КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

пейзаж геофизика




Основните въпроси, разгледани в лекцията:

1. Определяне на ландшафта геофизика като наука.

2. Пространството и времето като пейзаж-геофизични характеристики на PTC.

3. вертикални и хоризонтални граници на природните териториални комплекси.

4. пространствени свойства на ПТК

5. Natural-териториални комплекси и времето на тяхното съществуване

6. анализ и синтез на времеви промени в характеристиките на PTC

7. Основните енергийни източници на естествени процеси в пейзажа

8. радиация баланс на земната повърхност.

9. Воден баланс и воден режим на Geosystems.

10. Уравнението на свързване на вода и топло баланси

11. Енергийна ефективност. Физико-географските фактори на фотосинтеза

12. Ефективността на фотосинтезата на местно и регионално ниво

13. енергетиката и биоенергетични характеристики на основните видове пейзаж

14. физическа основа на методи космически

15. Физични и географски пейзаж и геофизични модели на геосистеми

1. Определяне на ландшафта геофизика като наука. В най-общи линии на ландшафта геофизика трябва да се определя като част от ландшафта, която изучава най-често срещаните физически свойства, процеси и явления, характерни за природните-териториално комплекси. Това PTC разглежда като система, състояща се от основни структурни и функционални единици и обработва елементарна операция, съчетаваща в по-сложни структури, които са в ландшафта геофизика са изследвани в светлината на техните физични свойства и характеристики.

Предметът на ландшафта геофизика са тези общи физични свойства, процеси и явления в PTC, ПТК и елементарна част от елементарните процеси, както и geogorizonty и други субекти, които възникват в резултат на синтеза на тези части и процеси в пространството и времето.

Основните задачи на ландшафта геофизика е създаването, на една страна, модели и характеристики на връзката на физическите свойства, процеси и явления в ПТК, и от друга страна, връзката им с други характеристики на PTC. Последните са точно характеристиките, които се изучават в браншови дисциплини - геоморфология, фитоценология, почвознанието, а други - и които са специфични за конкретния компонент. Например, видовия състав на растителността, рН, тип хумус, и повече.

Пейзаж-геофизични подход прави относително лесно да се идентифицират и да се разгледа състоянието на характеристиките PTC на тяхната динамика, без продължителни и скъпоструващи случаи. Важно е, от една страна, за контрол, наблюдение на околната среда, а от друга - за управление на околната среда.

Защо темата въпросния се нарича геофизика, физика, а не пейзажи. Представката "Гео" подчертава, че това не е най-общите свойства на природата като цяло, както и общите свойства на географската обвивка.



Терминът "ландшафтни геофизиката" беше предложено DL Armand през 1964 г. Тази дисциплина DL Armand разглежда като "доктрината на физическото взаимодействие на компонентите, т.е.. Д. ученията на взаимодействието на компонентите на ландшафта, анализирани на нивото и методите на съвременната физика" , Основната задача на субекта DL Armand вижда в изследване на метаболизъм и енергия между компонентите на естеството на компонентите.

пейзаж наука - наука за природните териториални комплекси.

При естествени-териториално комплекси (PTC), които обикновено се отнася до логична комбинация от природни, географски компоненти (земната кора, релеф, вода, въздушни маси, общности на живите организми), образуващи последователна финансова система - комплекс.

Natural-териториални комплекси са от различен ранг. Елементарен PTC нарича съобщества. През съобщества запазват същото литологията на повърхностните скали, от същия тип на облекчение и влага, един климат, една разлика между почвата и биоценоза. Съобщества обединени в по-големи морфологични единици - пътища, площадки. Те, от своя страна, образуване на пейзажа - генетично еднородни природни-териториално комплекси, имащи същата геоложки фундамент, един вид терен, на същия климат, и се състои от само този странен пейзаж определя динамично съчетано и редовно повтаря в пространството първичния и вторичния тракт (NA . Solntsev, 1962).

Компонентите, които изграждат естествени-териториално комплекси, се изучават в съответните дисциплини: облекчение - в геоморфология; въздушни маси и техния статус - в метеорологията и климатологията, растителни съобщества - в фитоценология и др ...

Общо за всички компоненти на PTC е най-простите физични и химични свойства. От физичните свойства следва да се отбележи, маса, вътрешен енергиен, пространствени и времеви характеристики, оптичен, и много други радио физични свойства изучавани по физика.

За подробно разглеждане на физичните свойства и процеси, протичащи в естествените-териториално комплекси изисква разчленяването на PTC и неговите компоненти на основните структурни и функционални части, които ще се характеризират с хомогенност по отношение на физичните свойства и процеси. От тези частици, както от "градивните елементи" може да се сгъне пространствени природни комплекси и обясни особеностите на неговата структура.

Един от най-важните понятия на съвременната пейзажна науката функционира - набор от метаболитните процеси и преобразуването на енергията в естествена-териториални комплекси. С цел да се разкрие физическата природа (физически аспекти) на тези процеси, те трябва да бъдат разделени в няколко елементарни физически процеси. Начални структурни и функционални части и функциониращи процеси са обединени в по-големи единици - geogorizonty, вертикална структура, състоянието на елементарен PTC, които в последващ синтез образува комплекс естествената система - пейзаж. Всички тези форми се характеризират с определени физични свойства и процеси.

2. Пространството и времето като пейзаж-геофизични характеристики на PTC. Заедно с масата и енергията на най-важните понятия на съвременната физика са пространството и времето. Тези категории се считат за реалните физически количества, които са тясно свързани помежду си и са собственост на обекта или явлението.

По този начин, пространството и времето на природните-териториално комплекси - това е най-важните им физични свойства, които трябва да бъдат проучени внимателно.

3. вертикални и хоризонтални граници на природните териториални комплекси. Пространството на природните комплекси се очерта своите хоризонтални (или по-скоро - териториални) и вертикални граници.

В география, въпросът за границите е от особено значение. Така че, Rodoman на функционалните характеристики отличават разнопосочни, конвергентни, градиент и технологични граници.

Чрез разнопосочни са границите, които разделят потоците (вода, въздух, минерали и така нататък. Г.) и да ги насочи в различни посоки. Те съответстват на водосбора, хребети, осовото зона на атмосферни върхове налягане, други субекти. Конвергентна граници, от друга страна, са разположени, където потоци се събират, това е тяхното сближаване. Те включват thalwegs, кух, аксиална зона на атмосферни дъна под налягане и др. Градиента граничните зони съответстват на най-големите промени в параметрите на т. Е. Най-голям наклон.

Както наклона може да се счита за границата между гора и тревна растителност, бреговата линия и граничните Process процес фиксирано изместване така. Г., като преходът от зона предимно равнинна флъш до района на линейна ерозия. Във всеки случай, пространствени природни комплекси имат граници, които могат да бъдат приписани на конвергентна, различаващи се, градиент или процес.

Поради естеството на границите на експресия, са от следните видове:

1. ясно, ако ширината на лентата на прехода е по-малка от дължината на ПТК.

2. Постепенно, ако ширината на честотната лента от прехода е сравним с дължината на PTC.

3. Ecotones - преход ленти с постепенен преход от един PTC към друг, когато точно да локализират границите на различните PTC е изключително трудно.

В ландшафта граници и анализирани от гледна точка на тяхната форма. Има права, вълниста, трионообразна, предавка, дендритни и други граници. И двата формата и интензивност (острота) на границите е важна характеристика на физическото и териториално комплекса.

Най-ясно границите на природни териториални комплекси са изразени в повърхностния слой, по-горе и по-долу, които разликите между различните хоризонтална PTC намалени. В същото време стават по-несигурни и вертикално (отгоре и отдолу) PTC граничните големи таксономични редиците.

AY Reteyum (1966) смята, че горната граница biogeocoenose изключително непостоянен и зависи от вида на биологичния цикъл, повърхността радиация баланс, неговата грапавостта и метеорологичните условия. В biogeocoenose с тревиста растителност е разположена на височина от няколко десетки сантиметра до няколко метра. В гората, същото Biogeocenoses границата преминава на височина няколко десетки метра. На горния етаж се прибира - земята, или както понякога го наричат, квази-стационарен слой на въздуха. Следователно, височината на горната част на чревния тракт на границата варира от няколко десетки метра до няколко стотин. Пейзаж поради размера си има много по-мощен от първи ред и обхваща граничния слой на атмосферата. Колебанията на височината на горната граница е в интервала от 0,8-2,0 км.

KN дякони (1971) за горите тундра среда констатира, че горната граница на PTC следва да се разпределят в зависимост от нивото, на което хоризонталата изчезне разлики между Geosystems. Ето защо, в фациес с брезови гори (по-точно - горски) горната граница е на височина от 4-5 м.

Границата на откриване горната vnutriurochischnyh отношения е на височина 7-9 м, и следователно границата на степента на PTK преминава на тази височина. За определяне на долната граница на дякони избира позицията на ° изотерма 0 (т.е.. Д. слой на дълбоко замръзналата земя в тундрата). Разлики между съобщества са наблюдавани до дълбочина от 2 м, а естествените граници до 4 м. KN дякони твърди, че горните и долните граници на отделните компоненти, които съставляват ландшафта, са двете проявления intralandscape граничните връзки.

противоположния АЙ Reteyumu и KN Diakonoff изглед изрази Isachenko AG (1965), който пише, че много атмосферни явления (например, облачна покривка, валежи и др.), независимо от това дали те се формират на височина Те характеризират еднакво зона и провинция, и landsha545fty. Ето защо, едно чисто теоретично предположение, че увеличаването на таксономични ранг geocomplexes увеличава горната граница в атмосферата, не е вярно.

Nizhnyayagranitsa

Landshaftovedam Известно е, че ПТК хоризонталните граници, въпреки че те са сложни, но в някои случаи, добре разчетени от терена, а в други - на растителността или други физиогномията (видими) компоненти. По същия начин, в основата на разпределението на вертикалните граници може да бъде този, тогава други фактори. Art идентифициране системи за околната среда се крие в способността да открива и да обясни основните пространство диференциране фактори.

Преобладаващото мнение, според които за рециклиране (ареал степен) biogeocoenose в повечето случаи съответстват на разделяне съобщества (NA Solntsev, 1962; Sochava VB, 1978). По дефиниция, biogeocoenosis - една биоценоза във връзка с външната среда, до голяма степен се трансформира тази ценози. Тази среда в подземния част biogeocoenose съответства на почвата, и поради това, долната граница трябва да съответства на долната граница на почвата. Издаването на тази граница все още е спорно. Въпреки това, най-оправдано да се извърши тази граница, както го прави MA Glazovskaya, т. Е. Долният край на разпространението на първичния (99%) от кореновата маса.

Има прости и сложни случаи подчертават долните фациес граници. На първото границата се извършва чрез контакт на два различни Bedrock гранични местни породи и набирателни изветряне корички или мощен, слоят на дълбоко замръзналата земя, или на нивото на подпочвените води.

А няколко "прости" случаи, показани на фиг. 1.

Фигура 12.1 - Различни примери на долната граница на позицията на природните-териториално комплекси ( "прости случаи"):

и - с натискането на две различни породи, B - по скала контакт с алувиални, prolyuvialnshi кумулативен и други скали в - на нивото на подземните води; / - Почва, 2 - набирателни депозити, 3 - в подпочвените води, 4 - пясъчници, 5 - варовик, долната граница на 6 съобщества

1. съобщества границата минава по границата на две различни Бедрок (например, пясъчници и варовици ;. фигура 12.1, а).

2. съобщества границата минава по границата на скала (варовик, пясъчник, гранит, и така нататък D..) С скали натрупване на произход (наноси, proluvium, colluvium и др.;. Фиг 12.1, б).

3. граничните фациес преминава на нивото на подпочвените води. Това се отнася до най-дълбоката ниво през цялата година, а от сезонни колебания (фиг. 12.1 в).

Във всички тези случаи, границата е добре дефинирана и е свързано с промяна на геоложката структура или на нивото на подпочвените води или дълбоко замръзналата земя.

Въпреки това, прости случаи са редки и трябва да се очаква нивото, на което се разпадне годишни температурни колебания, и границата на т.нар неутрален слой приема като долната граница на фациес. Но този подход е неприемлив за редица PTC, който трябва да търси в чужбина въз основа на техните специфични характеристики. Това е особено трудно да се открие позицията на долната граница за по-голямата част от морфологични и ландшафта като цяло. Фиг. 12.2 Двата случая считат. В първата (фиг. 12.2, а) мощността на базовия хомогенна скалата е много висока. Например, в карстовите райони на Asha и Арабика в Западна Грузия Мощност относително хомогенна варовик достига 2000 m. Къде сме ние се привлече по-ниска граница на фациес със субалпийски бобови-forb ливади, като на площ от няколко квадратни метра? На нивото на контакта на карбонатни скали с други скали? Но в този случай съобщества получава като колона или височината на м игла 2000 г., а дължината и ширината - от няколко метра. Какви размери в съответствие с хоризонтални и вертикални граници може да се обсъжда, ако съобщества височина надвишава дължината на почти три порядъка, т.е.. Д. 1000 пъти! По този начин, поведението на границата заедно контакта на карбонатни и други скали в този случай, малко обосновка.

Фигура 12.2 - Комплекс случаи определят позицията на долната граница на фациес.

Помислете за друг случай. Поставили основата от съобщества не е рок, и тяхното редуване (фиг. 12б). Например, променлив шисти и пясъчници. Къде сме ние изготвят границата в този случай? На контакт шисти и пясъчници? Ако този контакт е много близо до повърхността на почвата? Защото тогава в процесите, които се случват в фациес, ще включва и двете породи.

Понякога долната граница на слоя трябва да бъде постоянна температура през цялата година. Това беше за този слой прониква слънчева радиация за едногодишен период от време. Скали и почва намира над слоя на постоянна температура, влияят върху процесите на микроклимата в повишена част от фациес. В същото време, позицията на този слой е важно свойство като lithogenic бази и други компоненти РТК. Това се дължи на факта, че плътност, съдържание на влага и химическия състав на скала за определяне на топлинна дифузия. И броя и биомасата на такива "външни фактори", като слънчева радиация, атмосферната циркулация, и така нататък. Е., засяга амплитудата на температурата на повърхността на почвата.

Фиг. 3 е графика, при която данните на базата на амплитудата на температура и топлинна дифузия може да се изчисли позиция на долната граница съобщества дълбочина. За тази цел е необходимо да се възстанови перпендикулярно от температурата, при амплитудата на повърхността на почвата (забавено по оста х) до пресичането с линия на топлинна дифузия и от там отново установи, перпендикулярно на оста у, на които можете да разчитате на неизвестно дълбочината на дъното позиция на границата на съобщества. Например, ако амплитудата на температурата е 20 ° С, термичната дифузия на 0.010 cm2 / и (10 х 10 -3 ст2 / S), дълбочината на неутрално положение на слоя е 17-18 т.

Данните могат да се види, че амплитудата на температурата на повърхността на почвата играе значителна роля само до стойност от 10-15 ° С за големи стойности на главната роля принадлежи към термичен коефициент. термичен коефициент варира доста широко в зависимост от агрегат, химическия състав на веществото, както и физическите свойства.


Фигура 12.3. - Промяна на позицията на долната граница на съобщества (Н) в зависимост от температурата на амплитудата на повърхността на почвата и термичната дифузия [К 10 -3 cm 2 / сек]

Минималната температура варира в широки граници, като амплитудата на повърхността на почвата.

Редица природни-териториално комплекси критерий ниска граница на фациес дълбочина - нивото, на което най-овлажнен колебания на температурата - е неприемливо, тъй като тя не е от решаващо значение за процеса на работа на ПТК. Например, в екваториалните пейзажи, където амплитудата на въздуха и температурата на почвата е пренебрежимо малка, и дълбочината на проникване на биологично активната и други геохимични ефекти значително по-големи от "неутрален" слой на дълбочина. В тези случаи долната граница на фациес трябва да се извършва в дълбочината на проникване на тези влияния.

Друг морфологична единица на ландшафта е естествена граница. По дефиниция, NA Solntsev (1964), е естествено генетично конструирана система, динамични и свързани географски съобщества; тракт обикновено формира въз основа на който и да е форма, mesorelief.

Тъй като тракт е на съобщества на системата, а след това, разбира се, по-ниска граница не може да отиде по-висока от най-ниската граница на най-ниско разположените фациес. В допълнение към тракт да въведете тези скали, чрез което връзката на съобщества тракт чрез мигриращи вещества. Фиг. 12.4 са примери за някои договори и показвайки техните по-ниски граници.

Както фигурата показва, пътища включва всички мезо форма на облекчение, включително частите, които не са в отделни съобщества, но чрез които се предоставят мигриращите комуникации, обвързано с условие за единството на чревния тракт. Вторият пример е типичен за планинските райони, където тракт заема част от мезо релеф елемент хомогенна по отношение на миграцията. И в този случай, има области, които не са включени в отделните фациес, но са част от чревния тракт.

Фигура 4 - Примери за по-ниските лимити на разпоредбите на някои парцели гладки области:

A, B, C, D, E, F, G - съобщества; /, //, /// -urochischa; 1 - долната граница на фациес; 2 - по-ниски гранични пътища; 3 - области на тракт не е включена в неговите съставни съобщества; стрелка - основните миграционни потоци; пунктирана линия - гранични съобщества хоризонтално

Това е особено трудно да се определи най-ниската граница на ландшафта. Тъй като теренът е настроен прибира диференциация, която по дефиниция (Sun NA, 1962), най-вече свързани с релефа, долната граница на ландшафта не трябва да пресичат границите на съставните си договори. Поради това, в някои случаи, се счита за целесъобразно да се провеждат пейзаж граница в долния край на ниско разположена тракт.

В допълнение, важно е, че ландшафтът трябва да включва всички части на земната кора, които са включени в отношенията на миграцията в този пейзаж, т. Е. Тези области, които попадат в рамките на геохимични интерфейс и интегрира функционални процеси в пейзажа.

Фиг. 12.5 показва два примера на долната граница на ландшафта. Первый соответствует равнинным условиям, а второй — горным, где в пределах одной макроформы выделяется три разных ландшафта, так как горное сооружение благодаря своей высоте находится в трех разных высотных поясах, сильно отличающихся друг от друга как в климатическом, так и почвенно-растительном отношении.

слънце

Рисунок 12.5 – Нижняя граница ландшафтов равнинных (а) и горных (б):

/ — границы урочищ, 2 — границы ландшафтов, 3 — участки литогенной основы, не вошедшие в отдельные урочища, 4 — миграционные связи; ВС — верхне-горно-субальпииские, СЛ — среднегорно-лесные; НЛ — нижнегорно-лесные ландшафты

Верхняя граница фации проводится по тому слою, до которого еще чувствуется влияние конкретной фации на значения метеорологических элементов (большие градиенты изменения по вертикали температуры, влажности, скорости ветра, которые на один порядок превышают градиенты этих параметров в нижнем слое тропосферы). Для ориентировочного определения верхней границы необходимо провести специальные градиентные наблюдения в разные сезоны года и провести границу фации по наиболее высоко расположенному слою. Еще более сложен вопрос о местоположении верхних границ урочища и ландшафта. Следует подчеркнуть условность верхней границы ПТК. Природно-территориальные комплексы являются как бы «открытыми сверху», так как именно сверху поступает основная часть энергии и значительная часть веществ, необходимых для поддержания функционирования ПТК.

Определение верхней границы природно-территориальных комплексов вызывает значительные затруднения, так как она непостоянна и быстро меняется в зависимости от погодных условий и состояния разных компонентов ПТК. Исключение составляет верхняя граница биогеоценоза, которая определяется высотой верхушек наиболее высоких растений. Это связано с тем, что, по определению, биогеоценозом является биоценоз и в значительной мере преобразованная им внешняя среда. Наиболее заметно преобразуется внешняя среда (в данном случае воздушные массы) именно в слое растительного покрова, поэтому логично проводить верхнюю границу биогеоценоза по верхушкам самых высоких растений.

При определении верхней границы фации в первую очередь необходимо исследовать свойства воздушных масс. Для приземного слоя воздуха характерно наличие целого ряда специфических процессов — резкие суточные колебания, непериодические изменения метеорологических элементов, определенное содержание микрофлоры, фауны, минеральных частиц и т. д. В зависимости от различных микрометеорологических и фитометрических условий растительного покрова выделяют три весьма условных качественных аэродинамических слоя:

1. Смешанный слой турбулентности внутри растительного полога, находящийся вблизи поверхности почвы и испытывающий значительное влияние последней.

2. Турбулентный слой внутри растительного покрова.

3. Слой турбулентной атмосферы, непосредственно прилегающий к верхней границе растительности. В этом слое еще чувствуется влияние конкретной фации на характеристики метеорологических элементов. В частности, для него характерны значительные градиенты изменения по вертикали температуры, влажности, скорости ветра, которые почти на один порядок превышают градиенты этих параметров в нижнем слое тропосферы.

Естествено, съобщества трябва да влязат всички три слоя. Въпреки това, тяхното положение е много нестабилна и най-важното, често се появява "припокриват", състоящ се в това, че свойствата на третата, най-горния слой ще се определя не само от свойствата на същото, но понякога лежат на значително разстояние от други естествени-териториални комплекси. За приблизителното определяне на местоположението на границата е необходимо да се направят специални наблюдения преливащи в различни сезони на годината и да разберете кой е най-високата преминава горната граница, и че го вземе горната граница на фациес.

В гората PTK да се определи динамиката на параметрите, характеризиращи на въздушната маса се казва fitoklimatologi, трябва да се изгради специална градиент кула или височина на мачтата на най-малко два пъти височината на растителността.

Още по-трудно е определянето на местоположението на горните граници на пътища и ландшафта. Тези граници не трябва да бъде под границата на най-високо поставени природни комплекси в чревния тракт или пейзаж. В допълнение, профилираната горна граница на чревния тракт или пейзаж трябва да включва част на тропосферата, в които има типична за тези местни процеси на циркулация на въздуха. В заключение трябва да отново да се подчертае, условност горна граница на природните териториални комплекси.

4. пространствените характеристики на PTC. Площ на откриване - минимална площ, която идентифицира основните свойства фитоценоза: видов състав, наслояване, изобилие и др Площта на откриване на промени в доста широк диапазон и е тясно свързана с двете разнообразието от видове растения, защото на тяхната височина, откъслечни, и други характеристики на растението .. групи. В степните и пасища растителни съобщества, тази зона е само на няколко квадратни метра, както и в тропическите гори - до 1 km 2. Площта на откриване е най-важната структурна характеристика фитоценоза. Велико стойност и методично, като размерът на експерименталната част, която е направила изследване на растителност, не трябва да бъде по-малка от тази област.

От квадратен откриване трябва да се разграничава характерните компоненти и площта на природните-териториално комплекси. Тя се определя като средната стойност, типична площ от особен природен и териториално комплекс или компонент.

Както минималната площ за откриване на конкретна зона варира в широки граници. Все пак, въпреки значителния брой на вече публикувани ландшафтни карти, тези области не са преброени, въпреки че те могат да осигурят много интересна информация. Отклонение Square специфичен PTK на техните специфични области показва или положително или отрицателно за природното и териториално комплекс съотношението на ландшафтните фактори. Анализът на всеки отделен случай ще разкрие най-благоприятното съотношение на тези фактори и, очевидно, ще бъде важно при проектирането на изкуствени териториални комплекси.

Съобщества могат да бъдат класифицирани срещу въздушна част на вертикалния профил на метрото. Тази стойност е пряко пропорционална на размера на phytomass. Колкото по-phytomass, по-голямата съотношението на надземната част на фациес до подземните. Всички съобщества в най-общ вид, могат да бъдат разделени в следните групи (Таблица. 1).

Таблица 12.1 Класификация на съобщества върху разстоянието от горната до долната граница (капацитет)

съобщества Общ капацитет, м Надземната част, м Подземната част, м
Много мощен > 100 > 90 5-10
мощен 50-100 80-40 10-20
висока мощност 25-50 15-40 10-30
С малка мощност 10-25 1-15 10-20
С ниска мощност <10 <1 <10

Първата група включва съобщества с тропически и рядко с boled субтропични гори. Втората група включва съобщества с висока дърво стоят в тропическите, субтропическите и умерените зони. Третата група се състои от съобщества с ксерофитни гори, горски тундра и субалпийски гори и съобщества умерените и субтропичните региони на ниска и средна височина стои. Четвъртата група се състои от почти всички съобщества формация с тревисти и храстови растителни съобщества с всички географски райони на земното кълбо. И накрая, петата група включва тропически и арктически пустини и полупустини.

С пейзаж-геофизична гледна точка на това, съотношението на надземни и подземни част от фациес не по-малко интересно. Това съотношение варира от 0.05 до 0.1 в пустините в ливадите и степи. В гората, степ и сухи гори, както и някои от най-фациес със съотношение храсти на надземна част на профила на подземен близо до устройството, и в тропическите гори, тя достига 10-15.

В литературата на ландшафта почти не разглежда въпроса за връзката между вертикалната "силата" (разстоянието от горната до долната граница) и площта на фациес. В плоски страни, където облекчение разчленяването сравнително слаби съобщества заемат относително големи площи при относително ниски тяхната мощност. Следователно, съотношението на К = M / S 1/2, където М - разстоянието от горната до долната граница; C - областта, много по-малко от 1.

В планинските страни, напротив, има значително разделяне на релефа и фракционната диференциация lithogenic бази, така съобщества площ е малък; коефициент К в области, в близост до или по-голямо от единица. Това позволява всички съобщества разделени в три групи: 1) / С <1; 2) "\; 3) K> 1.

Както вече споменахме, на фациес на първа група включва PTC равнинните части, и на 2-ри и 3-ти - съобщества планинските и полупланинските райони с фракционна диференциал lithogenic база.

5. Natural-териториални комплекси и времето на тяхното съществуване. Един от най-трудните въпроси на ландшафта е въпросът за границите на природните комплекси във времето.

Времето, за разлика от пространството се характеризира с едно измерение. Това означава, че времето може да бъде две граници: в началото и края на съществуването на ПТК. От особен интерес е времето, изминало от началото на съществуване, - възрастта на физическото и териториално комплекса. В литературата по landshaf-tovedeniyu има няколко гледни точки от възрастта на PTC на.

VB Sochava възрастови Geosystems приканва продължителност на своето съществуване като някои структурни и динамичен вид. Възраст всички съвременни Geosystems се изчисляват по времето, когато компонентите му са установени между съществуващите отношения. Като правило, по-висок ранг на Geosystems, толкова по-възрастен от нея. Преминаването от един етап към следващ възраст белязана от промяна в инвариантни Geosystems.

Автори обяснителен речник "Защита на природата" (1982) смятат, че възрастта на ландшафта е продължителността на времето от началото до наши дни, където пейзажът функционира при една инвариантна структура. Концепцията на възраст е тясно свързан с момента на възникване на пейзажа - датата (епоха, период), от която пейзажът е придобила структура, подобна на модерното.

В планинските страни със силни съвременни геоморфоложки процеси чрез промяна на един друг съобщества към промените на преден план при земни форми. На равнините, напротив, миналото не играе съществена роля и съобщества променят зависи главно от промените в почвата.

Всички съобщества за периода на своето съществуване могат да бъдат разделени на три групи: 1) краткосрочни; 2) Средно време; 3) dlitelnovremennye.

Първата група включва съобщества с продължителност по-малко от 10 години от съществуването си. Тяхното формиране и промяна, свързана с активни геоморфоложки процеси: .. Свлачища, сипеи, свлачища, кални реки и т.н. Втората група включва съобщества с продължителност до 1000 години от съществуването си. Той е в основата на съобщества от планинските страни. Въпреки това, за разлика от първата група, и тяхната промяна преобразуване съобщества се случва не само в резултат на промени в форми на облекчение, но и поради промени в почвата, както и други компоненти. Третата група се състои съобщества с продължителността на наличието на повече от 1000 години. Те се променят по-често се свързва с промени в почвата и растителността. Тези съобщества са разположени предимно в равнините, но също могат да бъдат намерени в планините.

6. анализ и синтез на времеви промени в характеристиките на PTC. Наскоро по география и по-специално, в пейзаж драстично повишен интерес към анализа на времеви промени в PTC характеристики. AD Armand и VO Targulian (1974) въвежда понятието за географията на "характеристика на времето", която се определя като: а) продължителността на периода за циклични процеси; б) средната продължителност на времето за квази-периодични процеси, и в) се изисква, за да се възстанови състоянието на квази-равновесни процеси за тенденция време. Те също така направи преглед на характерните времената на най-важните процеси и явления.

Промени в процеси и събития в това време, са изследвани в много физиографски болници. Тези изследвания са довели до редица заключения, от които най-важни са следните.

1. Всеки процес и явление се характеризира с тяхната времева структура, която се изразява в различни вариации на амплитудата на различни интервали от време. Например, общото излъчване през деня варира дискретно, и радиационния баланс-континуум (фиг. 1.14). Във връзка с промяна на честотата, всички процеси и явления могат да бъдат разделени в три групи:

а) висока, когато едно колебание се извършва за период от по-малко от двадесет и четири часа. Така например, промени в температурата и влажността, скоростта на вятъра, и така нататък D..;

б) средната честота на трептене с един период или повече за повече от един ден, но по-малко от една година. Например, зелени динамика фракция phytomass в рамките на една година, промени в почвената влага и др.;

в) с ниска честота, относително malomenyayuschiesya, за едно трептене период от една година. Такива процеси и явления включват, например, динамиката на дървесината в горите phytomass, промени на свойствата на почвата, и така нататък. Г. (фиг. 6).

Фиг. 12.6 - Дискретни и непрекъснати процеси и явления на климата (и):

1 - дискретни; 2 - континуум; т - време

Фиг. 12.7 - Честотата на трептене: P - процес или явление; т - време;

1 - бас; 2 - среден клас; 3 - HF

2. По-голямата част от параметрите, характеризиращи структурата и функцията на PTC, имат неравни амплитудата на колебанията на различни интервали от време. Някои малки колебания се провеждат на фона на средни и по-големи цикли (фиг. 12.7). Например, минутни температурни промени се провеждат на фона на времето, в миналото - .. На фона на ежедневно, и т.н. Това води до "вплитането" на честоти, така че не винаги може да се определи коя честота принадлежи на всеки от наблюдаваните явления.

3. При анализа на промените в отделните процеси в лаг ефекта време е добре установена. Това е свързано с факта, че много от явления определена инерция. Така че, в дълбоките слоеве на максималната температура на почвата може да бъде изместен през есента и дори зимата (фиг. 12.8). Тя често е постепенен "затихване" вибрации и намаляване на тяхната амплитуда. Например, амплитудата на температурата на почвата на дълбочина от 160 см е по-малко от дълбочина 20 см, и, разбира се, по-малка от повърхността на почвата.

4. Отделните процеси и явления в PTC доста често асинхронно. Това се дължи на факта, че те имат различни източници на вибрации (например слънчева енергия и gravigennye или утаяване процеси), които не винаги са синхронни във времето.

Фигура 12.8 - Overlay Честота: P - процес или явление; т - време; 1 - висок, 2 - среден клас; 3 - нискочестотни компоненти

Фигура 12.9 - инерцията на процесите и явленията и "затихване" варира: 1 - общата радиация; 2 - температура на почвата на дълбочина 20 см; 3 - температурата на почвата на дълбочина от 160 см; II - процес или явление; т - време

5. Тези разпоредби предвиждат, че връзката между промяната във времето на отделните процеси и явления в PTC е много сложно, което понякога е трудно да се обясни без предварителното синтеза на постоянни промени.

Какви могат да бъдат резултатите от сегашната ситуация? Какви са начините за разрешаване на трудностите, които срещат? От една страна, е възможно да се проведе допълнително по-подробен анализ на отделни процеси и да се опита на базата на този анализ, за ​​да обясни промените им. Въпреки това, има и друг начин. Тя възлиза на процеса на синтез на промени и явления във времето. Този синтез ви позволява да се открият някои интегрални обекти - "PTC състояние".

При състоянието на природните комплекси се разбира връзката между параметрите, които го характеризират във всеки период от време, в които специфични входни действия (слънчева радиация, валежи, и така нататък. Н.) се трансформира в изходна функция (мивка, някои други gravigennye потоци, растеж на биомаса и т. г.).

Състояние различават главно по продължителност. В най-общ вид на щанда:

1. Краткосрочна състояние - с продължителност по-малко от един ден. Тези условия са свързани главно с висока честота компоненти - въздушните маси и техните промени.

2. Времето, средно състояние има продължителност от един ден до една година. От тях най-важните Steks - дневни условия, причинени от сезонен ритъм, метеорологичните условия и динамична тенденция на съобщества. Широко известен сезони на годината, което също може да се разглежда като състояние.

3. Dlinnochastotnye състояние - продължителността на които повече от една година. Те обикновено са свързани с нито дългосрочните климатични цикли, или с поредица от растителност.

От промяната на състоянието PTC трябва да се разграничат себе си смени системи, което се случва, когато промените на инвариантни свойства на структурата и функционирането на природните комплекси. Тази промяна е в особено добра наблюдава при смяна на lithogenic основа, но се проявява в промяната на биота почвата средногодишният режим хидрометеорологични параметри и др.

5. От пространствените свойства на PTC следва да се отбележи, област идентифициране характеристика на района, силата PTC (разстоянието от горната до долната граница), съотношението мощност на надземната част на PTC за подземен му част.

6. Физически-териториално комплекси, разделена на времетраенето на неговото съществуване. Процесите и явленията в PTK имат времева структура, която е свързана с характерния си време, продължителността на периода и амплитуда промени за циклични и квази-цикличен процеси, инерционните ефекти и последствия т. D.

7. Синтез на процеси и събития, водещи до определяне на състоянието PTC. За времето на краткосрочно заместване, медии и не с временен-dlitelnovremennye състояние. От PTC гласи, че при сегашното равнище на ландшафта и геофизични проучвания са особено важни Steks.

7. Основните енергийни източници на естествени процеси в пейзажа. 1) преобразуване на слънчевата енергия: Основната може да бъде разграничена от процеса на функциониране на ПТК 2) трансформиране на енергия, свързани със силата на тежестта; 3) хидроложкия цикъл; 4) biogeotsikl; 5) gravigennye потоци. В допълнение към това са съществено странично движение на въздушни маси; процеси, свързани с миграцията на биогенен компонент, и др. Всеки от тези методи се състои от така наречената елементарни процеси PTK функция. Чрез елементарните процеси са причинени от следните фактори: 1) движението на geomass в пространството; 2) промяна на размера на време geomass; 3) трансформация на всички geomassoy енергийни потоци.

Преобразуване на слънчевата (електромагнитна) енергия, т.е. неговата трансформация - .. Най-важният процес в природните териториални комплекси. Това включва не само радиация и топлинния баланс, но превръщане на слънчевата енергия и други биогенни компоненти РТК. Основният резултат от тази трансформация - създаването на специфични температурни полета PTC, полета, влажност, скорост на вятъра и др ..

Благодарение на енергията на гравитационното ускорение, тежестта се провежда редица процеси в природните-териториално комплекси: 1) утаяване и филтрация в почвата; 2) някои от biogeotsikla на процеси (отпадъци и загуби); 3) отток на повърхностните и подземни; 4) gravigennye потоци (лавини, свлачища, отломки), и др.

Анализ на данните показва, че работата, извършена в гравитационно поле на движението geomass отгоре-надолу и отдолу-нагоре, близо работата. Това не е изненадващо, тъй като повечето от PTC наблюдава geomass свързани баланс потоци с гравитационни потоци, в крайна сметка да се редуцират до преобразуването на слънчевата енергия и действията срещу гравитационното поле.

Също така на слънчевата енергия и гравитационното характер понастоящем известен още 12 енергия. От тях, естествено-териториални комплекси от най-важните са следните.

1. Топлинната енергия - енергията на движението на телата частици, който се разпространява в присъствието на температурна разлика между този орган и органите на опазването на околната среда. Особено интензивно избор - за поглъщане на топлина енергия - се появява в пожари, топене - замразяване и изпаряване - кондензация. Топлинната енергия е тясно свързана с преобразуването на слънчевата енергия, неговото временно натрупване на органичната материя (и може да бъде за дълги периоди от време, например, въглерод) и последващо освобождаване, така че те трябва да се разглеждат заедно.

2. Механичната енергия - кинетичната енергия на свободно движещи се тела и частици, като вятърна енергия, енергията на твърди частици транспортирани при преместване материалните потоци по склона под влиянието на потенциалната енергия, и т.н. В някои PTC може да бъде значителна ... Въпреки това, винаги може да се намали до преобразуване на слънчевата радиация, или да се трансформира гравитационната енергия.

3. Electric (електродинамични), електростатични и магнитостатичните енергия на физическата форма на областта в ПТК, които имат, обаче, в повечето случаи, много ниска интензивност.

4. Химически енергия - енергийни системи на две или повече вещества реагират един с друг. Тази енергия се освобождава в резултат на преструктурирането на електронен слой на атоми или молекули в химични реакции.

5. Някои стойност може да е от еластична енергия - потенциална енергия механично uprugoizmenennogo тялото (като например дърво или храст, притисна сняг), издаден по време на премахването на натоварването е най-често под формата на механична енергия.

Често отпусне специален вид енергия - биологична. Но биологични процеси обикновено се считат за специална група от физически и химически процеси, които включват същите видове енергия, както и в други (Алексеев, 1983). По този начин, в растения електромагнитна енергия от слънчевата радиация се превръща в химическа енергия, и в животински хранителни организми химическата енергия се превръща в топлина и механична и след това електрическо и светлина. Преглед на различните видове енергия в естествени-териториално комплекси показва критичната роля слънчева и гравитационна енергия и тяхната трансформация. Те са основните източници на огромния брой оперативни процеси, което се случва в PTC. На съществуващите форми на енергия, в допълнение към преобразуването на слънчевата и гравитационната енергия на природни комплекси са най-важният топлинна енергия, по-специално, се откроява пожари и механична енергия, например, освободени от вятъра.

8. радиация баланс на земната повърхност. радиация баланс на активната повърхност, на която настъпва преобразуване на слънчевата енергия на потока, или на радиация баланс на елементарен ПТК на, се изписва така:

R = (J + S) (1-А) -Eef., (12/01)

където A - радиация баланс, J - директна радиация, S- разсеяна радиация, A - албедо £ EFF - ефективна дълговълнова радиация. Директен и дифузната форма общата радиация - Р.

Най-важните геофизични характеристики на активната повърхност, която един отличава от друга PTC, обслужва отражение - Албедо. A = D / Q, където D- отразено късовълнова радиация, Q - общата радиация.

. £ EFF = Ez - Ea (12.2)

където Ez - топлинно излъчване на земната повърхност, Ea - топлинно излъчване на атмосферата на активната повърхност.

Эти формулы описывают преобразование потока солнечной энергия в пределах конкретных ПТК.

Принципиальных сложностей определения составляющих радиационного баланса в настоящее время нет. Региональные и локальные особенности радиационного режима геосистем определяются следующими основными факторами: географическим положением, определяющим угол падения солнечных лучей, режимом облачности, запыленностью, экспозицией склонов (элементами мезорельефа),отражательной способностью деятельной поверхности, теплоемкостью литогенной основы.

Выше указывалось, что одной из важнейших геофизических характеристик ПТК выступает альбедо деятельной поверхности. Альбедо, с одной стороны, определяет энергетику геокомплекса, а с другой -продукт его формирования.

Преднамеренные и непреднамеренные преобразования климата часто связаны с изменением альбедо деятельной поверхности. Примером преднамеренных преобразований может выступать зачернение поверхности снежников и ледников угольной пылью или другими веществами, имеющими низкие значения альбедо с целью увеличения поглощенной радиации и усиления таяния ледников и снежников. При изменении альбедо деятельной поверхности наблюдаются преобразования в микро- и местном климате территории.

Уравнение теплового баланса деятельного слоя - внутреннего пространства геосистем, в пределах которого осуществляется расхождение радиационного тепла,- можно записать так:

R=L(E+T)+P±Aп+F+Bz-LC, (12.3)

в которой А - радиационный баланс; Е - физическое испарение; Т - транспирация; Р - затраты тепла на турбулентный обмен с атмосферой; Aп поток тепла в почву и из почвы; F - затраты тепла на фотосинтез; Bz - тепловой сток. LC - тепло, выделяющееся при конденсации водяных паров; L - скрытая теплота парообразования. Физическое испарение и транспирация составляют суммарное испарение - Е . Размерность уравнения: кДж/м 2 . с, или ккал/см 2 . год. В уравнении (12.3) не учтен тепловой поток из глубин Земли к нижней границе геосистем.

Важнейшими расходными составляющими теплового баланса являются затраты тепла на суммарное испарение и турбулентный обмен с атмосферой. Теплопоток в почву за годовой цикл в среднем многолетнем равен 0, в противном случае, если бы он был положительным, то происходило бы разогревание земной поверхности, если бы был отрицательным, то мы были бы свидетелями формирования многолетней мерзлоты. Такие периоды в истории Земли были, и видимо, не однократно, о чем свидетельствует наличие многолетней (реликтовой и современной) мерзлоты. Вынос тепла со стоком, затраты на процесс фотосинтеза составляют не более 1-4% радиационного баланса.

Геосистемы могут быть описаны энергетическими характеристиками: либо абсолютными их значениями (суммарной радиацией, радиационным балансом, затратами тепла на испарение и турбулентный обмен, для отдельных сезонов года - величиной потока тепла в почву), либо относительными. Последние (LE/R,P/A,EE/P) принято называть показателями структуры теплового баланса. Крайние выражения теплового баланса отмечены летом для пустынной зоны, когда R≈P , я весной для тундровой зоны, когда R≈ LE. Наиболее репрезентативным показателем выступает, пожалуй, отношение LE/P . Географическое распределение испарений в геосистемах зависит от энергетических ресурсов (для тундровой и лесной зон) и условий увлажнения (лесостепная, степная, полупустынная и пустынная зоны). По данным теплобалансовых стационарных наблюдений в тундровой зоне в летний период отношение LE/R не превышает 54%. Это связано с плохой водоотдачей распространенных здесь мохово-торфяных комплексов. В лесной зоне отношение LE/R в летнее время возрастает до 80%, уменьшаясь в степной и особенно в пустынной зонах.

Специфической особенностью теплового баланса луговых поверхностей в период с положительной температурой воздуха выступает повышение теплового потока в почву в области распространения мерзлое пород. Он может достигать 10-14% по отношению к R .

Суточный ход составляющих теплового баланса (его структуры) специфичен для каждой природной зоны (подзоны). Тождествен только суточный ход радиационного баланса.

В пустыне основная часть радиационного тепла (в дневные часы до 66%) расходуется на турбулентный теплообмен, в лесной зоне ЕTC - на испарение (67%); в Якутии расходные статья теплового баланса в летний полдень пример о- одинаковы (30-35%), но "лидируют" затраты тепла на прогрев почвы;

В степи затраты тепла на испарение больше, чем в пустыне, однако в часы наибольшего притока радиационного тепла они могут быть меньше турбулентного потока;

Во всех природных зонах в период с 16 ч до 7 ч поток тепла направлен из почвы в атмосферу и расходуется на испарение и турбулентный обмен.

Характер перераспределения радиационного тепла определяет формирование определенного метеорологического режима приземного слоя атмосферы, внутреннего пространства геосистем, набор различных их состояний, определяемый погодными условиями.

9. Водный баланс и водные режимы геосистем. влагооборот — совокупность процессов превращения, перемещения и изменения количества гидромасс в природно-террито-риальных комплексах. С влагооборотом тесно связан водный баланс территории. Еще в 1884 г. А. И. Воейков рассчитал водный баланс Каспийского моря по формуле

И = О + С, (12.4)

где И — испарение; О — осадки; С — сток.

Водный баланс — соотношение за какой-либо промежуток времени (год, месяц, декаду и т. д.) прихода, расхода и аккумуляции (изменение запаса) воды для речного бассейна или участка территории, для озера, болота или любого другого исследуемого объекта. В общем случае учету подлежат атмосферные осадки, конденсация влаги, горизонтальный перенос и отложение снега, поверхностный и подземный приток, испарение, поверхностный и подземный сток, изменение запасов влаги в почвогрунтах и др.

Со всей территории суши земного шара (в пределах среднего многолетнего годового В. б.) испаряется количество воды, равное количеству выпадающих осадков минус речной сток. Для отдельных водных объектов и для более коротких периодов времени при составлении водных балансов возникает необходимость учета составляющих прихода — расхода влаги более детально, применительно к конкретным условиям поступления и расходования влаги. Например, в В. б. водохранилищ, кроме притока, осадков и испарения, существенное значение могут иметь сбросы через сооружения гидротехнического узла (ГЭС, шлюзы, плотины), водозабор из водохранилища, фильтрация в нижний бьеф в створе гидротехнического сооружения, объем воды, заключенной во льду и снеге водохранилища при его сработке зимой и всплывающих весной при наполнении водохранилища, временные потери на фильтрацию воды в берега водохранилища и возврата этих вод обратно при изменяющихся уровнях воды в водохранилище.

Комплексный метод изучения водного баланса состоит из следующих уравнений:

P = S + U + E; W = PS = U + E, (12.5)

где Р — осадки; S — поверхностный сток; U — подземный сток; Е — суммарное испарение; W — валовое увлажнение территории.

В различных природно-территориальных комплексах влагооборот может существенно отличаться. Водный режим – изменение во времени уровней и объемов воды в реах, озерах и болотах. Выделяют три основных типа водного режима почв.

Промывной тип — характерен для областей, где сумма годовых осадков превышает испаряемость. В этих условиях природно-территориальный комплекс подвергается сплошному промачиванию и нисходящее движение влаги в почве и горных породах преобладает над восходящим. Просачивающаяся вода достигает уровня грунтовых вод.

Непромывной тип — характерен для областей с испаряемостью большей, чем осадки. В ПТК наблюдается дефицит влажности и почва промачивается лишь на некоторую глубину. Просачивающаяся влага не достигает уровня грунтовых вод. Влага, поступившая в ПТК, возвращается в атмосферу путем испарения и десукции и последующей транспирации.

Выпотный тип — формируется в засушливом климате при близком уровне залегания грунтовых вод, из которых корни растений отсасывают влагу, при этом грунтовые воды как бы «отпотевают» через растения в атмосферу.

Наиболее увлажненными являются водосборы рек бассейнов Белого, Баренцева и Балтийского морей. Здесь выпадает ежегодно в среднем от 765 до 710 мм осадков. Слой стока составляет 259—341 мм, слой испарения 369—506 мм. Значительно увлажнены также водосборы рек Дальнего Востока, принадлежащие к бассейнам Берингова, Охотского и Японского морей. В этих районах ежегодно в среднем выпадает 652 мм осадков, из них 273 мм стекает и 379 мм испаряется. Меньше увлажнены бассейны морей Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского, а также бессточные районы Казахстана и Средней Азии. Здесь ежегодно выпадает соответственно 423 и 299 мм. При этом в бассейнах указанных морей с екает почти половина выпавших осадков (206мм), а в бессточных районах—только 52 мм (17%); остальные осадки расходуются на испарение, которое в пределах Дальнего Востока составляет 217 мм (51%), а в бессточных районах—247 мм (83%). Наибольшее количество осадков выпадает на Черноморском побережье Кавказа (более 2000—3000 мм); испаряется здесь 700—750 мм, сток достигает 2000—2500 мм. В пустынной зоне выпадает от 130 до 180 мм осадков, которые почти все испаряются; средний сток здесь менее 3 мм и наблюдается лишь местами, преимущественно на глинистых грунтах.

Распределение на территории России осадков, стока и испарения соответствует расположению ландшафтных географических зон и высотных поясов (в горах).

10. Уравнение связи водного и теплового балансов. Балансовые уравнения, описывающие вход, трансформацию и выход вещества и энергии из внешней среды в геосистему и обратно в среду, имеют общие члены, что указывает на взаимосвязь и взаимообусловленность компонентов и процессов в природе.

В основе связи теплового и водного балансов лежит процесс испарения. М.И.Будыко (1971) предложил следующее выражение уравнения связи

(12.6)

где Е '- суммарное испарение, е - основание натуральных логарифмов.

R/LX – радиационный индекс сухости, R – радиационный баланс, L – скрытая теплота испарения, X – атмосферные осадки.

Другая общепринятая форма записи уравнения связи имеет вид:

(12.7)

где Е о - максимально возможное испарение.

Уравнение связи позволяет представить в общем виде зависимость испарения и стока от годовых сумм осадков в радиационного баланса. Указанная связь имеет статистический характер, справедлива для условий большого осреднения в пространстве и времени.

Графические зависимости уравнения связи теплового и водного баланса представлены на риснках.12.10 и 12.11.

Рисунок 12.10 – Зависимость стока от осадков и радиационного баланса

Рисунок 12.11 – Зависимость испарения от осадков и радиационного баланса

В основе каждого уравнения связи лежит определенный процесс – испарение, вынос вещества со стоком или с транспирацией, тепловой сток, образование органического вещества и т.д.

Первостепенную роль играет процесс выноса вещества со стоком зависящий, с одной стороны, от степени увлажнения (атмосферных осадков), а с другой - от прихода вещества в геосистему с современными тектоническими движениями и от физико-химических свойств горных пород.

Связующий характер между балансом вещества и водным режимом имеет процесс выноса вещества с транспирацией. Процесс фотосинтеза связывает одновременно уравнения теплового, водного балансов и баланс вещества.

11. Энергетическая продуктивность. Физико-географические факторы фотосинтеза. Основным "строителем" экосистемы выступает сквозной поток энергии Солнца, связываемый зелеными растениями благодаря реакции фотосинтеза и передающийся затем по цепям питания.

Сущность фотосинтеза заключается в превращении растениями, водорослями лучистой энергии солнечного света, поглощаемой флорофиллом или другими фотосинтетическими пигментами, в химическую энергию разнообразных биополимеров - углеводов, жиров и белков. Носителем этой энергии является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).

Существенную роль в процессе фотосинтеза играют физико-географические факторы - интенсивность потока солнечной радиации и поток фотосинтетически активной радиации (ФАР), относительная влажность воздуха и запасы продуктивной влаги в почве, температура почвы и воздуха, скорость ветра, положение растения в сообществе, вертикальная структура растительного сообщества (архитектура растительного покрова).

При нормальном течении процесса фотосинтеза поверхность хлоропластов поддерживается увлажненной, поскольку углекислота ассимилируется только в виде раствора. Вследствие этого относительная влажность воздуха в межклетниках приближается к 100% и обычно превышает относительную влажность воздуха в атмосфере. Диффузия углекислоты в лист с открытыми устьицами сопровождается поступлением водяного пара в противоположном направлении, т.е. транспирацией растений. Таким образом, между поверхностью хлоропластов (листьев) и окружающей атмосферой необходим градиент относительной влажности воздуха. В тех случаях, когда влажность воздуха в приземном слое равна 100% или близка к этому значению, фотосинтез подавлен.

Влияние ФАР и температуры воздуха на интенсивность фотосинтеза является совместным. Но, как отмечает М.И. Будыко (1971), рядиация чаще всего находится в "минимуме", особенно для нижних ярусов растительности, а термический фактор обычно имеет зоны оптимума и "дискомфорта" как при низких, так и очень высоких значениях температуры. Уменьшение облученности ниже 70-80% от полной вызывает существенное уменьшение накопления фитомассы.

Основным фактором, определяющим поглощение ФАР и ее пропускание, является площадь листовой поверхности на единицу поверхности занимаемой земли.

Энергетическая продуктивность обычно представляется в: ккал/см2 год или ккал/м2 год. Расчет годовой энергетической продукции возможен при условии знания энергетических эквивалентов фотосинтеза растений (Валовая первичная продукция,F1;Автотрофное дыхание; Чистая первичная продукция, F2; Гетеротрофное дыхание; Чистая продукция, F; отношение F2/F1, %; отношение F/F1, %.

Чистую продукцию (урожай на корню для агроландшафтов) нельзя отождествлять с продуктивностью сообщества. Агросистемы с интенсивным развитием, например, поле люцерны, характеризуются высокой валовой первичной продукцией, чистой первичной продукцией, а при защите от консументов (что обеспечивается человеком) - и высокой чистой продукцией. В устойчивых зрелых растительных сообществах (например, тропический дождевой лес) валовая первичная продукция обычно полностью расходуется на автотрофное и гетеротрофное дыхание, которые часто трудно отделить одно от другого. В итоге чистая продукция нередко близка нулю. В целом, как подчеркивает Одум, природа стремится увеличить валовую, а человек - чистую продукцию.

12. КПД фотосинтеза на локальном и региональном уровнях. Растения в совокупности представляют собой своеобразную машину - преобразователь энергии. Коэффициентом "полезного действия растений" или кпд фотосинтеза выступает отношение энергии, которая заключена в чистой продукции сообщества (F) или в годовом приросте фитомассы, к величине потока фотосинтетически активной радиации (ФАР) за год или к величине годового баланса или , где η - различные модификации кпд фотосинтеза, R – годовой радиационный баланс.

В 1942 г. английским ученым Л. Линдеманом было введено понятие экологической эффективности. Одно из правил Линдемана касается величины трансформации энергии при "переходе" с одного уровня на другой. Величина энергии, ассимилируемая на одном трофическом уровне с другого, на порядок ниже, чем на предыдущем. Это закон о пространственно-временных среднестатистических отношениях функционирования отдельных блоков биогеоценозов. В различных биогеоценозах величина передаваемой энергии с одного уровня на другой может составлять от 2-5% до 20-25%.

Один из важнейших показателей массо-энергообмена в геосистемах - _транспирационный коэффициент растений, равный отношению прироста веса сухой массы растений к расходу воды на транспирацию за данный промежуток времени. Он имеет обычно величину 1/200 -1/1000, чаще всего транспирационный коэффициент равен у сельскохозяйственных растений 350-600 г/г сухого вещества; у древесных пород - 200-300 г/г сухого вещества. Чем больше градиент относительной влажности воздуха в слое "атмосфера – поверхность листа", тем больше расход влаги. При влажности 1ОО% фотосинтеза подавлен. Более высокие значения транспирационных коэффициентов травянистых и сельскохозяйственных растений обусловлены тем, что на полях и лугах формируется неблагоприятный микроклимат с более высокими, чем в лесу, скоростями ветра, более сухим воздухом, пониженным содержанием CO2 в прилистном слое воздуха.

Между скоростью ветра и продуктивностью растительного покрова наблюдается корреляционная связь. Кстати, становятся понятными причины падения урожайности с ростом размере, полей в лесостепной и степной зонах (при прочих равных условиях): неблагоприятный режим увлажнения и ветра.