ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2020
Просмотров: 203
Скачиваний: 4
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «БАРАНОВИЧСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ФАКУЛЬТЕТ ПЕДАГОГИКИ И ПСИХОЛОГИИ
УСР
по экологии ландшафтов на тему
“Влагооборот в ландшафтах”
Подготовила
студентка 3 курса
группы ГЭ – 31
Бордюк Я. В.
Барановичи, 2017 г.
Экологические и геофизические функции воды в ландшафтах
Во всех ландшафтах суши вода играет важную роль, являясь неразрывной частью природных территориальных комплексов. Она участвует во всех протекающих в них процессах, вступает во всевозможные связи и реакции. Вместе с тем вода активно перемещается и в пределах ландшафта находится в непрерывном движении и превращении: в поверхностном и подземном стоке, нисходящих и восходящих движениях в почвах и грунтах, транспирации и биологических превращениях в живых организмах, испарении и перемещениях в приземном слое воздуха. В атмосфере обновление влаги в среднем происходит за 10 суток, в почвах – за один год, в зоне активного водообмена (литогенной основе ландшафта) – примерно за 300 лет. В результате своих перемещений вода вместе с другими факторами создает единство связей внутри ландшафтов и между ними.
Вода способна накапливать тепловую энергии, поскольку обладает большой теплоемкостью и вместе с тем медленно расходует накопленное тепло. В этой связи вода является одним из средств ввода энергии в ландшафт. Поэтому разная увлажненность геосистемы непременно ведет к различиям энергетических уровней, тепловых характеристик, глубины и скорости проникновения тепла в литогенную основу ландшафта. Расходуется и выделяется тепло и при фазовых превращениях воды. что, безусловно, влияет на геофизику ландшафта. таким образом, вместе с водой перемещается и энергия.
Движущая масса воды оказывает механическое влияние на почвы и горные породы, способствуя их разрушению и перемещению. Вода участвует в процессах выветривания. Многие геофизические свойства почв и горных пород, литогенной основы ландшафта, а также входящей в ландшафты части атмосферы во многом определяются количеством содержащейся в них воды, их увлажненностью.
Вода практически растворяет все входящие в геосистемы химические элементы и соединения, и эти растворенные вещества остаются в водном растворе, в результате чего вода в ландшафтах никогда не бывает химически чистой. Вместе с перемещающейся в ландшафтах водой перемещается и растворенные в ней химические элементы. Кроме растворенной водой, перемещаются взвешенные и волочимые вещества. Именно вода является одной из активных действующих сил энергомассообмена в ландшафтах.
Проявление химических и биологических процессов в ландшафтах также невозможно без участия воды. Количество воды, ее химический состав, фазовое состояние и температура, режим поступления, скорость обращения и т.д. являются важнейшим факторами, определяющими биоту ландшафта. Живые организмы не могут функционировать без обмена со средой, и одну из главных ролей в этом обмене играет вода. Огромное разнообразие и приспособленность живых организмов к условиям увлажнения сами по себе показывают роль влаги в их существовании и развитии.
Таким образом, вода как физическое тело является непременным участником функционирования ландшафта. Накапливая и сохраняя энергию и растворяя вещества, вода участвует в энергомассообмене ландшафтов. Роль влаги в формировании ландшафтов подчеркивается фактом прямого совпадения характера ландшафтов с количеством влаги в тропических широтах, где тепловой фон примерно одинаков по всей территории и именно разница в увлажнении наравне с литогенной основой определяет и ландшафтные различия. Здесь влага является одним из ведущих геофизических факторов пространственной дифференциации ландшафтной оболочки. В других районах, где возрастают термические различия от места к месту, роль влаги в дифференциации ландшафтов не утрачивается: она вместе с теплом и литогенной основой определяет геофизические и экологические свойства ландшафтов.
Особенности влагооборота в основных типах зональных ландшафтов
Влагооборот в ландшафте протекает через сложную систему водных потоков и пронизывает ландшафт, подобно кровеносной системе. Посредством потоков влаги осуществляется основной минеральный обмен внутри ландшафта. Внешние вещественные связи ландшафта также осуществляются через водные потоки. Перемещение влаги сопровождается формированием растворов, коллоидов, взвесей; транспортировкой и аккумуляцией химических элементов.
Ежегодный запас обращающейся в ландшафте влаги составляют жидкие и твёрдые атмосферные осадки. Часть осадков перехватывается поверхностью растительного покрова и, испаряясь с неё, возвращается в атмосферу. Влага, непосредственно выпадающая на поверхность почвы, частично уходит за пределы ландшафта с поверхностным стоком и затрачивается на физическое испарение, остальное количество фильтруется в почво-грунты и образует наиболее активную часть внутреннего влагооборота.
Интенсивность влагооборота и его структура специфичны для разных ландшафтов и зависят прежде всего от энергообеспеченности и количества осадков, подчиняясь зональным и отчасти азональным закономерностям. Так, абсолютные показатели внешнего влагообмена хорошо увязываются с зональными закономерностями циркуляции и влагооборота атмосферы (см. таблицу 1).
Наиболее обильное поступление внешних осадков и соответственно более интенсивный вынос воды из ландшафта наблюдается в экваториальных широтах, а также в муссонных тропиках и субтропиках, затем в приокеанических областях пояса западного переноса. Наиболее слабые входящие и выходящие потоки влаги свойственны внутриконтинентальным областям и особенно поясу тропической пассатной циркуляции.
При наличии достаточного запаса влаги интенсивность внутриландшафтного влагооборота определяется энергоресурсами. Поэтому чётко выраженный пик внутреннего оборота влаги также приходится на экваториальную зону и отсюда происходит закономерный спад к полюсам. В аридных зонах и секторах наблюдается резкий спад влагооборота.
Только в высоких широтах внешние потоки влаги превосходят внутренний оборот; в гумидных экваториальных, тропических и субтропических ландшафтах оба типа потоков примерно равны; с усилением аридности доля внутреннего потока растёт, хотя по абсолютной величине он уменьшается.
Таблица 1
Основные элементы водного баланса типичных ландшафтов в различных зонах (средние годовые показатели)
Антропогенная трансформация влагооборота в ландшафтах
|
Из всех звеньев влагооборота наибольшему целенаправленному преобразованию подвергается сток. Функционирование геосистем непосредственно затрагивают воздействия, направленные на формирование стока с поверхности водосборов. Один из самых радикальных способов преобразования водного баланса наземных геосистем – искусственное орошение, на которое уходит не менее 3/4 забираемой из рек воды. В мире искусственно орошается 2,7 млн км2 (1,5 % площади суши). В среднем на 1 га расходуется ежегодно 12-14 тыс. м3 воды. Часть этой воды теряется на инфильтрацию и непродуктивное (физическое) испарение и лишь около половины транспирируется культурными растениями. Ожидаемый позитивный эффект ирригации – производство биомассы – часто сопровождается побочными функциональными изменениями геосистем негативного характера, в частности поднятием уровня минерализованных грунтовых вод и вторичным засолением, местами заболачиванием или эрозией. Кроме того, многократно увеличиваются затраты тепла на испарение, но уменьшается альбедо, в результате существенно преобразуются радиационный и тепловой режимы. На богарных пахотных землях примитивная агротехника способствует усилению поверхностного стока. Зяблевая пахота повышает инфильтрационную способность почв, тем самым увеличивая запасы почвенной влаги, сокращая поверхностный сток и, по-видимому, несколько увеличивая питание грунтовых вод. Лесные полосы перехватывают весенний сток с полей, задерживают снег, уменьшают непродуктивное испарение. Травосеяние также увеличивает инфильтрацию и сокращает поверхностный сток. Дополнительный эффект дает снегозадержание. Аналогичное действие оказывает террасирование склонов. В целом любые меры по интенсификации земледелия и повышению урожайности (а, следовательно, транспирации) ведут к перестройке водного баланса в сторону сокращения поверхностного стока; вместе с тем уменьшается интенсивность смыва почв и эрозии. В зонах избыточного увлажнения основным фактором воздействия на водный баланс служит осушительная мелиорация. Сток с осушенных болот вначале обычно возрастает, но в дальнейшем этот процесс может протекать по-разному в различных ландшафтах. Примерно на 0,3 % площади суши наземные геосистемы замещены искусственными водохранилищами. При сработке уровня (в меженный период) часть поверхности дна, особенно равнинных водохранилищ, обнажается и здесь наблюдается своеобразный «земноводный» режим. Прилегающие к водохранилищу геосистемы испытывают воздействия вторичных процессов: переработки берегов (размыв, активизация оползней, обвалы, провалы), подпора грунтовых вод, повышения их уровня и подтопления пониженных участков, а отсюда – заболачивание лесов, сельскохозяйственных и других угодий. Влияние водохранилища на местный климат проявляется в некотором выравнивании температурного режима, увеличении влажности воздуха, изменении скорости и направления ветра. Практически значимое климатическое влияние самых крупных равнинных водохранилищ ощущается на расстоянии 1-3 км от берега. Подтопление распространяется чаще на сотни метров или первые километры от берегов водохранилища. В нижнем бьефе водохранилища из-за прекращения поемного режима нередко деградируют пойменные геосистемы на протяжении десятков и сотен километров. В водохранилищах отлагается часть речных наносов, в результате чего сокращается твердый сток рек и уменьшается отложение наносов в устьевых частях морского побережья, в том числе в речных дельтах. Отдельно нужно сказать о географическом значении интенсивного забора руслового стока на хозяйственные нужды, в особенности на искусственное орошение. Влияние этого фактора наиболее ярко сказывается на состоянии внутренних водоемов в аридных условиях, чему наглядным примером служит сокращение площади Аральского моря. |
Экологические и геофизические функции снежного покрова и его роль в дифференциации ландшафтов регионального и локального уровня
Снежная поверхность отличается от бесснежной многими физическими показателями, а сам снежный покров влияет на формирование геофизических свойств литогенной основы ландшафтов.
Особенно заметна роль снега в тепловом и водном режимах природных комплексов. В снежной толще консервируется вода, которая при таянии быстро и в большом количестве поступает в ландшафты, светлая поверхность снега обладает повышенной отражательной способностью (альбедо), а сравнительно небольшая его теплопроводность является причиной сохранения тепла в литогенной основе ландшафта. Значение снега в формировании геофизических свойств литогенной основы ландшафта в основном определяется снегозапасом, плотностью и структурой снежной толщи.
Снегозапас в пределах того или иного природного комплекса зависит от многих причин – количества осадков в твердой фазе, оттепелей, метелевого переноса снега ветром, рельефа, растительности – и отличается большой территориальной изменчивостью даже в пределах небольшого района.
Особенно заметна эта неоднородность на обезлесенных территориях, где с повышений и некоторых склонов снег почти полностью сдувается, а в понижениях рельефа или в зарослях кустарника накапливаются сугробы. В лесных ландшафтах значительная часть снега испаряется непосредственно с крон деревьев (особенно хвойных пород). В прямой зависимости от снегозапаса находится увлажнение литогенной основы ландшафтов после схода снега.
Плотность снега связана со снегозапасом, силой ветра, оттепелями, растительным покровом и также колеблется в довольно широких пределах. Так, в лесу плотность рыхлого снега составляет всего 0,03-0,05 г/см3, а более плотного снега открытых участков – 0,4-0,6 г/см, т. е. на порядок выше.
Плотность снега меняется в связи с продолжительностью его лежания – рыхлый свежевыпавший снег постепенно уплотняется.
Толщина снежного покрова, снегозапас и плотность снега во многом определяют его теплопроводность, а также молекулярный теплообмен почвы с атмосферой. В этом теплообмене снег выполняет посредническую роль. Будучи плохим проводником тепла, он способствует его сохранению. Поэтому с установлением снежного покрова температура под снегом на поверхности почвы на 5-10° выше, чем температура приземного слоя воздуха. Снег предохраняет почву от резких колебаний температуры, которые распространяются в толщу снега на глубину 30-40 см. Чем мощнее пласт снега, тем надежнее он изолирует почву от термического воздействия атмосферы. Особенно хорошим изолятором оказывается рыхлый снег в лесу. Он проводит на порядок меньше тепла, чем плотный снег открытых мест. Теплоизоляционные способности снежной толщи во многом определяют промерзаемость почв в зимний период.
Кроме того, снег сам непосредственно взаимодействует с солнечной энергией, обладая прозрачностью для световых и тепловых лучей. Прозрачность снега для солнечной радиации зависит от его плотности. Так, в рыхлый снег (плотность 0,04 г/см3) на глубину 20 см проникает около 16% поглощенной поверхностью радиации, а в снег с вдвое большей плотностью – всего 4%. В ясные дни солнечная радиация проникает на 20-25 см в снег, и, если его слой ограничивается этой величиной, то она достигает поверхности почвы и нагревает ее.
Снег обладает малой теплоемкостью. Он состоит из кристаллов, разделенных воздухом, что способствует как поглощению, так и излучению длинноволновой радиации. Высокая излучающая способность снега приводит к тому, что в безоблачные ночи снег выхолаживается не только с поверхности, но и в слое 20-30 см. Поэтому, если снежный покров маломощный, может происходить сильное выхолаживание почвы. Только слой снега более 30 см надежно предохраняет почву от больших потерь тепла путем радиационного излучения.
Большое влияние на термический режим снега и литогенной основы ландшафтов оказывает альбедо снежной поверхности. Наибольшие величины альбедо характерны для свежевыпавшего снега (до 85-90%). По мере загрязнения поверхности снега и его таяния альбедо уменьшается (до 25% к окончанию таяния). Большое значение альбедо наряду с излучением тепла из верхних слоев снега способствует охлаждению приземного слоя воздуха на 5-10°. Большое рассеивание света, а иногда направленное отражение от поверхности снега приводит к ожогам коры деревьев и кустарников.
Таким образом, вода – это один из основных лимитирующих экологических факторов и от ее количества в ландшафте, сбалансированности потоков влаги зависят численные параметры геосистемы, определяющие ее потенциал.