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 |




4.4. Геофизические процессы в ландшафтах

Геофизика ландшафта – раздел ландшафтоведения, в котором изу-

чаются наиболее общие физические свойства, процессы и явления, ха-

рактерные для геосистем. При этом они рассматриваются как системы, состоящие из элементарных структурно-функциональных частей и эле- ментарных процессов функционирования, объединяющихся в более сложные образования, которые рассматриваются через призму их физи- ческих свойств и характеристик.

Геофизика ландшафта изучает общие физические свойства, про- цессы и явления в геосистемах, элементарные части геосистем и эле- ментарные процессы, а также геогоризонты и другие образования, кото- рые возникают в результате синтеза этих частей и процессов в про- странстве и времени (Беручашвили, 1990).

Для того чтобы раскрыть физическую сущность процессов функ-

ционирования, их необходимо подразделить на ряд элементарных в фи-

зическом отношения процессов. Элементарные структурно- функциональные части и процессы функционирования объединяются в более крупные образования – геогоризонты, вертикальные структуры, состояния элементарных геосистем, которые при последующем синтезе формируют сложнейшую природную систему – ландшафт.

Геомассы – элементарные структурно-функциональные части, ко-

торые характеризуются определенной массой, специфичным функцио-

нальным назначением, а также скоростью изменения во времени и/или перемещения в пространстве. Н.Л. Беручашвили (1990) в ландшафте выделяет аэромассы, фитомассы, зоомассы, мортмассы, педомассы, ли- томассы и гидромассы, характеризующиеся определенной массой и тес- но связанные с функционированием геосистем.

Геомассы необходимо отличать от природных компонентов геосис-

темы. Для этого достаточно привести определение понятия «компонент геосистемы» – это природное тело, характеризующееся преобладанием какой-либо одной геомассы.

Геомассы могут быть активными, т.е. могут перемещаться в про-

странстве, увеличиваться или уменьшаться в своем количестве; ста- бильными (пассивными) – могут не перемещаться в пространстве и не изменяться в своем количестве, но принимать участие в процессах функционирования геосистемы; инертными – могут не принимать или почти не принимать участия в функционировании в данном состоянии геосистемы. Одни и те же геомассы могут быть и инертными, и ста- бильными, и активными, если их рассматривать в разные отрезки вре- мени.

Вертикальная структура – это взаиморасположение и взаимосвязь геогоризонтов. Геогоризонты – сравнительно однородные слои, харак-

теризующиеся целым рядом ландшафтно-геофизических признаков, из которых наиболее важны специфичный набор и соотношение геомасс.

Например, надземные геогоризонты могут включать фитомассу (кроны растений), массы воздуха, в зимнее время – нивальные геомассы (шапки снега на кронах хвойных деревьев), в летнее время – гидромассы (осад- ки на поверхности листьев).

Состояние геосистемы – соотношение параметров, характеризую- щих его в какой-либо промежуток времени, в котором конкретные входные воздействия (солнечная радиация, осадки и т.п.) трансформи- руются в выходные функции (сток, некоторые гравигенные потоки, прирост фитомассы и т.д.).

Н.Л. Беручашвили (1990) все состояния ландшафтов делит по дли-

тельности.

1. Кратковременные состояния продолжительностью менее суток. Они в основном связаны с высокочастотными компонентами - воздуш- ными массами и их изменениями.

2. Средневременные состояния имеют продолжительность от од-

них суток до одного года. Из них наиболее важны стексы – суточные состояния, обусловленные сезонной ритмикой, погодными условиями и динамической тенденцией развития фации. Сезоны года также можно рассматривать как состояния.

3. Длинночастотные состояния продолжительностью более одно-

го года. Они обычно связаны либо с многолетними климатическими циклами, либо с сукцессиями растительного покрова.

Из пространственных свойств геосистем Н.Л. Беручашвили (1990)

выделяет площадь выявления, характерную площадь, мощность геосис-

темы, отношение надземной части геосистемы к его подземной части.

Особое место в геофизике ландшафта имеет метод балансов, по- зволяющий учитывать баланс вещества и энергии отдельных компонен- тов ПТК. Большое внимание этому вопросу уделял Д.Л. Арманд (1975).

По  его  определению  балансом  называются  сопоставляемые  перечни всех видов вещества и энергии за период наблюдений: 1) вошедших разными способами в природный комплекс и 2) вышедших из него. Раз-

ность между приходной и расходной частью баланса называется «саль- до» (балансовая разность). Метод балансов позволяет оценивать коли- чество различных форм вещества и энергии, поступающих в ландшафт

и выходящих из него, прослеживать динамику суточных и годовых цик- лов, анализировать распределение вещества и энергии по разным кана- лам.

Практическое значение метода балансов довольно значительно. Он облегчает поиски путей воздействия на процесс и способов изменения его в нужном направлении. Имея информацию о статьях баланса, можно

увидеть роль каждой составляющей. Например, при изучении измене- ния снежного покрова в пределах ПТК количественно определяются все процессы, на которые он распадается (снегопады, дожди, перевеивание и таяние снега и т.д.). Баланс этих процессов показывает: 1) их направ-

ление (накопление или убыль снега), 2) структуру процесса (в результа-

те чего произошло изменение), 3) соотношение между статьями баланса

(что влияет сильнее и что слабее).

В ландшафтоведении наиболее часто приходится иметь дело с ра-

диационным, тепловым и водным балансами, а также балансом биомас-

сы, хотя балансовое уравнение можно рассчитать практически для лю-

бого вещества.

Баланс радиационной и тепловой энергии позволяет взять на учет первопричины всех физико-географических процессов. Сальдо радиа-

ционного баланса составляет то количество радиационной энергии, ко- торое задерживается земной поверхностью, преимущественно расти- тельностью и почвой, и преобразуется ими в другие виды энергии. Он

описывается формулой:

(Q + Q') (1 – α) – Еэф = R,

где Q – прямая и Q' – рассеянная радиация, α – альбедо, Еэф – эффектив-

ное излучение, R – сальдо радиационного баланса, в данном случае –

поглощенная энергия (Арманд, 1975).

Распределение солнечной радиации на земной поверхности подчи-

нено основной географической закономерности – зональности, этой же закономерности подчиняется радиационный баланс. Однако разные по свойствам компоненты и ПТК существенно отличаются радиационными и тепловыми условиями. Различие тепловых условий компонентов в большой степени зависит от их альбедо. Даже в пределах небольших ПТК в результате разнообразия подстилающей поверхности и форм рельефа радиационные и тепловые условия существенно изменяются от места к месту.

Особая часть расхода приходящей радиации идет на фотосинтез.

Эта статья в балансе незначительна (1–2%), но роль ее неизмерима.

Достаточно отметить, что за счет ее из углекислого газа освободился почти весь кислород атмосферы.

Пути  преобразования поглощенной  энергии  с  небольшой  долей

участия внутриземного тепла прослеживаются при помощи составления теплового баланса подстилающей поверхности:

R + I ± P ± Le – Еф = B

где R –поглощенная энергия, I – внутриземное тепло, Р – расход энер-

гии на турбулентный обмен, L – скрытая теплота испарения, е – испа- рившаяся или сконденсированная влага, Еф  – энергия, израсходованная на фотосинтез, В – остаточный член, в данном случае обмен теплом с почвой (Арманд, 1975).

Перечисленные составляющие в отдельные сезоны и время суток могут менять свои знаки. При отрицательном знаке поток тепла направ- ляется из атмосферы на землю, а вместо испарения происходит конден-

сация. Соотношение P/Le изменяется в широких пределах в зависимо- сти от характера ландшафта. Например, во влажных тропических и суб- тропических лесах этот показатель имеет низкие значения, а на болотах, где происходит интенсивная адвекция тепла и водяного пара, может становиться отрицательной величиной.

Особенности водного баланса определяются климатическими усло-

виями, характером литогенной основы, почвенного и растительного по-

крова ПТК и другими факторами. Водный баланс ландшафта целиком слагается из адвекций, т.е. из горизонтальных перемещений влаги: воз- душной, поверхностной и грунтовой:

| а | + | s | + | u | = | ∆w |,

где а – разность между приносом и выносом воды за пределы ландшаф- та по воздуху (в виде паров и облаков), s – то же поверхностным сто- ком, u – то же грунтовым стоком. В зимнее время прибавляется еще пе- ренос снега ветром в пределы или за пределы ландшафта. ∆w – измене- ние содержания влаги в ландшафте. Если за многолетний период оно не равно нулю, то это свидетельствует о прогрессивном увлажнении или иссушении ландшафта (Арманд, 1975).

Большой интерес для ландшафтоведа представляет водный баланс деятельного слоя земной поверхности, в котором главную роль играют

осадки и испарение, не участвующие в балансе ландшафта, так как они для ландшафта являются внутренними процессами:

r – f –e = r – (u + s) – (e' + t) = 0,

где r – осадки, f — суммарный сток, e – испарившаяся или сконденсиро-

ванная влага, s – разность между приносом и выносом воды за пределы ландшафта поверхностным стоком, u – то же грунтовым стоком, e' – фи- зическое испарение, t – транспирация. Если правая часть уравнения не равна нулю, а равна ∆w, то это свидетельствует о динамике ландшафта преимущественно годовой или сезонной.

На изменение водного баланса ПТК существенное влияние оказы-

вает хозяйственная деятельность человека.

Баланс биомассы. Балансовый метод имеет большую роль для ор-

ганического мира, который обладает весьма большим разнообразием. В

связи с этим баланс биомассы можно рассматривать по отношению к отдельным ее частям.

Например, большой интерес представляет баланс древесной части

леса. В листопадном лесу он имеет две статьи прихода: долговременный прирост – древесина (n) и сезонный – листья (l) и три статьи расхода: отпад и поедание (c), потери на дыхание (d) и опад листвы (p):

n + l – c – d – p = ± ∆m,

где ∆m может быть как положительным (растущий лес), так и отрица- тельным (умирающий, перестойный лес) (Арманд, 1975). В виду сезон- ного характера облиствения балансовая разность может быть различ- ной, если брать баланс за разные периоды года. Величины n, l, c, d и p в течение года меняются.

Баланс травянистой растительности существенно отличается от лесного: 1) запас для многолетних растений выражается их подземной

частью, 2) в травостое большую роль играют генеративные части, 3) травостой значительно подвержен поеданию зверями и насекомыми. В связи с этим годовой будет выражаться:

n + l + g – d – z – c = ± ∆m,

где n – прирост корней, l – прирост стеблей и листьев, g – прирост гене- ративных органов, d – потери на дыхание, z – поедаемая биомасса, c – отпад (Арманд, 1975).

Продуктивность растительности зависит от поступления в ланд- шафт солнечной энергии, тепла, углекислого газа, воды и элементов минерального питания. Эти факторы должны находиться в соответствии

друг с другом. Если один из них ограничен, то изобилие другого может привести даже к отрицательным последствиям и, в конечном счете, к снижению образования биомассы.




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: