Название: Ландшафтоведение - Н.П. Соболева

Жанр: География

Рейтинг:

Просмотров: 3700

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 |




4.3. Трансформация энергии в ландшафте

Главные составляющие функционирования природных и изменен-

ных человеком геосистем – обмен энергией и ее трансформация. Функ-

ционирование геосистем сопровождается поглощением, преобразовани- ем, накоплением и высвобождением энергии. Связи между компонен- тами геосистем реализуются в энергетических потоках путем передачи энергии и часто неразделимы с вещественными. Осуществляются они

одновременно с потоками воздуха, воды, твердых масс, с перемещением живых организмов.

Функционирование геосистем (круговорот веществ, почвообразо-

вание, деятельность живых организмов) невозможно без постоянного притока энергии. В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих

по разным компонентам геосистемы, которые могут многократно всту-

пать в круговорот, энергия может использоваться только один раз, т.е.

имеет место однонаправленный поток энергии через геосистему.

Первичные потоки энергии поступают в ландшафт извне – из кос- моса и земных недр. Важнейший из них – лучистая энергия Солнца, по- ток которой по плотности многократно превышает все другие источни-

ки. Для функционирования ландшафта солнечная энергия наиболее эф- фективна; она способна превращаться в различные иные виды энергии – прежде всего в тепловую, а также в химическую и механическую. За

счет солнечной энергии осуществляются внутренние обменные процес- сы в ландшафте, включая влагооборот и биологический метаболизм, а также циркуляция воздушных масс и др. Можно сказать, что все верти-

кальные связи в ландшафте и многие горизонтальные прямо или кос-

венно связаны с трансформацией солнечной энергии.

С потоком солнечной радиации связана пространственная и вре-

менная упорядоченность вещественного метаболизма в ландшафтах. Обеспеченность солнечной энергией определяет интенсивность функ- ционирования ландшафтов (при равной влагообеспеченности), а сезон- ные колебания инсоляции обусловливают основной годичный цикл функционирования. На земной поверхности электромагнитное излуче- ние Солнца в основном превращается в тепловую энергию и после трансформации в ландшафтах в виде тепла же излучается в космическое пространство (Исаченко, 1991).

Преобразование приходящей солнечной радиации начинается с от-

ражения части ее от земной поверхности. Количество отраженной ра-

диации зависит от альбедо поверхности. Большая часть тепла, погло- щаемого земной поверхностью, т.е. радиационного баланса, затрачива- ется на влагооборот и нагревание. Соотношение двух расходных статей радиационного баланса существенно различается по ландшафтам и в общих чертах подчинено зональности. При этом в гумидных ландшаф- тах основная доля радиационного баланса расходуется на испарение, а в аридных – на турбулентный поток тепла в атмосферу (табл. 3).

Таблица 3

Затраты тепла на испарение и турбулентный обмен с атмосферой по ландшафтным зонам (по А.Г. Исаченко, 1991)

 

Зона1

Радиац-й баланс, Мдж/м2*год

Затраты

на испарение

Турбулентный обмен

Мдж/м2*год

%

Мдж/м2*год

%

Тундра

625

500

80

125

20

Тайга (северная)

1100

900

82

200

18

Тайга (средняя и южная)

1350

1125

83

225

17

Подтайга

1450

1225

84

225

16

Широколиственные леса

1550

1300

84

250

16

Лесостепь

1600

1280

80

320

20

Степь

1800

1130

63

670

37

Полупустыня

1900

615

32

1285

68

Пустыня (среднеазиатская)

2150

380

18

1770

82

Субтропические        влажные леса

2500

2000

80

500

20

Тропическая пустыня

2700

<200

<5

>2500

>95

Саванна опустыненная

3000

600

20

2400

80

Саванна типичная

3150

1650

52

1500

48

Саванна южная

3300

2400

73

900

27

Влажные            экваториальные леса

3500

3150

90

350

10

1Материалы по зонам умеренного пояса даны на примере Восточной Европы, по тропическим пустыням и саваннам – на примере Северной Африки

На другие тепловые потоки в ландшафте расходуется лишь не- большая часть радиационного баланса, тем не менее, эти потоки играют существенную роль в функционировании ландшафта. Теплообмен зем- ной поверхности с почвогрунтами имеет циклический характер: в теп- лое время года тепловой поток направлен от поверхности к почве, в хо- лодное – в противоположном направлении, и в среднем за год оба пото- ка сбалансированы. Интенсивность этого теплообмена наибольшая в континентальных ландшафтах с резкими сезонными колебаниями тем- ператур воздуха и поверхности почвы. Также величина теплообмена за- висит от влажности и литологического состава почвогрунтов, влияю- щих на их температуропроводность, и от растительного покрова.

В высоких и умеренных широтах некоторая часть радиационного тепла (порядка 2 – 5%) расходуется на таяние снега, льда, сезонной

мерзлоты в почве и деятельного слоя многолетней мерзлоты. При за-

мерзании воды затраченное тепло выделяется.

В трансформации солнечной энергии важнейшая роль принадлежит биоте, хотя на биохимическую реакцию фотосинтеза растения суши ис-

пользуют лишь 0,5% от общего потока суммарной радиации (или около

1,3% радиационного баланса). В процессе дыхания продуцентов, консу- ментов и редуцентов и разложения органических остатков использован- ная при фотосинтезе энергия снова превращается в тепло, поэтому поч- ти вся энергия, связанная первичными продуцентами, рассеивается и в отличие от вещества уже не возвращается в биологический цикл.

Часть аккумулированной солнечной энергии в ландшафте содер-

жится в мертвом органическом веществе (подстилке, почвенном гумусе,

торфе). Например, в гумусе мощных тучных черноземов она превышает

1000 МДж/м2 в торфе – тысячи МДж/м2 (Исаченко, 1991).

Особый аспект энергетики ландшафта связан с потоками механиче-

ской энергии. Источники механического перемещения вещества в ландшафте имеют двоякую природу: оно осуществляется за счет энер- гии тектонических процессов и  энергии солнечных лучей. Ежегодно при денудации превращается в кинетическую энергию около одной де- сятимиллионной доли запаса энергии, накопленной в надводной части материков (3*1018  МДж), что соответствует десятитысячным долям процента от величины суммарной радиации (Исаченко, 1991). Это «не- значительное» количество энергии приводит в движение мощные пото-

ки твердого материала.

В количественном отношении на 2 – 3 порядка выше потоки меха- нической энергии, происходящие за счет трансформации солнечного тепла и обусловливающие перемещения воздушных и водных масс, а также ледников, пыли, органического опада. В механическую энергию ветра ежегодно переходит n*1014  МДж солнечной энергии (около 0,1% суммарной радиации, полученной всей сушей). Эта энергия рассеивает- ся в виде тепла (в том числе и при выпадении атмосферных осадков). Механическая энергия всех  текучих вод,  которая есть  также не  что иное, как трансформированная лучистая энергия Солнца, оценивается в n*1013 МДж в год (около 0,01% суммарной радиации).

Преобразование энергии может служить одним из показателей ин-

тенсивности функционирования ландшафта.




Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 |

Оцените книгу: 1 2 3 4 5

Добавление комментария: