам, геологического фундамента и орографии, расположения постоянных и сезонных центров действия атмосферы, силы и направления господствующих ветров и морских течений, а также от удаленности материков друг от друга.
Источник статьи: http://rudocs.exdat.com/docs/index-194599.html?page=5
