Лекции по географии (3 семестр) ЧАСТЬ 1 АТМОСФЕРА

Лекции по географии
(3 семестр)
ЧАСТЬ 1 АТМОСФЕРА
Строение и свойства атмосферы Земли.
Атмосфера (от. др.-греч. «атмос» — пар и «сфера» — шар) — газовая
оболочка, окружающая планету Земля и вращающаяся вместе с ней.
Благодаря своей массе и земному притяжению она удерживается вокруг
планеты. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично
земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического
пространства.
Свойства атмосферы:
1) Значение для жизни приземного слоя тропосферы.
2) Защита от губительного воздействия ультрафиолетового и
рентгеновского излучения Солнца.
3) Защита от бомбардировки странствующими в космосе метеорами,
слой атмосферы.
4) Распространение звука (акустика – звуковое колебание частиц
воздуха),
возникновение
аэродинамической
подъёмной
силы
и
сопротивления, передача тепла конвекцией и др.
5) Удерживает у поверхности земли тепло и не дает ей охлаждаться..
Формирование атмосферы. Воздушная оболочка Земли образовалась
из газов, выделенных литосферой при вулканических извержениях.
Развитие атмосферы связано с геологическими и геохимическими
процессами и деятельностью живых организмов. Одни газы
улетучились в космос, другие из него поступили (межпланитарное
метеорное вещество). Следующие вступили в химические реакции с
породами слагающими земную кору, под влиянием ультрафиолетового
излучения, грозовых разрядов и некоторых других факторов.
Имеет
значение газообмен океана. Громадные количества СО2 потребляются при
фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в
атмосферу благодаря разложению карбонатных горных пород и органических
веществ растительного и животного происхождения в почвах и болотах, а
также вследствие вулканизма и производственной деятельности человека.
Состав атмосферы. Важная составная часть атмосферы — водяной
пар. Его концентрация составляет около 0,16% объёма атмосферы, с высотой
количество быстро убывает.
Атмосфера и ее нижние слои состоят из смеси различных газов,
преимущественно азота (около 78%) и кислорода (21%), 1% аргон плюс
немного углекислого газа, гелия и неона. Газы инертны (они не вступают в
химические реакции с другими веществами). Крошечную составляют
двуокись серы, аммиак, угарный газ, озон (родственный кислороду газ),
водяные пары, цветочная пыльца. Загрязняющие вещества, такие как
газообразные загрязнения, аэрозольные примеси, частицы дыма, соль, пыль и
вулканический пепел.
1
СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
Газ
Содержание
воздухе, %
N2
азот
78,08
O2
кислоро
20,95
аргон
0,93
Ar
CO2
в
сухом
д
углекис
лый газ
0,03
Ne
неон
0,0018
He
гелий
0,0005
Kr
криптон
0,0001
H2
водород
0,00005
X
ксенон
0,000009
Основным компонентом высоких слоев атмосферы, от 90 – 200 км,
является атомарный кислород (состав воздуха меняется под воздействием
ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца, которое приводит к
распаду молекул кислорода на атомы, масса которых составляет половину
массы молекулы)
В наиболее удаленных от поверхности Земли слоях атмосферы, выше
600 -1200 км, главными компонентами становятся самые легкие газы –
водород и гелий. (Такое разделение по весу, называется диффузным
расслоением). Из них и состоит внешняя оболочка атмосферы.
Строение
атмосферы.
Вертикальное
строение
атмосферы
характеризуется различными температурными и электрическими свойствами,
разным состоянием воздуха, в связи с этим выделяется несколько основных слоев:
тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера.
Тропосфера (отгреч. «тропэ» — «поворот») – нижний слой атмосферы,
простирающийся до первого термического минимума (т.н. тропопаузы).
Самый тонкий слой (самолеты), верхняя граница тропосферы зависит от
географической широты (в тропиках – 14-16,18–20 км, где суша и море нагреваются
сильнее, в умеренных широтах – ок. 10-12 км косые лучи слабее нагревают Землю, в
полярных широтах 8-10 км) и времени года. Характерны сезонные изменения
высоты тропопаузы.
Это самый теплый слой, поскольку солнечные лучи отражаются от
земной поверхности и нагревают воздух. Содержит более 80 % всей массы
2
атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного
пара. Здесь возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны,
характерны турбулентность и мощные воздушные течения (ветры) и штормы.
В тропосфере формируется погода, которая определяет условия
существования человека
Выше тропосферы располагается слой воздуха с постоянной низкой температурой —
тропопауза (от греч. «паузис» — «прекращение»).
Слой выше стратосфера (от греч. «стратум» — «настил», «слой»). — слой
атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 40- 50км.
Главная особенность стратосферы — повышенное содержание озона
(О3), максимальная концентрация на высоте 20—30 км. Он образуется из
кислорода (О2) в результате фотохимических реакций, который поглощает
ультрафиолетовые лучи, В вышележащих слоях для образования озона не
хватает кислорода, в расположенных ниже — ультрафиолетовой радиации.
Озон – сильно пахнущий газ, образовавшийся из кислорода в результате
электрического разряда.
Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (около 0°С),
температура остаётся постоянной до высоты около 55км. Эта область
постоянной температуры называется стратопаузой и является границей
между стратосферой и мезосферой.
Мезосфера (от греч. «мезэс» — «средний»), начинается на высоте 50 км и
простирается до 80—90 км. Температура воздуха до высоты 75—85км
понижается до −88°С. Верхней границей мезосферы является мезопауза.
Термосфера (от греч. «термос» — «тёплый») начинается на высоте 80—90
км и простирается до 800 км. Температура воздуха в термосфере быстро и
неуклонно возрастает и достигает нескольких сотен и даже тысяч градусов.
Слой состоит из ионосферы и магнитосферы.
В ионосфере солнечная радиация вызывает ионизацию. Ионосфера
отражает радиоволны.
Выше расположена магнитосфера, которая представляет собой
наружный край магнитного поля Земли. Она действует как гигантский магнит
и защищает Землю, улавливая частицы большой энергии.
Экзосфера (от греч. «экзо» — «снаружи», «вне»), — сфера рассеивания,
внешняя часть термосферы, расположенная выше 800 до 3000 км.
Представляет постепенный переход к межпланетному пространству.
Физическое состояние атмосферы определяется погодой и климатом.
Атмосферное давление и динамика. Пояса высокого и низкого
давления чередуются в зависимости от широты: высокое давление в
субтропиках и в Арктике, низкое в умеренном и экваториальных поясах.
Постоянные и временные ветры. Соответственно
давлению
чередуются пояса западных и восточных ветров. Ветры дуют из областей
высокого давления в области низкого, откланяются вправо в Северном
полушарии и влево в Южном.
Циркуляция атмосферы и приземные ветры. Вращение земли вокруг
3
своей оси отклоняет воздушные потоки, которые образуют три пояса ветров в
каждом полушарии.
Действие силы Бора-Кариолиса (Отклоняющей силы вращения Земли)
Все тела движущиеся горизонтально отклоняются в Северном
полушарии - в право, а в Южном – влево, относительно наблюдателя
смотрящего в сторону движущегося тела. Она сказывается на направлении
движения воздушных масс, морских течений, речных потоков и других.
В тропическом поясе (между 30°с.ш. и 30°ю.ш.) дуют пассаты – это
постоянные восточные ветры, отклоняющиеся благодаря силе Кариолиса из
субтропиков к экватору.
В районе экватора пассатные потоки встречаются, избыточные
воздушные массы вытесняются вверх и поднимаются узкими струями, которые
существуют около часа, они образуют кучевые облака в виде башен
достигающих 15 – 17 км высоты.
Пассаты в Северном полушарье чаще всего являются С-В ветрами, а в
Южном Ю-В. Пассаты связаны с субтропическими океаническими
антициклонами.
Над материками в тропиках, где режим ветра более изменчив, пассаты
выражены менее определенно, а в ряде районов заменяются муссонами
Летом над континентами давление воздуха снижается, а зимой
повышается – возникает муссонная циркуляция, т.е. система сезонных ветров.
Муссоны – устойчивые сезонные переносы воздуха, меняющие свое
направление в зависимости от времени года: летом - от океана к суше, зимой от
суши к океану, проявляются над обширными районами.
В каждом сезоне одно направление ветра заметно преобладает над
другим, а при смене сезона меняется на 120-180º.
Муссон вызывает резкую смену погоды. Наиболее сильные муссоны
бывают на юге и востоке Азии, в Гвинейском заливе.
Помимо солнечной энергии и воздушных течений важную роль в
формировании климата играет гидрологический цикл – движение влаги в
атмосфере. Часто водяной пар конденсируется и выделяет тепло от тех мест, где
влага испарилась. В результате образуются облака, и влага возвращается в океан
или с реками, или в виде осадков. Тепло конденсации способствует подъему
воздушных масс.
За счет тепло-и влагообмена, а также циркуляции воздуха вся планета
принимает участие в формировании климата.
Режим и распределение атмосферной влаги. Распределение осадков
на земном шаре зависит от многих факторов, в том числе географическая
широта местности, давление, климатический пояс местности.
Экваториальные широты – самые увлажненные участки земной
поверхности. Экваториальный воздух формируется при слабых ветрах,
пониженном давлении, высоких температурах и высокой относительной
влажности воздуха 70-90%. Годовое количество осадков 2000-5000 мм.
Осадки имеют ливневый характер. Большому количеству осадков в
экваториальном поясе способствует так же и низкое давление.
4
Тропические широты – одни из самых засушливых участков земной
поверхности. Характеризуются очень малым годовым количеством осадков
(менее 250 мм) и высоким давлением.
Из-за неравномерного распределения на Земном шаре материков и
океанов, так же неровности рельефа, картина годового количества осадков
заметно меняется.
Климат
Формирование климата. Понятие климата ввел древнегреческий астроном
Гиппарх 2200 лет назад. «Климат» по-гречески означает «наклон», т. е. полуденный
наклон солнечных лучей к земной поверхности. Изменение этого наклона от экватора
к полюсам считалось главной причиной различий погоды в низких и высоких
широтах.
Климатом называют многолетний режим погоды в той или иной
местности, определяемый географическими условиями этой местности.
Представления о климате складываются на основе статистической
обработки результатов многолетних метеорологических наблюдений.
Климатические факторы (т.е. условия, определяющие климат
местности):
1. Географическая широта, определяющая зональность и сезонность
поступления солнечной радиации на земную поверхность.
Из-за наклона земной оси разные области разные области земного шара
получают неодинаковое количество солнечной энергии. Энергия Солнца
оценивается в джоулях (Дж), приходящихся на 1 см² поверхности в единицу времени.
От широты зависит угол падения солнечных лучей, а от него меняется количество
поступающего от Солнца тепла. Чем этот угол больше, тем тепла больше, угол меньше
– количество тепла уменьшается. Самый большой угол падения в тропическом поясе,
поэтому он получает больше всего тепла, ближе к полюсам угол уменьшается
соответственно воздух нагревается меньше, а полярные полюса имеют меньшее
количество тепла ( в Арктике на 1см² тундры в год поступает 60 тыс. Дж, а в умереннотеплых широтах – более 300 тыс Дж.).
2. Распределение суши и моря, а также характер подстилающей
поверхности: лес, степь, обнаженные горные породы и т.п. сказывающееся в
неравномерности нагревания земной поверхности.
Одинаковое количество тепла по-разному нагревает сушу и воду. Суша
быстрее нагревается и быстрее остывает, вода медленнее нагревается и медленнее
остывает.
Чем больше поверхность Мирового океана, тем мягче становится климат,
температура атмосферы поддерживается более стабильно. Подстилающая водная
поверхность служит своего рода термостатом.
Над водной поверхностью формируется морской климат: с плавным ходом
температуры, с небольшими суточными и годовыми амплитудами, большой
облачностью, равномерным и достаточным количеством осадков.
5
Над сушей, по мере продвижения в глубь материка климат становится сначала
умеренно-континентальный, затем континентальный и, наконец, резко
континентальным. Такой климат, отличается от морского резкими перепадами
температур, как в течение суток, так и в течение года, меньшей облачностью,
неравномерным выпадением осадков (в теплый период больше, чем в холодный).
Большое значение имеют нагрев или охлаждение воздуха от поверхности
суши. Пустыни сильнее всего нагревают воздух; ледники, морские льды, снег его
охлаждают. Роль растительности в формировании климата зависит от того,
насколько интенсивно испаряется влага. Чем больше испарении, тем в меньшей
степени нагревается атмосферный воздух.
3. Рельеф суши, благоприятствующий или препятствующий движению
воздушных масс.
Горы нередко являются климаторазделами. Воздушные массы, встречая на
своем пути хребты, меняют направление и скорость своего движения. Так,
Кавказские горы препятствуют прохождению теплого и влажного воздуха с Запада,
и поэтому на побережье Черного моря климат влажный, субтропический: теплая
зима (средняя температура самого холодного месяца выше 0°С), большое
количество осадков, а за горами – на Северном Кавказе удерживается холодная
зима, выпадает малое количество осадков, часты засухи, пыльные бури.
Климат в горах зависит от направления ветра – ведь воздушные массы,
формирующиеся на наветренных и подветренных склонах гор, обладают
различными свойствами. Воздух, совершая восходящее движение по склонам гор,
переносит тепло в более верхние слои, поэтому температура в горах изменяется
меньше, а сезонные колебания незначительны. На плоскогорьях отсутствует
восходящее движение, воздух слабее перемешивается. Температура на
плоскогорьях изменяется значительно сильнее, чем на равнинах.
4. Высота над уровнем моря, от которой зависит высотная поясность,
связана с циркуляцией воздуха. Поскольку температура воздуха в тропосфере с
высотой понижается, то климат отличается суровостью в местах расположенных на
большой высоте над уровнем моря.
Памир имеет среднюю высоту 4000 м. над уровнем моря и расположен на
широте Греции, но зимы холодные как на Севере Евразии до – 46°С, а средняя
температура января -15°С, июля +18°С.
Выше 2100 м быстро уменьшается количество осадков, основная их часть
выпадает в горах ниже этого уровня.
5. Океанические течения.
Теплые течения даже называют “отопительными трубами нашей Земли”.
Они переносят огромное количество тепла из более низких широт (от экватора)
к более высоким (полярным). Холодные течения переносят холод из более высоких
широт в более низкие. Тепло и холод передаются воздуху, поэтому в местах,
которые омываются теплыми течениями, годовая температура выше на 5-10° С,
чем на этих же широтах, омываемых холодными течениями.
Например, город Мурманск, находится на полярном поясе, но под влиянием
теплого Северо-Атлантического течения, воды которого подходят к берегам
Скандинавского и Кольского полуостровов, воздух согревается и отепляет сушу,
6
при этом, температура января -10°С. В северной части полуострова Лабрадор не
растут деревья, так как климат холоден, под влиянием холодного Лабрадорского
течения, хотя полуостров находится на одной широте со Скандинавией где растут
леса.
Также течения оказывают влияние на выпадение осадков. Пустыня Атаками
находится на побережье Южной Америки, где подходит холодное Перуанское
течение.
Также выделяют,
6. Зависимость климата от господствующих ветров.
На территории Восточно-Европейской равнины преобладают ветры
западных направлений с Атлантического океана. Поэтому зимы на этой
территории сравнительно мягкие.
Районы Дальнего Востока находятся под действием муссонов. Зимой
дуют ветры из глубин материка холодные и сухие. Летом ветры несут с
океана много влаги. Осенью, когда ветер с океана утихает погода стоит
солнечная и тихая.
7. Деятельность человека. Экология.
С хозяйственной деятельностью человека связано изменение характера
подстилающей поверхности. Производятся распашка земель, вырубка или насаждение
лесов, строительство водохранилищ и прудов, увеличение числа городов. Так,
большие города по климатическим условиям довольно сильно отличаются от
окружающей территории. Например, в Москве теплее на 1° (в среднем за год), чем в
пригороде. Мегаполисы, проявляют себя изменением микроклимата в значительно
больших масштабах.
8. Астрономические факторы. Гравитационное действие Солнца и планет
Солнечной системы на земную атмосферу. Под действием этих сил в атмосфере и
Мировом океане возникают приливы, меняется скорость вращения Земли, а также
характер ее движения на орбите. В результате меняется то количество энергии,
которое приходит от Солнца на верхнюю границу атмосферы. Сюда же относят и
корпускулярное излучение Солнца, но этот вопрос еще до конца не исследован.
Изучая климат, ученые с давних пор пытались найти закономерности
распределения климата. Важнейший элемент климата – тепло, на земной
поверхности оно распределяется зонально.
Этому способствует солнечная энергия, поток которой меняется в
течении года в зависимости от широты местности и обуславливает
климатическую зональность т.е. разницу температур, влажности и ветра на
земной поверхности.
Изотермы – линии показывающие распределение тепла или линии
одинаковых температур.
География климатов Земли.
Климатические пояса (зоны) – обширные, достаточно однородные в
климатическом отношении области земного шара, имеющие характер
7
широтных или субширотных сплошных или прерывистых полос,
отличающихся друг от друга:
- интенсивностью нагревания солнечными лучами;
- особенностями общей циркуляции атмосферы;
- сезонной сменой воздушных масс.
По Б.П.Алисову выделяются пояса в основе, которых
господство одноименных воздушных масс в течение всего года:
арктический и антарктический, умеренные, тропические, экваториальный
пояса.
Переходные пояса между ними: субарктический и субантарктический,
субтропические и субэкваториальные пояса
Для основных климатов характерно господство воздушных масс в
течении года, для переходных – перемена климата зима отличается от лета.
В каждом климате выделяют подтипы:
-материковый;
-океанический;
Материковый подразделяется:
-морской климат (наблюдаемый на западе материков);
-континентальный
и
резко
континентальный
(климат
внутриконтинентальных районов Северного полушария);
- климат муссонов умеренных широт;
- климат влажных тропических лесов,
-экваториальный климат,
-субэкваториальный климат (саванн),
-пассатный климат (над океанами), над сушей ему соответствует климат
тропических пустынь и т.д.
Экваториальный климат занимает область бассейна реки Конго и
побережье Гвинейского залива в Африке, бассейн реки Амазонки в Южной
Америке, Зондские, острова у берегов Юго-Восточной Азии. Здесь
происходит увлажнение тропического воздуха, принесенного пассатами.
Экваториальный воздух формируется при пониженном давлении, слабых
ветрах и при высоких температурах. В виду небольшой разницы высоты
Солнца в течение года годовой ход температуры выражен слабо, средняя
температура колеблется от +25 до +28 °С. Сохраняется высокая
относительная влажность, 70-90 %. Нагретый воздух, насыщенный водяными
парами, поднимается вверх, конденсируется, образуются кучево-дождевые
облака, из которых после полудня выпадают ливневые осадки. Годовое
количество осадков превышает 2000мм., до 5000мм. В течение года осадки
распределяются равномерно, имеют ливневый характер и часто
сопровождаются грозами. Радиационный баланс 80-100 к.кал/см² в год.
Высокая температура в течение всего года и большое количество осадков
создают условия для развития на суше богатой растительности - влажных
экваториальных лесов. Солнца здесь невидно, из за плотной завесы облаков и
пышной растительности. Над пологом леса непонятно есть дождь или нет, так
как влага стекает по стволам деревьев и листьям с одних на другие, и ветра не
8
ощущается, хотя над ними постоянно дуют муссоны. Собирают два урожая в
год.
Материковый и океанический типы экваториального климата
различаются очень мало.
Климат субэкваториалъиого пояса (тропических или экваториальных
муссонов) приурочен к огромным пространствам Бразильского нагорья, в
Центральной Африке (к северу, востоку и югу от бассейна реки Конго), в Азии
(на полуостровах Индостан и Индокитай), в Северной Австралии. Занимает
13% поверхности Земли.
Характерная особенность - смена воздушных масс по сезонам:
-летом -экваториальный воздух, климат влажный обильное выпадение
осадков 1000-2000 мм (места с наибольшим количеством осадков, например
Черапунджи в Индии), +16-+23°С; (господствуют западные муссоны);
-зимой – тропический (сухой), устанавливается жаркая сухая погода, +32+26°С.
(господствуют восточные муссоны).
Радиационный баланс 70-90 к.кал/см² в год
Растительный покров субэкваториального пояса представлен саваннами.
Благоприятный климат отсюда произошли сорта многих культурных
растений.
Для океанического типа характерны ураганы, тайфуны.
Климат тропических поясов распространен по обе стороны от тропиков
как на материках, между саваннами и субтропиками, так и на океанах. В
условиях повышенного давления здесь формируется тропический воздух,
отличающийся высокими температурами. Средняя температура самого теплого
месяца превышает +30 °С, до 50 °С, а поверхность земли нагревается до 80 °С.
Ввиду повышенного давления и нисходящих токов воздуха конденсации водяных
паров почти не происходит, поэтому осадков на большей части тропического
пояса очень мало - менее 250 мм. Отсюда пустыни - Сахара и Калахари в
Африке, Западно-Австралийская, пустыни Аравийского полуострова.
Преобладают ландшафты пустынь и полупустынь.
Тропические климаты - типы климата тропических широт, как
правило, сухие и жаркие, формирующиеся в течение всего года под
воздействием областей повышенного давления субтропических областей и
пассатной циркуляции над океанами и депрессиями термического
происхождения над материками.
Тропические климаты отличаются устойчивым преобладанием
малооблачной погоды, малым количеством осадков, высокими температурами
воздуха, наличием полюсов тепла земного шара. Преобладают ландшафты
пустынь и полупустынь. Сюда относят, материковый тропический климат,
океанический тропический климат
Материковый тропический климат характеризуется значительными
сезонными колебаниями, зимой температура опускается до 10-15°С, а в
Сахаре когда с Севера вторгается холодный воздух, бывают заморозки и даже
выпадает снег. Велики и суточные колебания температуры от 40°С в воздухе
9
и до 80°С на почве. Ночи холодные даже летом. Из-за больших перепадов
температур скалы быстро разрушаются, масса песка пыли – песчаные бури
(самумы).
Океанический тропический климат отличается необычно устойчивыми
пассатами. В зоне пассатов бывают редкие, но мощные тропические циклоны,
сопровождаемые ураганными ветрами.
Радиационный баланс 60-80 к.кал/см² в год.
На восточных берегах материков, там, где пассаты дуют с океана,
выпадает большое количество осадков (Большие Антильские острова, восточное
побережье Бразильского плоскогорья, восточное побережье Африки в Южном
полушарии). Климат этих областей немногим отличается от экваториального,
хотя годовые колебания температур значительны, так как большая разница в
высоте Солнца по сезонам.
В виду большого количества осадков и довольно высоких температур в
этих местах растут влажные тропические леса.
Климат субтропического пояса занимает большие пространства, между
25 и 40° широты в обоих полушариях. Характерна смена воздушных масс по
сезонам: летом вся территория пояса занята тропическим воздухом, зимой умеренным. Два климатических режима - умеренный и тропический.
•
Выделяют:
•
Средиземноморский климат. В западных частях материков область Средиземного моря в Европе, Калифорния в Северной Америке
северная часть Чили в Южной Америке, юго-запад Африки и Австралии.
Летом - солнечная сухая погода, сформированная тропическими воздушными
массами. Зима теплая (+ 8 °С), влажная с выпадением дождей.
Выделяется несколько областей. В западных частях материков - область
Средиземного моря в Европе, Калифорния в Северной Америке северная часть
Чили в Южной Америке, юго-запад Африки и Австралии. Особенность климата
состоит в том, что летом сюда перемещается область высокого давления из
тропиков, где формируется тропический сухой воздух. Летом - солнечная сухая
погода. Зимой сюда приходит воздух умеренных широт, проходит фронт, на
котором образуются циклоны. С ними связана облачность и выпадение осадков.
Зима теплая (средняя температура самого холодного месяца + 8 °С), влажная (с
выпадением значительных дождей связаны наводнения на реках). Этот климат
называют средиземноморским.
Муссонный субтропический климат. Иной климатический режим в областях
Восточной Азии и юго-восточной части Северной Америки . Летом сюда
поступает влажная тропическая масса воздуха с океана (летний муссон),
приносящая большую облачность и осадки. Зимние муссоны приносят потоки
континентального сухого воздуха умеренных широт. Температура самого
холодного месяца выше 0 °С, но значительно ниже, чем в областях на западе
материков.
10
Муссонный климат - климат областей земного шара с муссонной
циркуляцией атмосферы. Муссонный климат отличается сухой зимой и
влажным летом.
Различают
климат
тропических
(экваториальных)
муссонов,
субтропических муссонов и муссонов умеренных широт. В субарктическом
поясе на северном побережьи Евразии существует сезонная смена ветров
муссонного типа, но четко выраженных муссонов нет.
Климат сухих субтропиков. Во внутренних районах Азии - в Восточной
Турции, Иране, Афганистане и в Северной Америке - в Большом Бассейне в
течение всего года преобладают сухие массы воздуха: летом - тропические, зимой
- континентального воздуха умеренных широт. Лето знойное, засушливое, зима
влажная, непродолжительная, иногда бывают морозы, выпадает снег, но
устойчивого снежного покрова не образуется. Суточные амплитуды температур
велики (до 30°С), большая разница между самым теплым и самым холодным
месяцами. В центральных областях материков расположены пустыни.
Аридный климат - сухой климат с высокими температурами воздуха,
испытывающими большие суточные колебания, и малым количеством
атмосферных осадков. Он свойственен пустыням и полупустыням.
Климат холодных пустынь. На высоких нагорьях Азии (Памир, Тибет).
Зимы суровые (до -50°С), лето прохладное (14°С в июле). Осадков мало около (80100мм в год), снежный покров лежит не долго быстро испаряется, особенно когда
дуют сильные ветры.
Радиационный баланс 50-70 к.кал/см² в год.
Климат
холодных
пустынь
субтропический
климат,
формирующийся в субтропических широтах на высоких нагорьях Азии, с
прохладным летом, очень холодной зимой и скудными на протяжении всего
года осадками.
Субтропические
климаты
- климаты,
формирующиеся
в
субтропических широтах. Характеризуются преобладанием тропических
воздушных масс летом и умеренных - зимой. К субтропическим климатам
относятся: средиземноморский климат, климат субтропических
муссонов, климаты субтропических (в том числе холодных) пустынь.
Климат умеренного пояса распространен между субтропиками и тундрой,
примерно между 40° северной и южной широты и полярными кругами. Климат
отличается относительно низким давлением воздуха и активной циклонической
деятельностью. В Южном полушарии преобладает океанический климат. В
Северном полушарии на огромных пространствах суши климат довольно
различен, в нем выделяют три района: западный, центральный и восточный.
В Западной Европе, на западе Северной Америки, в Канаде, а также на юге
Южной Америки - в Чили преобладает морской воздух умеренных широт,
приносимый западными ветрами с океанов. Он содержит большое количество
влаги и дает много осадков (500-1000 мм в год). Осадки распределяются
довольно равномерно во все сезоны. Ввиду большого влияния океанов
температурный ход плавный, годовые амплитуды температуры невелики.
Похолодания приносят арктические воздушные массы, тогда температура зимой
11
бывает ниже 0 °С и наблюдаются обильные снегопады. Лето продолжительное,
прохладное, без резких изменений погоды.
В центральных районах средней полосы России, на Украине, севере
Казахстана, юге Канады формируется континентальный воздух умеренных
широт. Летом над материками происходит интенсивная трансформация
воздушных масс, приходящих с океана и с севера. Воздух нагревается,
дополнительно увлажняется за счет влаги, испаряющейся с поверхности материка.
Зимой воздух охлаждается в антициклонах. Температура может падать ниже - 30 °С.
Осадков больше летом, но длительная трансформация воздуха может привести к
засухе (так было летом 1972 и 1999 гг.).
На восточном побережье материков - северо-востоке Китая, нашем Дальнем
Востоке климат муссонный. Это обусловлено перемещением воздуха летом с
океана на материк, зимой с материка на океан. Летний муссон приносит большое
количество влаги. Зимой поступают холодные континентальные массы воздуха из
центральных областей материка. Температура самого холодного месяца от -5 до -25
°С.
Радиационный баланс 20-50 к.кал/см² в год.
Климат умеренных широт - климат, характерный для умеренного
географического пояса преимущественно Северного полушария. Он
формируется в зоне круглогодичного преобладания воздуха умеренных
широт (полярного), морского или континентального происхождения, под
влиянием интенсивной циклонической деятельности, приводящей к частым и
сильным изменениям давления и температуры воздуха, а также направления
ветра.
Преобладающее направление ветра в умеренных широтах -Западное,
причина «Великий Западный перенос» -колоссальный воздушный поток
движущийся с Запада на Восток, влияние его на климат огромно.
Климат субполярного пояса располагается к северу от умеренного пояса в
Северном полушарии и к югу - в Южном полушарии. Это переходные пояса субарктический и субантарктический, для которых характерна смена воздушных
масс по сезонам: летом -воздух умеренных широт (низкое давление и западные
ветра), зимой - арктические (антарктические) антициклоны и восточные ветра .
Материковый субарктический климат формируется только в Северном полушарии тундра.
Субарктический климат - тип климата, переходный от климата
средних широт к холодному полярному климату Северного полушария.
Субарктический климат формируется на северных окраинах Евразии и
Северной Америки.
Климат тундры - климат в наиболее высоких широтах материков
Северного полушария, на крайнем юге Южной Америки и на некоторых
островах Арктики и Антарктики, с коротким прохладным летом и
продолжительной суровой зимой. При климате тундры годовое количество
осадков составляет 200-300 мм.
Гумидный климат (влажный) - в геоморфологической классификации
- климат областей с избыточным увлажнением, когда осадки превышают
12
сумму влаги, идущей на испарение и просачивание в почву, а избыток влаги
удаляется речным стоком, что способствует развитию эрозионных форм
рельефа. Для ландшафтов с гумидным климатом типична лесная
растительность. Различают два типа гумидного климата: полярный (с
многолетней мерзлотой) и фреатический (с грунтовыми водами).
Лето относительно теплое (от 5 до 10 С), короткое, зима суровая (-50 С до 70 С). Годовая амплитуда колебаний температуры очень велика. Осадков мало
(менее 200 мм в год). Несмотря на то, что осадков не много, влага не успевает
испариться полностью, поэтому по всюду в тундре мелкие озера.
Радиационный баланс 10-20 к.кал/см² в год.
Климат полярных областей (арктической и антарктической)
характеризуется холодными массами воздуха в условиях повышенного давления и
слабыми восточными ветрами.
Облаков почти нет – вместо них воздух насыщен мелкими ледяными
иглами. Иглы постепенно оседают, давая (50 -100 мм) осадков.
Особенность климата этих поясов - наличие полярных ночей и полярных
дней. Их продолжительность увеличивается до 6 месяцев на полюсах. В летнее
время, хотя Солнце и не заходит за линию горизонта, оно находится очень низко и
его лучи приносят мало тепла. За короткое лето снег и льды не успевают растаять,
поэтому здесь сохраняются многолетние льды. Они покрывают мощным слоем
Гренландию и Антарктиду. Многолетние льды плавают и в Северном Ледовитом
океане. Холодный воздух, скопившийся над полярными областями, сбрасывается
сильными ветрами в умеренный пояс.
Арктический климат - климат Арктики и прилегающих районов
Субарктики. Суровый климат с низкими зимними температурами (до -40
град.С), обусловленными сильным излучением и охлаждением поверхности
снега и льда во время длительной полярной ночи, значительным притоком
солнечной радиации летом. При арктическом климате годовая сумма осадков
составляет 100-200 мм.
В периферийных районах для арктического климата характерна
интенсивная циклоническая деятельность с количеством осадков до 400 мм,
сильная облачность и туманы.
Климат Северных полярных областей океанический полярный, он
формируется над поверхностью океана, покрытого льдом. Средняя температура
января в центре Арктики - 40 °С. Летом, в результате потери большого количества
тепла на таяние снега и льда, а также на испарение, температура около О °С.
Погода летом преимущественно пасмурная, осадков мало (около 100 мм в год).
В Южном полушарии хорошо выражен материковый полярный климат.
Характеризуется очень суровой зимой и холодным летом. Отрицательную
среднюю температуру имеют все месяцы. Минимальная отмеченная
температура на станции Восток в Антаркти де -89,2 °С. На побережье
Антарктиды дуют сильные ветры, связанные с непрерывным прохождением
циклонов над окружающим Антарктику океаном и со стоком холодного
воздуха из центральных районов континента по склонам ледникового щита.
На окраинах Антарктиды наблюдаются ветры со скоростью 100 м/с.
13
Радиационный баланс 0-10 к.кал/см² в год.
Антарктический климат - климат Антарктиды и прилегающих
акваторий.
Над материком климат отличается: чрезвычайной суровостью:
температура воздуха зимой достигает -70 град.С и ниже, годовая сумма
осадков менее 100 мм; преобладанием антициклонального режима погоды.
Над океаном климат отличается резкими колебаниями атмосферного
давления, интенсивной циклонической деятельностью с частым выпадением
осадков и сильными штормовыми ветрами.
Местный климат
В каждой климатической зоне имеются свои внутренние различия, по
которым выделяются отдельные климатические области.
Местный климат подразумевает отклонения от общего климатического
фона, который считается преобладающим. Например, оазис в пустыне.
Отклонения могут быть связаны с особенностями рельефа местности, каким
либо компонентом ландшафта, местными ветрами.
К местному климату относят ряд климатов, например:
Горный климат - отличается пониженными атмосферным давлением,
температурой воздуха и абсолютной влажностью, повышенной солнечной
радиацией и ее богатством ультрафиолетовыми лучами, чистотой воздуха,
часто горно-долинными ветрами.
Высокогорный климат - горный климат, формирующийся на высотах
более 2-3 км.
В горах, южный склон хребта получает больше солнечной энергии, чем
северный (В южном полушарии наоборот). На южных склонах светлее, теплее
и почва суше это обуславливает разницу температур и различной
растительности на склонах (часто один склон безлесен (южный), а другой
залесён).
Кроме того, часто воздушные потоки в предгорьях охлаждаются,
превращаясь в облака, теряют влагу, не успевая перевалить за хребет, по
другую сторону хребта воздух опускается и нагревается. В результате один
склон всегда влажный, другой сухой. Например, предгорье Гималаев в
Восточной Индии одно из самых дождливых мест, а к северу от Гималаев и
Тибетского нагорья пустыня Такла-Макан.
В горах часто возникают горно-долинные ветра. Днем они дуют вверх
по долине: над склонами воздух хорошо прогревается, становится легче и
поднимается вверх по склону, а на его место поступает еще не нагретый из
нижней части долины. Ночью, воздух охлаждается и спускается вниз по
долинам. Для гор типичны местные ветры фен, и бора.
Фён – теплый сухой порывистый ветер, дующий с гор вниз по склону
или долине.
Фен возникает, когда теплый воздух переваливает через хребет.
Поднимаясь по наветренному склону, водяной пар конденсируется и
выделяется тепло, поэтому к перевалу воздух подходит достаточно теплым.
14
Когда он спускается по подветренному склону, температура растет благодаря
росту давления. Получается что горы нагревают воздух, изымая из него часть
влаги. Фен может повысить температуру у подножия за несколько часов на
40-50 °С (В горах Северной Америки). На Алтае и Северном Кавказе фен
создает ощущение комфорта.
Стоковые ветра – холодные нередко штормовые ветры, образующиеся
за счет воздуха, стекающего с ледников.
Над ледниками воздух сильно выхолаживается, становиться тяжелым, и
стекает вниз по склону все быстрее и быстрее. Дуют над заснеженными
горными склонами в Антарктиде.
Бора – местные ветры, связанные с общей циркуляцией, атмосферы
возникают только в горных районах.
Это сильный холодный ветер, дующий с гор вниз по долинам, с
материка на море при вторжении холодной воздушной массы.
Бризы – местный ветер на берегах рек, озер, морей.
Дневной (морской) дует с моря на сушу, ночной (береговой) с суши на
море. Днем суша прогревается сильнее, чем вода. Воздух над сушей
поднимается вверх, а на его место поступает смягчающий жару воздух с моря.
Ночью суша остывает быстрее чем вода, воздух над водой начинает
подниматься, а на его место устремляется более холодный воздух с суши.
Смерчи – маломасштабные вихри с вертикальными осями возникают в
атмосфере, над водной поверхностью.
Климат местности заметно меняется если она в течении какого-то
времени покрыта снегом или льдом. Их влияние проявляется через альбедный
механизм.
Альбедо – это способность поверхности отражать поток падающего на
нее излучения, выраженная в %. Альбедо снега составляет от 80-405, льда 3060%, суши 10-15%.
Когда выпадает снег или образуется лед, поверхность начинает сильнее
отражать солнечные лучи обратно в космос, что приводит к дополнительному
охлаждению.
Над крупными водоемами, например над Байкалом, весной, когда их
берега свободны от снега, а сами водоемы еще покрыты льдом, в холодном
воздухе возникает местный антициклон, который обеспечивает устойчивую
ясную погоду. Осенью, когда Байкал еще не замерз, а на берегах уже лежит
снег, над относительно теплой водой развивается местный циклон; при этом
образуется мощная облачность, и выпадают осадки. Это обычно
продолжается несколько месяцев и происходит ежегодно.
Растительность также может влиять на климат данной местности.
Поскольку солнечная энергия расходуется на нагревание воздуха и испарение
воды. Растения же высасывают воду и испаряют ее через крошечные
отверстия на листьях - устьица. Поэтому когда долго не выпадают дождь в
лесах не так жарко и сухо как по соседству в полях и степях.
15
Лесные полосы в степной зоне России играют важную роль в
формировании местного климата, растительность смягчает климат,
способствует тому, что в жаркое время года температура несколько
снижается, а когда холодно повышается. Растения сберегают почвенную
влагу в засушливый период. На краю лесных массивов могут наблюдаться
слабые «бризы»; днем поле теплее леса, ночью, наоборот, за счет этого
возникают воздушные потоки между лесом и полем.
Городской климат - местный климат крупного города, отличается:
- повышенными температурами и загрязненностью воздуха (зимой
промышленные предпиятия выбрасывают в атмосферу нагретый воздух и
примеси загрязняюшие снег, он начинает поглащать больше солнечной
энергии, скопления зданий излучая тепло нагревают друг, друна, с улиц и
крыш зданий практически ничего не испаряется;
- ослаблением солнечной радиации;
- увеличением облачности и осадков летом, туманов – зимой(
прогретый воздух начинает подниматься , авыбросы примесей способствуют
быстрой конденсации водяного пара.
В городах распределение основных климатических характеристик,
направление и скорость ветров в значительной мере зависят от расположения
улиц, площадей, зеленых зон и других местных условий.
Возникают городские бризы, они дуют из пригорода в сторону центра,
где на несколько градусов теплее и поэтому воздух поднимается в верх более
интенсивно, В результате на окраинах больших городов часто возникают
сильные ветры.
Погодные явления.
Формирование погоды. Погода обусловлена физическими процессами,
происходящими при взаимодействии атмосферы с космосом и земной
поверхностью.
Погода –это состояние тропосферы в данном месте и в данный момент
или за определенный промежуток времени (сутки, месяц).
Она складывается комплексом явлений: температурой, атмосферным
давлением, ветром, влажностью, облачностью, осадками, видимостью,
звуковыми и электрическими явлениями. Все это находится в взаимосвязи и
изменения одного компонента отражается на всем комплексе.
Погода формируется от взаимодействия солнечной радиации,
поступающей на поверхность Земли и циркуляции воздуха над поверхностью.
Резкие изменения в погоде вызваны изменением воздушных масс.
Воздушные массы – это подвижные части тропосферы, отличающиеся
друг от друга температурой и влажностью, они бывают морскими и
континентальными.
В различных климатических поясах Земли формируются свои воздушные
массы: экваториальные, тропические, умеренные, арктические и антарктические.
Перемещаясь, воздушные массы долго сохраняют свои свойства и поэтому
16
определяют погоду тех мест куда приходят.
Различают классы изменения погоды:
1.
погода теплого фронта;
2.
погода холодного фронта;
3.
циклоническая погода;
4.
антициклоническая погода.
С циркуляцией воздуха в атмосфере и формированием погоды связаны
понятия атмосферных фронтов, если наступает теплый воздух – это теплый
фронт, если надвигается холодный - холодный фронт. Они двигаются друг за
другом, как бы догоняя друг друга, их взаимодействие похоже на военные
действия.
Фронт – это линия, где пограничный слой между «конфликтующими»
воздушными массами касается поверхности земли.
Теплым фронтом – называют фронт, при котором теплый воздух
натекает на холодный и поднимается вверх. Холодный воздух, как более
тяжелый, не освобождает место для теплого и остается прижатым к Земле.
Теплый воздух, натыкаясь на массу холодного, вынужден обходить его
поверху, поднимаясь над ним по плоскости раздела, при этом образуется
острый клин холодного воздуха с отношением высоты к длине
1/300.Фронтовая поверхность наклонена вперед. Поднимаясь, теплый воздух,
охлаждается, влага конденсируется, выпадают осадки. Приносят потепление
и затяжные моросящие дожди.
Холодный фронт – более тяжелый и плотный холодный воздух
подтекает под теплый и продвигаясь вперед оттесняет теплый воздух. При
этом теплый воздух вынужден освободить место и подняться вверх.
Образуется крутой наклоненный воздушный клин с соотношением высоты к
длине 1/50. Постепенно воздух охлаждается, в результате чего выпадают
кратковременные ливневые осадки. Возникает порывистый ветер, изменяется
температура и давление в результате наступает похолодание.
Если пришедший теплый или холодный воздух останавливается, то
создается ситуация длительной осады. Обе массы воздуха холодная и теплая,
находятся неподвижно по разные стороны фронта. Такой фронт является
стационарным: он может оставаться неизменным в течении нескольких суток.
Когда массы приходят в движение стационарный фронт становиться теплым
или холодным. Он также вызывает изменения погоды: возникает слабый
ветер и осадки в районе занятом фронтом
Образование атмосферных фронтов - главная причина изменения
погоды. Общая циркуляция воздуха на всех широтах такова, что постоянно
создаются условия для столкновения теплых и холодных воздушных масс.
Если воздух малоподвижен, то погода сохраняется устойчивой. При
неустойчивом воздухе усиливается ветер, развивается турбулентность, а
водяной пар конденсируется, и образуются дождевые облака.
Все воздушные массы с разными свойствами, находясь в постоянном
движении, сталкиваются друг с другом. При этом в областях холодных и
теплых фронтов образуются циклоны.
17
Циклон (от греч. «киклон» - «вращающийся») – область низкого
давления в приземном слое тропосферы, имеющее восходящее вращательное
движение (вихрь). Воздух движется в направлении к центру, вокруг области
пониженного давления, вращаясь вокруг нее против часовой стрелке (рис 3)
Циклоны достигают 3000 км и более и перемещаются со скоростью 3040 км/ч. В центре циклонов ветры отсутствуют, на Восточной периферии
ветры южные, на Западной – северные. Циклоны движутся сериями с Запада
на Восток, в Северном полушарии вращение циклонов происходит против
часовой стрелки - в Южном по часовой стрелке (рис 3).
Циклон главный источник влаги. В нем формируются облака.
В ходе взаимодействия воздушных масс, теплый воздух затекает в зону
холодного, образуя там языкообразную область. При этом вдоль
атмосферного фронта возникают волны: воздушные массы вращаются друг
вокруг друга и максимум волны постепенно увеличивается. В месте
расположения этого максимума давление уменьшается. Эта область
постепенно растет: градиент давления увеличивается, скорость движения
воздуха (скорость ветра) усиливается. Так образуется волновой циклон.
Антициклон – область высокого давления в центре вихря.
В антициклоне иначе, чем в циклоне, воздух не поднимается, а
опускается вниз, поэтому, он достаточно сухой. Воздушная спираль при этом
раскручивается от центра по часовой стрелке в Северном полушарии (в
южном полушарии - против часовой).
Антициклон приносит иную погоду. Облаков мало, осадков почти нет,
ветер слабый или умеренный, иногда штиль. Атмосферные фронты если
заходят на окраину антициклона, то в ослабленном виде. Внутри антициклона
заметны резкие колебания погоды в течении суток Скорость антициклона
меньше скорости циклона, но площадь занятая им больше.
Характеристики погоды
Погода –физическое состояние атмосферы в момент наблюдения
Изучением погоды занимается метеорологическая служба. Наблюдения
за метеорологическими элементами ведутся на метеорологических станциях.
Метеорологические элементы (элементы погоды)- это солнечная
радиация; температура воздуха и почвы; влажность воздуха и почвы;
атмосферное давление; ветер, скорость, направление сила, облачность;
осадки, количество время видимость; снег, мощность и сроки держания;
горизонтальная видимость; особые явления атмосферы - иней, изморось,
гололед гроза, полярное сияние, радуга и т.д.
1. Температура воздуха - одна из важнейших характеристик погоды и
климата, оказывающая прямое воздействие на человека, животных, растения,
на работу механизмов и т.д. Отклонение ее воспринимается как неудобство
или стихийное бедствие.
Максимальная температура +58 град.С отмечена в сентябре 1922 года в
районе в Ливийской пустыне (Северная Африка), минимальная -89 град.С в
июле 1983 года на станции "Восток" в Антарктиде.
18
Температура воздуха - степень нагретости воздуха, определяемая при
помощи термометров и термографов.
Разница между наибольшей (2-3 часа по полудни) и наименьшей (в
предутренние часы) температурой воздуха в течении суток называется
суточной амплитудой, а в течении года - годовой.
На амплитуду суточных колебаний влияет:
- Характер подстилающей поверхности, моря 1-2 град., степи пустыни
15-20 град.;
- Рельеф; в долину часто опускается холодный воздух со склонов;
- Облачность: с увеличением облачности суточная амплитуда
уменьшается.
Годовые колебания температуры зависят от географической широты.
Над экватором 1ºС., над континентами 5-10ºС, в более высоких широтах
возрастает до 30ºС. На одной и той же широте годовая амплитуда
увеличивается с удалением от океана.
2. Атмосферные осадки - вода в жидком или твердом состоянии
(дождь, морось, снег, крупа, град), выпадающая из облаков или
осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и различные предметы
(роса, иней, изморозь, гололед).
Различают:
- обложные осадки, связанные преимущественно с теплыми фронтами;
- ливневые осадки, связанные с холодными фронтами.
Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в мм.
В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, а в
пустынях и в высоких широтах - менее 250 мм в год.
Слой осадков - количество осадков, выпавших на поверхность
определенной территории за некоторый промежуток времени. Слой осадков
измеряется толщиной слоя, равномерно распределенного по площади
территории.
Изогиеты - изолинии, характеризующие количество осадков за
определенный период времени.
Количество выпавших осадков измеряется осадкомером.
Дождь - жидкие атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде
капель воды диаметром 0.5-7 мм.
Град - атмосферные осадки в виде частичек льда круглой или
неправильной формы (градин) размером 5-55мм. Град выпадает в теплое
время года из мощных кучево-дождевых облаков, сильно развитых вверх,
обычно при ливнях и грозах.
Осадки выделяются непосредственно из воздуха это роса, туман.
Роса - вид жидких осадков; капли воды, осаждающиеся вечером, ночью
или рано утром при конденсации водяного пара в воздухе на поверхности
земли, растениях, наземных предметах при охлаждении их вследствие
излучения.
Туман - скопление в приземном слое атмосферы взвешенных в воздухе
мельчайших капель воды или ледяных кристаллов, образующихся в
19
результате:
- конденсации водяного пара при охлаждении воздуха ниже точки росы
(туманы охлаждения); или
- испарения с более теплой испаряющей поверхности в холодный
воздух над водоемами и влажными участками суши (туманы испарения).
Туман понижает видимость.
Если температура почвы охлаждается ниже 0ºС, то возникает иней.
Иней - тонкий неравномерный слой ледяных кристаллов, образующийся
на почве, траве и наземных предметах из водяного пара атмосферы при
охлаждении земной поверхности до отрицательных температур, более низких,
чем температура воздуха.
В зимнее время в умеренных и высоких широтах осадки выпадают в
виде снега.
Снег – зимний, твердый вид осадков, выпадающий в виде снежинок и
образующий снежный покров. Снег выпадает из многих видов облаков, в
особенности из слоисто-дождевых (эти облака состоят из мельчайших
кристаликов-иголочек).
Главной причиной влияющей на количество осадков являются ветры и
источник водяного пара – Мировой океан.
3. Атмосферное давление -это давление атмосферного воздуха на
находящиеся в нем предметы и на земную поверхность.
Давление воздуха зависит от его температуры
При повышении температуры воздух расширяется и конвективно
поднимается (теплый воздух легче холодного), а давление падает. При
уменьшении температуры воздух сжимается, становится более плотным, а
давление растет.
Давление теплого воздуха меньше чем холодного.
Распределение атмосферного давления по земной поверхности
обусловливает движение воздушных масс и атмосферных фронтов,
определяет направление и скорость ветра.
Для измерения атмосферного давления используется Барометр.
Установлено, что нормальное атмосферное давление – это давление всего
столба атмосферы на уровне моря и географической широте 45º. За
нормальное давление принимают 760 мм рт. столба (1013 мбар, 101,3
кН/кв.м).
При подъеме на 10,5 м атмосферное давление понижается на 1мм
ртутного столба
Изобары - изолинии на географических картах, соединяющие точки с
одинаковым атмосферным давлением. Изобары используются на
синоптических и климатических картах.
Барические системы - совокупность областей пониженного или
повышенного давления в атмосфере. Различают барические системы с
замкнутыми (циклоны и антициклоны) и незамкнутыми (ложбины, гребни)
изобарами. По размерам барические системы сравнимы с материками и
океанами или их крупными частями. Барические системы непрерывно
20
перемещаются, меняют свои размеры, возникают и исчезают. С барическими
системами связаны системы ветров, распределение температуры, облачности,
осадков и т.д.
4. Облачность это тот же туман только не у поверхности Земли, а на
некоторой высоте. Поднимаясь вверх воздух, охлаждается, отдает лишнюю
влагу, при этом образуются мельчайшие капельки воды, из которых состоят
облака.
Облачность - степень покрытия неба облаками (в определенный момент
или за некоторый промежуток времени), выраженная в баллах по 10-балльной
шкале или в процентах. Форма облаков определяется по международной
классификации. В среднем облака покрывают около половины земного шара.
Облачность - важный фактор, характеризующий погоду и климат.
Зимой и ночью облачность препятствует понижению температуры земной
поверхности и приземного слоя воздуха, летом и днем - ослабляет нагревание
земной поверхности солнечными лучами, смягчая климат внутри материков.
Облака – источник атмосферных осадков.
Изонефы - изолинии, характеризующие облачность в некоторый момент
времени или в среднем за некоторое время.
5.
Влажность воздуха - содержание водяного пара в воздухе; одна
из наиболее существенных характеристик погоды и климата.
Из водяного пара состоят облака. Влажность играет важную роль в
погоде. Количество водяного пара в воздухе связано с температурой. Чем
выше температура воздуха, тем больше водяного пара может в нем
содержаться. Отсюда влажность выше на экваторе и ниже на полюсах.
Воздух может быть насыщенным водяными парами (если при
температуре 30ºС в каждом 1м³ воздуха содержится 30 грамм водяного пара)
и ненасыщенным (15г).
При высокой температуре водяной пар редко становится насыщенным,
а значит реже, выпадают осадки.
Если воздух не может вместить больше водяного пара, чем уже
содержит – насыщенный. Воздух, находящийся над теплой сухой
поверхностью, содержит водяного пара меньше, чем может – ненасыщенный.
При его охлаждении конденсация водяного пара происходит не всегда.
Влажность воздуха характеризуется абсолютной и относительной
влажностью, дефицитом влажности, упругостью водяного пара, удельной
влажностью, точкой росы.
Количество ( масса) водяного пара в граммах в 1м³ воздуха называется
абсолютной влажностью воздуха. Абсолютная влажность воздуха
непостоянна. Летом лужи высыхают быстрее, чем осенью и весной.
Поскольку теплый воздух может содержать большее количество водяного
пара, чем холодный.
Относительная влажность - это отношение количества (массы) водяного
пара, находящегося в воздухе, к тому количеству водяного пара, которое
воздух может содержать при данной температуре. Вода всегда выделяется
при охлаждении воздуха, насыщенного водяным паром. Относительная
21
влажность насыщенного воздуха равна 100%.. Не бывает 0%.
Высокая относительная влажность над экватором, и полярных районах,
потому что при низких температурах, даже небольшое содержание водяного
пара делает воздух насыщенным. В умеренных широтах влажность меняется
по сезонам: зимой выше, летом ниже. Самая низкая влажность в пустынях.
Для измерения относительной влажности пользуются гигрометром.
Оптимальная относительная влажность для человека от 40 до
75%,отклонение от нормы вызывает ощущение сырости и сухости.
Точка росы - температура, до которой должен охладиться воздух при
заданном давлении, чтобы содержащийся в нем водяной пар достиг состояния
насыщения и начал конденсироваться. При относительной влажности 100%
фактическая температура воздуха и точка росы совпадают.
Дефицит влажности - разность между насыщающей упругостью
водяного пара в атмосфере при данных температуре и давлении и
фактической его упругостью.
6. Ветер - в метеорологии - движение воздуха относительно
(параллельно) земной поверхности. Ветер возникает в результате
неравномерного распределения атмосферного давления и направлено от
высокого давления к низкому. Вследствие непрерывного изменения давления
во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно
меняются. С высотой ветер меняется из-за убывания силы трения.
Чем больше разница в атмосферном давлении, тем сильнее ветер.
Ветры над большими площадями образуют обширные воздушные
течения (муссоны, пассаты), из которых слагается общая и местная
циркуляция атмосферы.
Значение ветра. Если бы не было ветра, то на суше не выпадало бы ни
капли дождя, так как ветер переносит влажный воздух с океана на материки.
Скорость ветра - количественная характеристика ветра. Измеряется в
м/с, км/час (для нужд авиации), узлах (для нужд флота). Существует оценка
скорости ветра в баллах по шкала Бофорта.
Скорость ветра изменяется в больших пределах от почти полного
затишья (штиля) до шторма и урагана. С удалением от земной поверхности
скорость ветра возрастает.
Анемометр - прибор для измерения скорости ветра и газовых потоков
по числу оборотов вращающейся под действием ветра вертушки. Существуют
анемометры разных типов: ручные и постоянно закрепленные на мачтах и др.
Географическое изображение режима ветров называется. Роза ветров диаграмма, характеризующая режим ветров в данном месте по многолетним
наблюдениям для месяца, сезона или года.
Изоанемоны (Изовелы) - изолинии, характеризующие средние
скорости ветра за определенный промежуток времени.
Прогноз погоды - предположения о будущем состоянии погоды,
основанные на результатах анализа развития крупномасштабных
атмосферных процессов. Различают:
22
- краткосрочные прогнозы погоды (от нескольких часов до 1-3 суток); и
- долгосрочные прогнозы малой (3-10 суток) и большой
заблаговременности (на месяц и более).
Прогнозированием занимается синоптическая метеорология.
Синоптика (то греч. «синоптикос» - «способный все обозреть»),
метеорология (то греч. «метеора» - «атмосферные небесные явления»).
Синоптическая метеорология - раздел метеорологии, посвященный
изучению крупномасштабных атмосферных процессов: возникновение и
перемещение циклонов и антициклонов, воздушных масс и атмосферных
фронтов. Исследования ведутся путем составления и анализа синоптических
карт, а также информации, полученной с метеорологических спутников.
Погоду можно предсказывать по местным признакам, синоптическим
методом- путем предвычисления и использования ЭВМ.
Прогнозы бывают общего пользования для массовой информации и
специальные для удовлетворения запросов отраслей народного хозяйства.
Прогнозы помещают в специальных метеорологических биллютенях
или передают по ведомственным каналам связи.
Прогноз погоды может быть выполнен на основе анализа
синоптических карт погоды (синоптический прогноз погоды) или с
применением численных методов прогноза погоды.
Синоптические карты - карты погоды, на которых цифрами и
условными знаками нанесены результаты одновременных наблюдений за
погодой на большой территории на определенный момент, а также
результаты синоптического анализа.
Синоптические карты составляются на синоптический срок: 0, 6, 12 и 18
часов по гринвичскому времени.
Различают:
- приземные синоптические карты, составляемые по наземным
метеорологическим наблюдениям; и
- высотные синоптические карты, составляемые по наблюдениям в
свободной атмосфере;
- прогнозные синоптические карты.
Большую роль в предсказании погоды играют знания и личный опыт
синоптика.
ЧАСТЬ 2 БИОСФЕРА
Биосфера (от греч. «биос» - жизнь) - сфера жизни. это оболочка Земли, заселенная
живыми организмами (в том числе растениями, животными, людьми) и преобразованная
ими. Она охватывает нижнюю часть атмосферы (тропосферу), всю гидросферу,
поверхность суши и верхние слои литосферы (кору выветривания).
Мощность биосферы и ее верхняя граница совпадают с озоновым экраном в
стратосфере. Озоновый слой защищает Землю и все живое на ней от губительных
ультрафиолетовых лучей Солнца. Нижняя граница проходит по дну океана в гидросфере и
23
на глубине 3-3,5 км в земной коре материков.
В пределах биосферы В.И.Вернадский выделил «слой концентрации жизни» у
поверхности Земли. Это поверхность суши и воздух над ней, почва поверхностные
воды мирового океана, его дно на небольших глубинах, куда проникает солнечный
свет. Мощность этого слоя измеряется метрами, во влажных экваториальных лесах она
достигает десятков метров. Плотность жизни в благоприятных условиях очень велика.
Биосфера самая крупная экосистема земного шара, которая делится на
экосистемы более низкого иерархического уровня. Она характеризуется
большим кругом биотического обмена веществ.
Биота (от греч. «биос» - «жизнь»), т.е. совокупность всех видов
растений, животных и микроорганизмов.
Совокупность растений, животных и микроорганизмов, населяющих какой либо
участок суши или водоема и связанных между собой и окружающей средой
определенными отношениями называется биоценозом (от греч. «ценоз» - «общий).
Обитатели биосферы. Сегодня в мире существует множество разнообразных
видов живых организмов, и различных их форм жизни.
Известно до 500 тыс. видов растений и около 1,5 млн видов животных.
Много обитает также в биосфере бактерий, грибов.
Все организмы состоят из неорганических и органических веществ.
Неорганические вещества (вода и минеральные соли) имеются в составе и неживой
природы, а органические - только в организмах, т. е. представителях живой
природы.
Растения - организмы продуценты, размножающиеся спорами,
семенами и вегетативными частями.
Растения являются автотрофными организмами, - они сами себя кормят.
Органическое вещество, созданное в результате фотосинтеза растениями, это источник энергии как для роста и развития самих растений, так и для
жизнедеятельности гетеротрофных организмов.
Растения составляют особое царство, которое разделяют на высшие и
низшие растения.
Водоросли - первые организмы нашей планеты, которые в процессе
эволюции выработали приспособления для фотосинтеза. Кроме того, они
способны усваивать азот, серу, фосфор, калий и другие химические элементы,
необходимые для построения основных компонентов живых клеток.
Более высокоорганизованные группы растений - мхи, папоротники,
голосеменные и покрытосеменные.
Животные. Все животные - гетеротрофные организмы, питающиеся
готовыми органическими соединениями и неспособные ассимилировать
неорганические вещества, как растения-автотрофы.
Животные делятся на две основные группы с разными уровнями
организации: простейшие, или одноклеточные, организмы (амебы, инфузории,
жгутиковые) и многоклеточные. В настоящее время известно около 1,5 млн ныне
существующих видов животных.
Животные организмы в пределах биосферы распределены неравномерно.
В морях наибольшее количество обитателей на глубине до 200 м. В глубь
24
земли на несколько метров, так как деятельность связана с почвой. Птицы и
насекомые поднимаются до 7500 м.
Число видов животных убывает от экватора к полюсам, в море с глубиной на
суше с высотой. Границы вертикального и горизонтального распространения
животных шире, чем у растений. Границы ареалов животных перемещаются из-за
изменения среды обитания животных, конкуренции с другими организмами.
Основная причина распространения животных: климатический фактор,
температура.
Биота океана. В океане обитает 160 тысяч видов животных, около 10
тыс. водорослей.
аспределение жизни в мировом океане неравномерно зависит от количества
солнечной энергии, поступающей на его поверхность (глубины проникновения
солнечных лучей), а также солености воды, количества растворенного в воде
кислорода, температуры воды, наличия в ней питательных элементов.
Изучением морских организмов занимается наука - гидробиология, она
разделяет живые организмы, населяющие океан на три группы:
1. планктон с греч. (блуждающий) – микроскопические водоросли
(фитопланктон или растительный планктон) и мельчайшие животные
(зоопланктон) обитающие в толще воды и пассивно переносящиеся водными
течениями.
2. нектон с греч. (плавающий) – рыбы и морские животные способные
самостоятельно и активно перемещаться в воде.
3. бентос с греч (глубина) – совокупность организмов, всю или
большую часть жизни обитающих на дне океанических и континентальных
водоемов, в его грунте и на грунте.
Бактерия - микроскопический, обычно одноклеточный организм,
обладающий клеточной стенкой, но не имеющий оформленного ядра.
Бактерии обнаружены в стратосфере и буровых скважинах на глубине
до 3 км. Некоторые способны существовать в горячих источниках, в
ледниках, на дне океана при высоком радиационном фоне.
Биотические отношения. Сообщество организмов (Биотическое
сообщество) - совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых видов в
пределах некоторого естественно ограниченного объема жизнепригодного
пространства.
Взаимоотношения между растениями, животными и средой
органической очень сложны и разнообразны.
Растения и животный мир. Здесь связи могут быть весьма
разнообразны:
1. Животные являются агентами при опылении цветков (главным
образом насекомые, реже — птицы и млекопитающие).
2. Животные играют важную роль при распространении семян и плодов
(зоохория) от греч. «зоон» — животное и «хорео» — иду, распространяюсь.
При этом роль животных может быть различна:
а) семена и плоды у ряда растений (плоды липучки, репейник)
снабжены зацепками, крючочками и пр., которыми они прицепляются к
25
животным и могут переноситься последними на большие расстояния
(апизоохория) от греч. «апи» — на;
б) сочные плоды смородины, барбариса, вишни, рябины, и т.д.
поедаются животными (особенно птицами), и таким образом разносятся
семена (эндоаоохория) от греч. «эндо» — внутри;
в) нередко семена имеют особые мясистые придатки и растаскиваются
муравьями, поедающими эти придатки (мирмекоохория) от греч. «мирмекс»
— муравей;
г) иногда животные намеренно растаскивают плоды: например, белки
разносят лесные орехи, желуди и др. (синзоохория) от греч. «син» — вместе.
3. Животные в результате выпаса оказывают влияние на травостой. Это
влияние сказывается в таких направлениях
а) скот угнетает более слабые места травостоя;
б) способствует разрастанию растений, чем-либо защищённых
(растения колючие, пахучие, с млечным соком и пр.);
в) засоряет сорными растениями хорошие луга, степи и пр.;
г) втаптывает семена растений в почву, способствуя лучшему
прорастанию.
4. Животные своей деятельностью изменяют характер и свойства
почвы, создавая для растений иные экологические условия.
а) животные утаптывают почву, изменяя её физическую структуру; при
этом в почвах нередко усиливается капиллярность и растительный покров
становится более ксерофитным;
б) степные роющие животные (сурки, суслики и др.) перерывают почву,
выносят на поверхность нижние горизонты почвы и т. д.; растительность
«сурчин» резко выделяется на общем фоне степи;
в) земляные черви, пронизывая почву своими ходами, способствуют
рыхлению и, следовательно, аэрации почвы; имеются указания, что до
известной глубины каждая частица почвы перерабатывается земляными
червями в течение немногих лет;
г) муравьи также перемешивают и разрыхляют почву;
д) животные удобряют почву и делают её более плодородной.
5. Животные могут служить пищей растениям (насекомоядные
растения), для чего у растений вырабатываются сложные приспособления.
6. Животные имеют с растениями иногда сложные взаимоотношения,
например, взаимоотношения между растениями и муравьями- в тропических
странах.
Влияние растений друг на друга. Связи между растениями и влияние
их друг на друга могут быть весьма разнообразны. Различают связи, когда
лишь одна сторона получает пользу, другая же ущерб, и связи, при которых
обе стороны получают пользу. Вторые связи обычно называют
симбиотическими.
Связи, дающие одностороннюю пользу
1. Растения-паразиты органически связаны со своим «хозяином» и всю
свою пищу получают от него.
26
2. Эпифиты пользуются другими растениями только как местом
прикрепления и поселения.
3. Лианы пользуются другими растениями как подпорой, благодаря
чему и не затрачивают много материала на постройку своих стеблей; сюда же
относятся лазящие растения, снабжённые усиками, и пр.
Растения и географическая среда
Ареал — это площадь (область) обитания вида. Каждый растительный
вид находится на земной поверхности в огромном количестве особей,
распределённых на площади, которая представляет так называемый «ареал
вида».Изучение ареалов, позволяет делать заключения о географии
распространения видов растений.
Широко распространенные виды называют - эврихорными (от греч.:
«эврис» – широкий и «хорос» пространство), а виды ограниченные в их
распространении – стенохорными ( от греч: «стенос» – узкий).
Крайний предел стенохории считается, когда растение ограничено в
распространении одной точкой на земной поверхности, одном пунктом
(Эльдарская сосна (Pinus eidarica)).
Индивидуумы одних видов растительности в ареале встречаются более
часто, другие менее отсюда различают два типа растений: эвритопные имеют
широкую экологическую амплитуду (пырей (Agropyrum repens), мятлик
луговой (Poa pratensis) и стенотопные связаны в своем произрастании с
достаточно узко ограниченными условиями известковые, кислые, песчаные,
почвы (ясень выбирающий богатые почвенные условия, клейкая ольха по
поймам рек), («топос» – греч. «место»).
Основные типы ареалов. Ареалы имеют различные типы
конфигураций и различные типы строения. Различают ареалы:
1. Сплошные представляющие одну целостную площадь обитания
вида.
2. Разъеденные (дизъюнктивные (от лат. «дизъюнктус» –
«находящийся в связи»)), где площадь обитания вида распадается на, три и
более частей, может быть отдельными пунктами (например, виды альпийские
или высокогорные: это виды камнеломок (Saxifraga), горечавок (Gentiana).
Особым типом ареалов являются ленточные, где отдельные участки
территории, занятые каким либо видом, вытянуты в виде лент (в поймах, по
террасам, скалистым берегам - подбел ( Petasites spurius)).
Причины границ ареалов
1.
Климатические.
Благоприятные
условия
произрастания,
соответствие в потребностях в тепла влажности (границы лесов степей,
сфагновых болот) и т.д.
2. Эдафические или почвенно-грунтовые (например, сосна
произрастает на песчаных почвах).
3. Механические. Препятствием для расселения могут быть моря, горы
и т.д.. В частности флора удаленных островов обычно крайне своеобразна.
27
4. Биотические. Препятствием являются:
1) другие виды;
2) растительные сообщества, создающие особые условия не
позволяющие проникать в них другим (вырубка в лесах открывает путь для
продвижения степных растений);
3) отсутствие тех или иных животных опылителей.
5. Исторические не связаны с современными условиями, возникшие в
прошлые геологические времена, при иных климатических условиях.
6. Антропогенные. Хозяйственная деятельность вводит культуру
растений из других областей, уничтожение видов
Объяснение границ ареалов действием какого-либо одного условия
представляется в большинстве случаев невозможным, так как в природе,
имеется совместное действие всех условий.
Устойчивость ареалов. Если вид достиг во всех направлениях своих
климатических границ, то ареал его считается уже сформировавшимся и
является относительно устойчивым, границы его изменяются лишь
незначительно.
Вид, который находится в процессе расселения, т.е. ареал его ещё
формируется, и границы могут изменяться называется неустойчивым.
Формирование ареалов. Предполагается, что вид возникает в
определённом пункте, а затем распространяется. В некоторых случаях бывает
что, вид в момент своего возникновения уже имеет ареал, представляющий
часть ареала материнского вида (т. е. вида родоначального). На этой части
ареала вид начинает меняться в зависимости от изменений условии
существования. В результате в отдельных частях материнского ареала
появляются новые, формы и даже виды.
Центры ареалов. В ареале выделяют следующие центры:
1) центр геометрический;
2) центр, где возник вид и откуда он стал мигрировать;
3) центр, где вид наиболее распространён и обилен.
Причины разъединений ареалов. Причины возникновения
разъединённых ареалов могут быть различны, чаще это причины
исторического характера.
1. Разъединение ареала на части вследствие изменения климатических
условий в некоторых его частях и отмирания там вида.
2. Разъединение в результате миграций растений и отмирания их в
пределах прежнего ареала.
3. Разъединение вызванные опусканием участков суши под уровень
морей и океанов. (Объяснение многочисленных разъединений на
отдалённых континентах).
4. Разъединение в результате расхождения континентов и участков
суши.
5. Возможно скачкообразное расселение растений с образованием
особых, отдалённых частей ареала. Это может иметь место для споровых
растений с их крайне лёгкими спорами.
28
6. Разъединение ареалов человеком.
Реликтовые ареалы и реликты. Если площадь ареала сокращается
до небольших пределов, то это реликтовый ареал, а данный вид —
реликт.
Реликты (от латинского слова «реликтус» — «оставленный»), т. е.
растения, оставшиеся от прошлых геологических времён, не всегда имеют
ограниченный реликтовый ареал.
Возраст реликтов может быть различен: имеются реликты
мезозойские, третичные, ледниковые и послеледниковые; несомненно,
значение реликтов тем больше, чем больший возраст они имеют.
Из числа реликтов послеледникового возраста отличают реликты
ксеротермические, т. е. оставшиеся и остающиеся на месте со времени
тёплого и сухого периода (ксеротермического) — одного из периодов,
бывших после ледникового.
Эндемизм и эндемические виды (эндемики). Эндемиками называют
виды растений, занимающие ограниченный ареал в пределах, какой либо
области и в других частях земной поверхности |не встречаются.
Эндемизм может быть широкий и узкий. Широкий, если эндемик,
например, Кавказа, распространён в различных его районах. Узкий если это
эндемик какого-либо одного района. Эндемизм имеет двоякую природу,
обусловленную возрастом вида:
1. Палеоэндемизм. Ограниченность ареала есть результат сокращения
некогда более обширного ареала древнего вида.
2. Неоэндемизм. Ограниченный ареал говорит о недавнем
возникновении
вида
(молодого
эндемика),
не
успевшего
ещё
распространиться более широко.
Нередко в результате изоляции отдельных районов тот или иной вид
разбивается на ряд более мелких видов, каждый из которых занимает
отдельный район. Ареал родительского вида разбивается на ряд более
мелких ареалов – такие виды называют викарирующими, или
замещающими. Они возникают не только в условиях пространственной
изоляции, но и в пределах одного и того же района, где изолирующим
фактором является разнородность почвенно-грунтовых условий. Такие
виды для данного района являются неоэндемиками.
Эндемиков много на изолированных участках (на островах, в горах),
откуда растения не могли расселиться по другим землям и куда не могли
проникнуть чужеземные виды.
Иногда путешествовать растениям надает климат. Приспособившись к
одним условиям, растения не могут, существовать в других, даже если они
более благоприятные.
Классическим примером эндемизма являются флоры островов —
островные флоры. Эндемизм находится в прямой зависимости от древности
территории и от её изоляции.
Острова, недавно отделившиеся от суши, или недавно возникшие
океанические острова, обычно не имеют эндемиков.
29
В горах преградой для распространения растений являются высокие
хребты и глубокие долины, чем выше и длиннее горные цепи, тем больше
эндемиков.
Растения-космополиты. (от греч. «космополитес» - «гражданин мира»,
это растения, которые широко распространены на всех континентах, но,
конечно, в ряде областей и районов они могут и отсутствовать.
Наибольшее число, космополитов относится к водным растениям, что
объясняется большей однородностью условий водной среды и более лёгкими
способами расселения. Из числа этих водных растений можно назвать
тростник (Phragmites communis) и т.д. Являются некоторые сорные растения
связанные с деятельностью человека осот (Sonchus oleraceus), крапива (Utrica
urens U Dioca), одуванчик (Taraxacum vulgare) реже растения сухих мест
папоротник орляк, папоротник (Polypodiumvulgare) и другие.
Экология растений
Э к о л о г и е й р а с т е н и й н а з ы в а ю т раздел ботаники, изучающий
взаимоотношение растительности и среды.
К экологическим условиям, влияющим на произрастание растений,
относятся факторы климатические (свет, тепло, воздух, вода), почвенные
(механический состав, физические и химические свойства), топографические
(рельеф), биологические (животные, растения, микроорганизмы) и
антропогенные (воздействие человека).
Растительные организмы очень зависят от тех внешних условий,
которые их окружают.
Жизненные формы
Экология имеет дело с жизненными формами. Жизненная форма— это
результат длительного приспособления растения к местным условиям
существования, выраженный в его внешнем облике.
Соответствие растения условиям существования формировалось
постепенно. Мельчайшие отклонения от нормы, оказавшиеся полезными
закреплялись наследственно, вредные отклонения отметались ими.
Влияние одних и тех же внешних условий на растения различных
систематических групп может дать один и тот же внешний эффект, но,
жизненная форма не имеет ничего общего с систематическим родством.
Основные «растительные формы» (19 форм растений)
отличные друг от друга исходя из физиономического (ландшафтного)
момента, впервые установил Александр Гумбольдт.
Рассмотрим
основные формы, характерные для равнины Европейской и Азиатской
частей России.
1. Форма пальм — высокий тонкий ствол с пучком перистых или
пальчатых листьев.
2. Форма бананов — невысокий ствол с большими расщеплёнными
листьями, как у банановых
3. Форма мимоз — деревья чаще всего с зонтиковидной кроной и
30
многократно-перистыми листьями.
4. Форма хвойных деревьев.
5. Форма кактусовидная — округлый или цилиндрический сочный
стебель с колючками, без листьев.
6. Форма лиан — деревянистый тонкий ствол, взбирающийся на другие
растения и пользующийся ими как подпорками.
7. Форма лавровых деревьев — сравнительно невысокие деревья с
широколанцетными вечнозелёными кожистыми листьями.
8. Форма злаковидная — травянистые растения с узкими длинными
линейными листьями (злаки, осоки, ситники и др.).
А. Жизненные формы с деревенеющими стеблями
1. Деревья. Многолетние растения с деревенеющими многолетними над
земными частями; ясно выражен ствол с ветвями, на определённой высоте
образующими крону. Обычно выше 2 м:
а) летнезелёные деревья с более или менее широкими опадающими на
зиму листьями (большинство наших деревьев);
б) вечнозелёные деревья с более или менее широкими листьями;
(встречаются в более южных частях: Крым, Кавказ и др. - лавр, земляничное
дерево);
в) вечнозелёные деревья с игловидными листьями — хвоями; (наши
хвойные деревья).
2. Кустарники. Многолетние растения с деревенеющими надземными
частями; ствола нет, так как ветвление начинается у самой земли, в результате
чего образуется несколько более или менее тонких стволиков. В лесах
образуют ярус подлеска. Высота (чаще всего) от 0,8 до 3 м. Распадаются на
такие же группы, как и деревья:
а) летнезеленые — большинство наших кустарников (орешник,
бересклет, калина и т. п);
б) вечнозеленые лиственные — в Крыму и на Кавказе (вечнозелёная
крушина, лавровишня, рододендрон и пр.);
в) вечнозелёные хвойные — виды можжевельника.
3. Кустарнички. Как кустарники, но значительно меньших размеров,
обычно не выше 0,5 м. Располагаются в травянистом ярусе и при описаниях
нередко находятся в списках «травянистого покрова» (что, неверно).
Распадаются на те же группы, что и предыдущие основные растительные
формы:
а) летнезеленые — эта форма реже других (черника, голубика);
б) вечнозелёные лиственные с более или менее широкими листьями
(большинство кустарничков сфагновых болот: брусника, андромеда,
кассандра, багульник и пр.);
в) вечнозелёные с игловидными или чешуйчатыми листьями (из
наших растений — вереск); сюда относятся растения верескового, или
эрикоидного типа (Erica — вереск, род, имеющий многочисленные виды).
Б. Жизненные формы переходного типа — между деревенеющими и
травянистыми
31
1. Полукустарники. По внешнему виду похожи на кустарнички,
отличие в том, что у кустарничков все надземные стеблевые части
перезимовывают, а у полукустарников перезимовывают лишь нижние части
стеблей, а верхние осенью отмирают, т.е. растение в своих нижних частях
деревянистое, а в верхних — травянистое, является промежуточной формой
между кустарником и травой. К полукустарникам относятся растения южных
степей, полупустыни, пустыни: чабрец (Богородицкая травка), виды полыней
(Artrmisia) и др.
Нередко к полукустарникам причисляют чернику отнесённую к
кустарничкам; однако у черники наблюдается отмирание верхушек стеблей,
хотя иногда стебли отмирают от самого основания.
2. Растения подушки. Подобные растительные формы получаются в
результате образования многочисленных побегов и их повторных ветвлений;
так как рост побегов очень ограничен, то получаются приземистые, очень
плотные подушки. Побеги, несущие листья,— многолетние; несущие
цветки;— к зиме отмирают. Такая растительная форма, характерная для
альпийских высот, тундр, пустынь.
3. Суккуленты. Суккулент — («суккус» латин. — «влага» и «леятус»
— «продолжительный»).
Стебли или листья этих растений очень сочны и утолщены вследствие
накопления в них большого количества воды. Среди суккулентов отличают
две жизненные формы:
1) листовые суккуленты (молодило (Sempervivum));
2) стеблевые суккуленты (солерос (Salicornia herbacea)).
Суккуленты в надземных частях могут быть многолетние, однолетние,
и вообще однолетниками.
4. Вечнозелёные травы. Имеют внешний облик трав, но и листья и
стебли многолетни (грушанки (Pirola rotun-difolia, llamffchia secunda,
Chimaphila umbellata и др.).
5. Зимнезелёные травы. В этой жизненной форме перезимовывают
стебли (или часть стеблей), являющиеся многолетними; листья на
вегетативных побегах живут обычно два сезона, на цветущих — к зиме
отмирают. Пример — зеленчук (Galeobdolon luteum).
6. Лианы. Имеют длинный тонкий стебель, нуждающийся для своей
опоры в соседних растениях. Множество лиан в тропических лесах, где они
имеют деревянистый многолетний стебель. К деревянистым лианам относят
плющ, растущий на Кавказе. Из травянистых лиан хмель и вьюнок (Catystegia).
Поскольку лианы могут быть и деревянистыми и травянистыми, то их
относят в промежуточную группу.
В. Жизненные формы с травянистыми стеблями
Надземные стеблевые части и листья этих растений на зиму обычно
отмирают.
Среди травянистых растений различают наземные, эпифитные и
водные, отличающиеся по своему внешнему облику.
32
По продолжительности жизни они подразделяются на многолетние,
двулетние и однолетние.
Наиболее обширную группу представляют многолетние растения это травянистые растения, которые могут существовать продолжительное
время и, начиная с известного возраста, в большинстве случаев каждый год
цветут и плодоносят. Это в растения поликарпические («полис» от греч.—
«многий» и «карпос» — «плод»), т. е. дающие плоды много раз. Однако
некоторые многолетники плодоносят один раз в жизни.
Двулетние и однолетние растения являются монокарпическими
(«монос» от греч — «один» и «карпос» — «плод»), следовательно,
плодоносят только один раз в жизни.
Однолетники, в сущности, живут меньше года (несколько месяцев или
недель) и в это время цветут, плодоносят, а затем отмирают и зимний период
проводят в виде семян. Двулетники для завершения плодоношения требуют
двух вегетационных периодов: в первое лето они, в большинстве случаев,
дают лишь прикорневую розетку листьев, совершенно не развивают стебля,
но запасают в своих подземных органах питательные вещества (примеры —
морковь, редька и др.), на второе лето цветут, плодоносят и затем отмирают.
I. Наземные растения (прикрепляются к почве).
В этой группе имеется наибольшее количество жизненных форм. Из их
числа приводятся лишь некоторые:
1. Высокие двудольные травы. Иногда до 2 м, с высоким стеблем,
более или менее равномерно усаженным листьями. Многолетники или
двулетники: Иван-чай, осот (Cirsium), будяк (Onopordon) и др.
2. Травы средней высоты. Листья более или менее равномерно
распределены на стеблях. Эти травы очень разнообразного характера, но
обычно с более или менее широкими листьями двудольного типа.
3. Злаковидные травы. Травы с длинными, узкими листьями, как у
злаков. Кроме злаков, сюда относятся также осоковые растения и некоторые
другие.
4. Ситниковидные травы. Травы с безлистными зелёными
прутьевидными стеблями. Некоторые виды ситников, камышей и др.
5. Папоротниковые травы. Многолетники с многократно
рассечёнными листьями, выходящими из горизонтального (по большей части)
корневища. Нередко листья папоротника очень велики, например, у
папоротника «страусово перо» (Strutbiopteris).
6. Розеточные травы. Листья лишь в прикорневой розетке, стебель
очень сильно укорочен. Виды одуванчика, подорожника и др.
7. Травы типа перекати- поле. Сильно ветвистые стебли или
соцветия, дающие, в общем, форму шара. Многие растения степей.
Однолетники по своей жизненной форме могут относиться к
злаковидным (однолетние злаки), к розеточным (крупка весенняя), к
перекати-поле и др.
Двулетники в первый год жизни относятся к розёточным травам, во
второй — к высоким травам, к перекати-поле и др.
33
П. Эпифитные растения (прикрепляются к коре или листьям других
растений).
Эпифиты xapактерны для тропических лесов, пользуются деревьями
как местом, прикрепления, не заимствуя от них питательных веществ, а
улавливают питательные вещества прямо из воздуха, они являются
внеярусными растениями. Растут эпифиты очень медленно: бывает, что
изящному цветку столько же лет, сколько могучему дереву. К эпифитам
относят различные орхидей, некоторые папоротники и даже кактусы. У нас в
Крыму, на Кавказе, в Уссурийском крае имеются эпифиты-папоротники.
Особую группу эпифитов составляют эпифиллы ( «эпи» от греч —
«на» и «филлон» — «лист»), поселяющиеся на листьях деревьев. В наших
лесах эпифиты представлены лишайниками и мхами.
Ш Водные растения (прикрепляются ко дну водоёмов или совсем не
прикрепляются).
1. Растения с листьями, плавающими по поверхности воды,
причём одни растения прикрепляются ко дну водоёмов (жёлтые кувшинки,
белая водяная лилия), другие же не прикрепляются, свободно плавая (виды
рясок, лягушатник — Hydrocharis morsus ranae).
2. Погруженные растения — целиком погружены в воду и
выставляют над водой лишь свои соцветия во время цветения. Некоторые
виды и цветут под водой (многочисленные рдесты, роголистник и т.п.).
3. Иногда выделяют болотные растения, погружённые в воду нижними
частями и высоко выносящие над водой свои стебли и соцветия. Эти растения
могут относиться к другим группам, например, прибрежник (Lyth-rum) - к
высоким травам, осоки — к злаковидным, камыши (Scirpus) — к
ситниковидным и т. д., тем более, что большинство болотных растений может
расти и вне воды на почве.
Г. Жизненные формы мхов и низших растений
Разнообразие жизненных форм, обусловленных средой, имеют мхи и
низшие растения (лишайники, водоросли, грибы). Одни живут на суше,
другие — в водной среде, третьи — прикрепляются к живым растениям
(эпифиты), ещё некоторые являются сапрофитами и паразитами.
Некоторые из жизненных форм мхов и низших растений играют
большую роль в ландшафте территорий.
1. Жизненная форма типа кукушкина льна (Polytrichum). Довольно
высокий жёсткий стебель с многочисленными, узкими листьями. В лесах и
на болотах виды кукушкина льна образуют иногда сплошные ковры.
2. Жизненная форма типа гипновых мхов (Hypnum). Стелющиеся
зелёные мхи с мелкими чешуйчатыми листьями. Образуют в некоторых типах
леса сплошные ковры.
3. Жизненная форма типа сфагновых мхов (Sphagnum). Мхи
торфяных болот белого (также бурого, красного и др.) цвета, сильно
гигроскопичные,
покрывающие
болота
сплошным
покровом
и
способствующие" накоплению торфа.
4. Жизненная форма кустистых лишайников типа оленьего
34
лишайника (Cladonia). Небольшие кустики белого оленьего лишайника,
скрывающие почву сухих сосновых лесов.
5. Многочисленные жизненные формы эпифитов. Эпифитами могут
быть мхи, лишайники, водоросли.
Для покрытосеменных растений эволюция жизненных форм в
основном шла таким путём: деревья – кустарники - травы многолетние
наземные - травы водные, травы однолетние.
Среда растений
Средой считают совокупность всех условий, оказывающих влияние на
растение или на растительное сообщество.
Основные условия среды. Среда слагается из ряда отдельных условий,
объединяемых в группы:
1. Климатические. Они являются основными, накладывающими свой
отпечаток на распределение и характер как отдельных видов, так и их
сочетаний. Климат в основных чертах определяет растительность.
2. Эдафические. Здесь играют роль почвы, подпочвы, грунты.
3. Орографические, или условия рельефа. Растительность ровных мест,
склонов, повышений или впадин будет сильно различаться; играет роль и
степень наклона участка и пр.
4. Биотические. Они охватывают влияние органической природы —
животных и растений.
5. Влияние человека на растительность может быть прямым и
косвенным; оно очень разносторонне.
6. Исторические. Всеми перечисленными условиями не всегда можно
объяснить присутствие растения в данном местообитании.
Каждая из приведённых групп распадается на целый ряд категорий
более мелкого порядка.
1. Климатические условия
А) Отношение растений к воздушному режиму. Воздух, для растений —
это среда, в которой протекают их жизненные процессы, и один из основных
источников питания.
Ветер. Большое значение для растений имеет движение воздуха
(ветер). Действие его может быть прямое и косвенное. При прямом
влиянии ветер может механически повреждать растения, а при косвенном
— создавать лучшую или худшую обстановку для произрастания.
Под действием ветра ветви испаряют влаги во много раз больше, чем
обычно и их жизнедеятельность становится, невозможной. Особенно, когда
растение находится на сухих или холодных почвах, из которых вода
извлекается большим трудом.
Кроме вредного воздействия ветер является важным фактором,
способствующим опылению, он разносит споры семена, плоды, части
растений, целые растения. Ветер усиливает газообмен в атмосфере и почве,
создавая благоприятные условия для развития растений.
Б) Отношение растений к свету. Играет исключительную роль, так как
35
процесс фотосинтеза идет только в присутствии света, результате которого
растения вырабатывают органические вещества и пополняют запасы
потенциальной энергии в природе.
При отсутствии или недостатке света растения становятся
этиолированными, что выражается в сильном удлинении междоузлий и
уменьшении листовых пластинок. Этиолирование с отсутствием хлорофилла,
редко наблюдается в природе.
Большое влияние свет оказывает на географическое распространение
растений, более продолжительное, но более слабое освещение в высоких
широтах позволяет вызревать растениям за меньший срок.
Солнечные и теневые растения. Все растения по своей потребности в
свете делятся на светолюбивые (гелиофиты) и теневыносливые (сциофиты).
Светолюбивые растения произрастают преимущественно в пустынях,
полупустынях и степях
Светолюбивые растения сильно реагируют на неравномерное,
одностороннее освещение. Побеги их изгибаются в сторону источника света.
Корзинки таких растений (подсолнечник, козлобородник, череда) всегда
поворачиваются за движением солнца.
В лесу теневыносливые деревья образуют более сомкнутые насаждения,
растут гуще. Под пологом высоких деревьев произрастают теневыносливые
кустарники, а ниже их — наиболее теневыносливые травы и мхи. Различное
отношение к свету дает возможность растениям образовывать сложные
сообщества.
Потребность в свете меняется с возрастом, с изменением времени года,
широты места, с изменением почвы. Замещает недостающее количество
тепла.
Свет оказывает формирующее действие, задерживает рост.
В) Отношение растений к воде. Физиологическое значение воды
огромно, без воды растения существовать не могут, вода содержится во всех
частях растения и составляет нередко более 90% веса растения.
Преобладающая часть зеленых сухопутных растений получает воду через
корни из почвы.
Лишайники и мхи поглощают воду и водяной пар всей своей
поверхностью непосредственно из атмосферы
Внешность растения и корневая система отражает условия водного
режима – вода оказывает формирующее действие.
По отношению к воде различают три экологических типа сухопутных
растений: гидрофиты, мезофиты, ксерофиты.
Гидрофиты произрастают в условиях избыточного увлажнения
(водные растения, растения болот).
Ксерофиты – растения, растущие при недостатке воды (растения
пустынь, степей).
Мезофиты – растения средних условий увлажнения (растения лугов
влажных лесов).
Гидрофиты и их признаки.
36
В группу гидрофитов относят растения, живущие в воздухе,
насыщенном водяными парами. Растения запасают воздух, которого им часто
не хватает, часто имеют большие листья, чтобы испарять воду .
Здесь особо выделяются растения собственно водные, растущие в
воде или погруженные в неё
Вода и распространение растений. Вода имеет большое значение при
распространении семян и плодов, меньшее — при опылении.
При этом семена и плоды имеют различные приспособления к
плаванию; особые плавательные пузыри или плавательные ткани
Вода как опылитель переносит пыльцу у некоторых водных растений,
(например наяды и др.
Кер о ф и т а м и называются растения, противоположные по своим
экологическим особенностям гигрофитам. Эти растения способны переносить
продолжительную сухость воздуха и почвы. Среди ксерофитов выделяют группы
растений
1. Суккуленты. Это сочные, мясистые, большей частью многолетние
растения, клетки которых в листьях или стеблях сильно оводнены.
2. Склерофиты. Это растения с довольно большим количеством воды в
тканях толстых корней использующих ее во время засух. Надземная часть их
очень мала. Многие листья представляют собой острые шипы, иногда стебель
заменяет растению листья.
Для ксерофитов, характерна их способность выдерживать завядание.
Ксерофитизм наблюдается у многих растений севера, поскольку они
недостаточно обеспечиваются влагой нe из – за сухости почвы, а вследствие
низких температур, такие растения называют к р и о ф и т а м и
и
психрофитами.
Психрофиты - растения влажных и холодных местообитаний: тундры,
высокогорья. Обычно психрофиты низкорослы и мелколиственны, растут
медленно..
.Скороспелые формы растений, у которых период от цветения до
созревания протекает в короткое время, до наступления засухи; это —
растения, убегающие от засухи.
Эфемеры («эфемерос» от греч. -«однодневный», «скоротечный»), т. е.
те растения, которые очень быстро проходят весь свой цикл вегетации
(вплоть до образования семян) весной, до наступления засухи.
В группу мезофитов входят растения, которые по режиму влажности
местообитания занимают промежуточное положение между гидрофитами и
ксерофитами.. Эти растения предпочитают средние условия увлажнения, теплового
и воздушного режима и минерального питания.
В распределении воды наземной поверхности не наблюдается такой
правильности, как в распределении света и тепла, поэтому на небольшой
территории, можно найти ксерофитные, гидрофитные и промежуточные
мезофитные местообитания.
Г) Отношение растений к теплу. Тепловой режим — одно из важнейших
37
условий существования растений. Физиологические процессы в них возможны
лишь при определенных температурах.
. Разные виды и сорта растений предъявляют неодинаковые требования к
тепловому режиму. Если температурные условия отклоняются от оптимальных,
то растение в одних случаях совсем прекратит развитие, в других — не
зацветет, в третьих — не будет плодоносить.
Морозостойкость. Возможность существования растений в условиях
холодного и умеренного климатов тесно связана с их морозостойкостью. Не
все растения одинаково чувствительны к морозам.
При вымерзании имеет место совокупное влияние ряда
неблагоприятных воздействий, на клетку: обезвоживание и механическое
давление ледяных кристаллов на обезвоженные клетки.
Морозоустойчивость растений во многом зависит от содержания в них
сахара, который предохраняет белок клетки от коагуляции.
Тепло, не является условием формирующего порядка. Не выявлены
внешние приспособительные признаки, вызываемых холодом или избытком
тепла.
2. Эдафические (почвенные) условия
Эдафические условия проявляются на фоне общеклиматических
условий, в одной и той же климатической зоне растительность может быть
разнообразной в связи с разнообразием эдафических условий.
Для большинства растений почва необходима для их прикрепления, и
питания.
Для лучшего прикрепления к почве растения имеют различные
приспособления.
Для питания, растения, все зольные элементы (фосфор, калий, сера,
кальций, железо, магний), получают из почвы, которые поглощаются в виде
растворимых в воде солей и всасываются корневыми волосками и самыми
тонкими корешками.
Растения индикаторы. Давно подмечено, что одни растения связаны с
определёнными почвами, тогда как другие не являются показательными в
этом отношении.
Обычно разделяют растения на:
1) почвопостоянные;
2) почвопредпочитающие;
3) индифферентные.
Растения часто могут быть использованы как показатели (индикаторы)
почв, на которых они произрастают.. Растения при этом служат
непосредственными указателями эдафических условий без применения
длительных почвенных исследований.
Примеры индикаторных растений.
Эвтрофные растения (от греч. «эу» — «хорошо», «трофэ» —
«питание»), всегда связанные с богатыми почвами.
Олиготрофные растения (от греч. «слитое»— «небольшой» и «трофэ»
— «питание»), довольствуются почвами, бедными питательными веществами.
38
Нитратные растения, указывают на богатство нитратов в почве, что
обычно имеет место вблизи жилья человека.
Кальцифильные растения. Различают растения калъцифилъные
(«предпочитающие» кальций), калъцифобные («избегающие» кальция) и
индифферентные. К кальцефилам относится большинство степных растений.
Солончаковые растения — галофиты (от греч. «халос» - «соль»,
«фитон» - «растение»). Галофиты связаны с солончаками.
Галофиты умеют защищаться от холодов, соленый клеточный сок
не замерзает даже при отрицательных температурах.
Псаммофиты (от греч. «псамма» — «песок», «фитон» — «растение»),
или песколюбы— растения, обитающие на песчаном субстрате (песчаные
берега рек, песчаные пустыни и др
Наибольшее разнообразие псаммофитов в песчаных пустынях.
На каменистых и щебнистых местообитаниях имеются особые
экологические типы: литофиты и хасмофиты.
Литофиты (от греч. «литое» — «камень» и «фитон» — «растение»).
Это растения, растущие непосредственно на камнях и скалах; в этих
условиях могут расти лишь лишайники и водоросли. Из лишайников это,
так называемые накипные (корковые) — они окрашивают скалы в
различные цвета: черный, бурый, красный и др.
Хасмофиты (от греч «хазма» — «щель, расщелина» и «фитон» —
«растение»). Это растения щебнистых и каменистых местообитаний,
растущие в расщелинах скал (скальные растения). Они имеют обычно
длинные крупные корни, которые проникают глубоко в щели между
камнями и щебнем, где скопляются частицы мелкозёма. По своей
жизненной форме — это подушки, а также дернины
3. Орографические (топографические) условия
Орографические условия играют большую роль при расчленении
растительного покрова.
Высота над уровнем моря в высокогорных районах сказывается очень
резко на характере растительности и на основных ландшафтах. На высоких
горах наблюдается смена поясов растительности в связи с изменением
климатических условий.
Влияние рельефа. В пределах каждого пояса растительность сильно
варьирует в связи с различными особенностями рельефа.
Экспозиция склонов. Огромное значение имеют угол наклона и
экспозиция склонов. Наиболее резкие противоположности имеют место
между северными и южными склонами. Растительность южных, склонов
обычно имеет более ксерофильный характер сравнительно с растительностью
ровных, так называемых плакорных пространств. На северных склонах
отношения как раз противоположные, и их растительность носит более
северный характер сравнительно с плакорными местами.
Склоны
других
экспозиций
(западные,
восточные)
носят
промежуточный характер.
Подвижный ландшафт. Природа находится в движении и вмешивается
39
в жизнь растений. Землю может обнажить оползень, вырытый карьер,
размыться весенним паводком или намыть песчаную отмель.
4. Биотические отношения.
Биологический фактор в жизни растений имеет очень большое значение..
Практически все, цветущие растения опыляются насекомыми. Муравьи разносят
семена злаков и других растений на большое расстояние, делают ходы в почве,
увеличивая ее пористость, улучшают условия газообмена почвы и впитывание
воды глубокими ее горизонтами. Большое значение в расселении растений с
крупными плодами имеют животные и птицы. Кедровые орехи разносятся
белками и птицей кедровкой. Сойка способствует расселению дуба. Семена с
шипами и зацепками далеко переносятся овцами, козами, коровами,
верблюдами
Взаимоотношения между растениями и средой органической очень
сложны и разнообразны: растение и животный мир, растение и растение (все
условия, рассмотренные выше, касались взаимоотношений между растениями
и неорганической средой).
5. Антропогенный фактор. Влияние человека на растительный мир может
быть двояким. Он может воздействовать не посредственно: вырубка леса, косьба
травы, осушение и орошение земель, распашка. Но человек оказывает
сильнейшее влияние на растительный мир и косвенно. В первом случае
изменяется сама растительность, во втором условия ее существования. Человек
поступает как сознательно так и неосознанно. В древности человек вмешивался
в жизнь растительных сообществ, чем более благоприятный для земледелия
климат, тем сильнее человек изменял растительность. Более всего
преобразованы ландшафты в зоне умеренного климата, распаханные земли,
вырубка лесов, насаждение новых лесов, создание парковых зон и т.д.
Первозданная растительность могла сохраниться лишь на небольших участках
заповедников.
6. Исторический фактор. Современная флора сложилась в результате
длительного исторического процесса, поэтому многое факты современной
действительности не могут быть объяснены вышеизложенными условиями.
Растения имеют неодинаковый возраст.
Самая древняя – тропическая флора, современная флора тайги, от
мезозойской эры, все злаки разрослись из растительности тропиков, тундровая
растительность самая молодая.
РАСТИТЕЛЬНЫЕ СООБЩЕСТВА (ФИТОЦЕНОЗ)
Понятие о растительных сообществах. Известно, что за черникой
отправляются в сосновый бор, за клюквой на болото, за цветами на луг или
поляну. В пределах каждой зоны на лугах, пастбищах и в лесах имеется много
исторически сложившихся группировок или сообществ растении Природа
собрала во едино разнообразные виды растений не случайно, в течении
тысячелетий деревья травы и кустарники приспосабливались к окружающей
среде, животных и друг другу. В этой борьбе за выживание образовались
40
растительные сообщества. Каждый вид растений занимает в них строго
отведенное для него место, чтобы все вместе наилучшим образом могли
использовать свет, тепло, влагу и питательные вещества из среды обитания.
Совокупность растительных организмов, связанных между собой сложными
взаимоотношениями, занимающая определенные условия местообитания,
называется ф и т о ц е н о з о м (от греч. «фитон» — «растение» и «койнос» —
«общий»), что буквально означает растительное сообщество.
В состав растительного сообщества могут входить или растения одного и
того же рода и вида, или представители различных семейств, родов и видов.
Выделяют сообщества :
1. з а кр ыт ые (устойчивые)..
2. о т к р ы т ы е (неустойчивые), быстро меняющие состав травостоя или
древостоя.
Ни один фитоценоз не существует вечно, рано или поздно он сменяется
другим фитоценозом, т. е. происходит сукцессия (смена).
Характерные признаки растительных сообществ. Каждое растительное
сообщество имеет следующие отличительные признаки: видовой состав,
количественные и качественные соотношения между растениями, ярусность,
сочетаемость, физиономичность, периодичность, синузиальность и характер
местообитания, обилие и т.д.
1. Видовой состав растительного сообщества определяется по наиболее
часто встречающимся в нем и характерным для него видам растений.
2. Качественные и количественные соотношения между растениями.
Каждый вид растений, входящих в сообщество, имеет неодинаковое значение.
Так, в лесу основная роль принадлежит деревьям. Меньшее значение имеют
кустарники, находящиеся под пологом леса, а также травы и мхи.
В группировке растения, имеющие решающее значение, могут
размещаться разреженно, и тем не менее играть в сообществе первенствующую
роль.
3. Физиономичность. Каждое растительное сообщество в любой отрезок
времени обладает определенным внешним видом, или, физиономией.
В результате длительного исторического развития на определённом
участке подбирается комплекс видов, в каждом отдельном случае имеются
вполне определённые, постоянно повторяющиеся сочетания растительных
видов. На севере мы имеем одни комбинации видов на юге — другие; иными они
будут в пустынях, в степях, на лугах, в лесах и т.д. Эти комбинации
растений отличаются своим различным видовым составом, и внешним видом,
своей физиономией. Легко отличить степь, луг, болото, лес и т.п.
Кроме того, такое физиономическое объединение как, например «лес»
распадается на: леса хвойные, лиственные вечнозелёные, лиственные с
опадающей листвой и пр. Леса хвойные распадаются в свою очередь на
еловые, сосновые, пихтовые, лиственничные и пр., достаточно хорошо
физиономически различающиеся.
Формирование фитоценозов. Смены (сукцессии).
Каждое растительное сообщество, достаточно сформировавшееся, имеет,
41
определённый флористический состав и определённую структуру.
Каждое обнажённое место может представлять большие или меньшие
удобства для поселения растений и формирования сообществ.
Смены. Растительный покров проходит в несколько стадий в своём
формировании:
1. Отдельные растения и их группы беспорядочно разбросаны по всему
участку и нередко на таком расстоянии, что совершенно не оказывают какоголибо влияния друг на друга.
2. Травянистый покров уже сомкнулся, растения, конечно, уже влияют
друг на друга, но не видно какой-либо выработанной системы отношений.
Здесь различают:
а) растительный покров односоставный т. е. состоящий из одного
доминирующего вида,
б) растительный покров разносоставный, т. е. состоящий из нескольких
видов, но расположенных группами,
3. Травостой не только сомкнулся, но каждое растение нашло себе
соответствующее место среди других.
Указанные стадии смены могут так или иначе видоизменяться, но
основным
является то, что растительный комплекс сформировывается,
получает известную структуру и закономерные отношения между видами.
Смены и их различные типы. В зависимости от факторов,
определяющих ход смены, различают смены:
1. Климатогенные, обусловленные изменением климата.
2. Эдафогенные, обусловленные изменением почвенно-грунтовых
условий,
3. Зоогенные, вызванные влиянием животных
4. Антропогенные, вызванные воздействием человека
По большей части они проявляются в смешанном виде.
Различают:
1 Прогрессивные смены ведут к усложнению сообщества (усложняется
структура, увеличивается органическая масса, и др.)
2.Регрессивные смены приводят к упрощению сообщества.
Изучение смен показывает, что растительный покров находится в
постоянном движении и даже хорошо сложившиеся сообщества не остаются
неизменными во всех своих деталях, хотя и изменяются достаточно медленно.
Структура растительных сообществ
С л о ж и в ш е е с я сообщество имеет, определённые структурные признаки
и определённую физиономию. Физиономия сообщества даёт так называемый
аспект (внешний вид).
Физиономия сообществ является следствием:
1) флористического состава,
2) количественных отношений между индивидуумами имеющихся
видов,
3) распределения видов и некоторых других признаков.
Флористический состав. В разнообразии флористического состава
42
играют роль моменты экологического значения.
Например, лес состоит из сочетания различных жизненных форм:
деревья, кустарники, травы злаковидного типа, травы широколистного типа,
мхи, лишайники и др. Жизненные потребности и экология этих растений
различны. То же имеет место в любом сообществе.
На определённой (однородной) площади подбирается известный набор
видов (флористический состав), предъявляющих к среде н е о д и н а к о в ы е
требования (в смысле света, минерального питания и пр.).
В сообществах подбираются растения:
1) экологически разноценные (большинство видов);
2) экологически равноценные (некоторые виды и индивидуумы одних и
тех же видов).
В сложившихся сообществах флористический состав является
достаточно определённым, а потому растения с указанными различными
экологическими потребностями должны находиться в определённых
установившихся отношениях, т.е. растительное сообщество должно обладать
структурой.
Ярусность. Ярусное расчленение — это один из структурных признаков
сложившихся фитоценозов: растения различной высоты (и соответственно
различных экологических свойств) располагают свои верхние части на разных
уровнях, отчасти перекрывая друг друга.
Пример ярусности в дубовом лесу. Верхний ярус – высотой 20-30 м –
занимают дубы.. Второй ярус составляют кустарники (лещина, орех). Третий ярус
теневыносливые травянистые растения с крупными листьями. Самые
неприхотливые мхи и лишайники.
В травостоях также выраженные ярусы, часто два, реже три.
Иногда сообщества образованы одним видом растения и состоят из
одного яруса, образуя так называемые «чистые заросли».
Малоярусные сообщества – луг, степь, болото – имеют всего по дватри яруса.
Чем дольше развивается растительное сообщество, тем более сложным
становиться его строение – больше ярусов, богаче видовой состав.
Число ярусов увеличивается:
1) в связи с увеличением числа видов,
2) в связи с улучшением условий существования;
3) в связи с возрастом сообщества.
Растения разных ярусов живут в разных условиях, что уменьшает
конкуренцию и способствует увеличению видового разнообразия. Чем
благоприятнее условия местообитания, тем сложнее ярусность.
Доминанты растительного покрова - виды растений, преобладающие
в фитоценозе и в каждом его ярусе.
Доминанты могут быть постоянные и временные.
Растительные виды могут в большем количестве разместиться на данном
участке, если корневые системы их будут располагаться не на одинаковой
глубине.
43
Помимо надземной ярусности, имеется также и подземная ярусностъ.
Подземная ярусность представляет собой как бы зеркальное отражение
надземной: корни наиболее высоких растений (деревьев) проникают глубже
всех, корни низких растений (кустарников и трав) располагаются у
поверхности почвы или прямо в подстилке. Большая часть корней
располагается в верхних слоях почвы
Даже в степях различают три подземных яруса: верхний, и наиболее
глубокий, в котором - располагаются корни стержнекорневых двудольных.
Благодаря подземной ярусности на одном и том же местообитании, могут
совместно расти столь различные типы растительности, как ксерофиты,
мезофиты и даже гигрофиты, или галофиты и негалофиты.
Таким образом в результате ярусности (надземной и подземной):
1) на определённом участке может поселиться иногда очень большое
число видов ;
2) эти виды могут относиться к экологически разнородным жизненным
формам.
По горизонтали сообщество также расчленяется на отдельные
элементы – микрогруппировки, расположение которых отражает
неоднородность условий. Что заметно в структуре наземного покрова , это
наличии “мозаики” из различных микрогуппировок (например, кочки или
куртины трав; светолюбивые травы в “окнах”, теневыносливые травы – под
деревьями; пятна мхов или голого грунта
Обилие. Количество экземпляров какого-либо растения в данном
сообществе называют о б и л и е м .
Обилие зависит:
1) от свойств данного вида (одни виды обычно встречаются отдельными
экземплярами, а другие— в больших количествах);
2) от экологических условий, в которых данное сообщество находится;
3) от отношений с другими видами и от подбора этих последних.
Сочетаемость. Характер растительного сообщества определяется
количественными и качественными соотношениями растений. Например, названия
«мятликово-бобово-разнотравное»
или
«ковыльно-полынно-типчаковое
сообщество» указывают, из каких основных растений оно состоит, причем в
первом случае наиболее распространено разнотравье, а во втором — типчак.
Но в одних и тех же растительных сообществах можно обнаружить
различные сочетания растений. Это будут своего рода микрогруппировки в
пределах данного сообщества.
Периодичность. В продолжение вегетационного периода в растительном
сообществе одни растения начинают зацветать, другие отцветают, одни
заканчивают свое развитие, другие продолжают.
Синузиальность.
Понятие
«синузия»
это
растительные
микрогруппировки. Например, мелкие контуры из различных мхов под лесным
пологом образуют синузии. Растительность яруса многие исследователи считают
синузией.
44
Синузия (от греч. «synusia» — «совместное пребывание, сообщество»),
пространственно и экологически обособленная часть растительного
сообщества, состоящая из видов растений одной или нескольких
экологически близких жизненных форм.
Устойчивость растительных сообществ
В природе наблюдается очень большая устойчивость сложившихся
«коренных» сообществ, которая состоит в том, что последние, будучи
нарушены, более или менее полно и скоро возвращаются к своему исходному
типу.
Обычно устойчивость сообществ и их способность восстанавливаться
является относительной; так, восстановление их идёт в общем до основного
типа, хотя, распаханная степь восстанавливается, но точное повторение
имевшихся отношений, невозможно.
Для восстановления, необходимо лишь частичное по площади, нарушение
данного сообщества, так как нарушение на в с ё м е г о а р е а л е , влечет
изменение рядя условий, необходимых для восстановления растительности
(уничтожаются виды, затрудняется перенос семян и пр.). Поэтому нередко
исчезают реликтовые участки древних сообществ.
Характер местообитания. Участок территории с определенными
условиями произрастания сообщества называют его м е с т о о б и танием.
Характер растительного сообщества и местообитание взаимно связаны.
Местообитание характеризуется географическим положением, характером
рельефа, высотой над уровнем моря, экспозицией склона, почвенными
условиями, характером использования данного участка человеком и т. д.
Имея представление о растительных сообществах, можно определить
условия местообитаний растений. Особенно тесна связь растительных сообществ
с почвами.
Классификация растительных сообществ
Ассоциация. Термин «сообщество» не имеет таксономического
значения, а имеет широкое общее значение. Основной систематической
единицей является ассоциация. Ассоциация — э т о н а и б о л е е м е л к а я ,
хор о ш о у л а в л и в а е м а я физиологическая единица растительного
покрова.
Объектом изучения является к о н к р е т н ы й у ч а с т о к
ассоциации.
Ассоциации (вернее, их участки) в природе ограничиваются в одних
случаях очень отчётливо, в других границы довольно условны.
Ассоциации соединяются в более крупные таксономические и единицы
— в группы ассоциаций; последние соединяются в формации, группы
формаций, классы формаций и, наконец, в типы растительности.
Тип растительности — это наиболее крупное подразделение
растительного покрова земного шара.
Растительная формация - классификационная единица растительных
сообществ, объединяющая группы ассоциаций с общим видом-эдификатором.
Пример классификации для лесов. В приведённой классификации даны
три высшие таксономические единицы: типы, классы и группы формаций;
45
более низкие единицы отсутствуют. Если же взять (для примера) древеснокустарниковый тип и привести и высшие и низшие таксономические единицы,
то получится такой нисходящий ряд:
1. Т и п р а с т и т е л ь н о с т и Lignosa — древесно-кустар-никовый тип.
2. К л а с с ф о р м а ц и й Aciculilignosa — леса и кустарники с листьями
в виде хвои или игл.
3. Г р у п п а ф о р м а ц и й Aciculisilvae — все хвойные леса (сосновые+ еловые + пихтовые и т. д.).
4. Ф о р м а ц и я . Pineta silvestris — все сосновые леса из обыкновенной
сосны, другой формацией будут еловые леса из европейской ели и др.
5. Г р у п п а а с с о ц и а ц и й . Сосновый лес распадается на ряд групп
ассоциаций, из которых одна характерна наземным покровом из зелёного мха
(Hylocomium) — группа hylocomisa — бор-зеленомошник; другая — наземным
покровом из оленьего лишайника (Cladonia) — группа cladinosa — борбеломошник; третья — присутствием кустарникового подлеска и ряда
растений дубравного типа — группа nemorosa и т. д.
6. А с с о ц и а ц и я . Бор-зеленомошник распадается на целый ряд
ассоциаций: бор-черничник — Pinetum myrtillosum (черника —Vaccinium
myrtillus), бор-брусничник с ярусом из брусники (Vaccinium vitis idaea), боркисличник с кислицей (Oxalis acetosella) и др. Все эти ассоциации связываются
общностью наземного покрова из зелёного мха.
Ассоциация — наиболее обычный объект полевого исследования
растительного покрова.
Составление названий ассоциаций. Основные правила (приёмы)
составления названий таковы. Для ассоциации необходимым является
выделение ярусов и доминант каждого яруса и расположение в одну строчку
этих доминант, начиная с верхнего яруса, например:
Pinus
silvestris — Vaccinium
myrtillus — Pleurozium Schreberi.
(сосна)
(черника)
(мох)
При этом доминанты различных ярусов соединяются знаком тире. Если
же в одном и том же ярусе имеется несколько доминант, то они соединяются
знаком плюс.
Однако часто применяют другой способ, а именно: берут два (или три)
вида, наиболее важных (по доминированию и обилию) в данной ассоциации, и
к главному из них прибавляют окончание — е t u m, а ко второму по значению
— окончание — о s u m (во всех случаях указанные окончания присоединяются
к корню слова).
Например, сосновый лес (сосна — Pinus) с преобладанием брусники
(Vaccinium) будет иметь название Pinetum vacciniosum. Дубовый лес (дуб —
Quercus) с подлеском из липы (липа — Tilia) будет иметь название Quercetum
tiliosum и т. д.
Некоторые авторы пользуются ещё и другими способами.
По растениям-эдификаторам и растения-индикаторам называют
биоценозы (экосистемы). Лесоводы их определяют как типы леса (например,
ельники-кисличники, ельники-черничники, ельнико-сфагновые и другие). По
46
такому же принципу классифицируются и называются другие растительные
сообщества (не лесные) и экосистемы в целом. Но в этом случае они носят
название не типов, а ассоциаций растений, по которым называются
экосистемы. Это элементарные единицы относительно однородного по
видовому составу и другим признакам растительного покрова. Например, для
степей выделяются типчаково-ковыльные, злакотравные и тому подобные
экосистемы (биогеоценозы).
Основные типы растительного покрова
Географическая зональность в распределении растительного
покрова.
В большинстве растительность земной поверхности зависит от
общеклиматических условий. На суше наблюдается постепенное изменение
растительности с севера на юг, отчётливо вырисовываются растительные
зоны, протягивающиеся в основном с запада на восток. Отсюда понятие
географической зональности.
Географической зональностью называют основную закономерность
распределения ландшафтов на поверхности Земли, состоящую в
последовательной смене природных зон, обусловленной характером
распределения лучистой энергии Солнца по широтам и неравномерностью
увлажнения.
Наиболее крупное широтно-зональное подразделение географической
оболочки это физико-географический пояс.
В пределах пояса климатические факторы могут резко варьировать, что
позволяет выделять внутри каждого пояса различные географические зоны и
подзоны
Физико-географическая зона - одна из высших ступеней физикогеографического районирования, обособляемая в пределах географического
пояса. Зоны закономерно сменяются от экватора к полюсам и от океанов
вглубь континентов; имеют близкие условия температур и увлажнения,
определяющие однородные почвы, растительность, животный мир и другие
компоненты природной среды. Физико-географические зоны выражены на
суше и в океане проявляются менее отчетливо.
Особенно хорошо зоны выражены вРоссии, с севера на юг имеются
четыре основные зоны: тундра — лес—степь — пустыня.
В пределах физико-географической зоны по преобладанию ландшафтов
того или иного типа выделяются физико-географические подзоны.
Физико-географическая подзона это часть физико-географической
зоны, выделяемая по преобладанию ландшафтов того или иного типа.
Таким образом, в каждой зоне имеются подзоны, представляющие из
себя связующие переходные полосы
зон (лесотундра, лесостепь,
полупустыня).
На небольших пространствах суши и изрезанности её морями, заливами,
географическая зональность нарушается, а, в силу особых климатических
47
условий, зоны занимают не широтное протяжение, а меридиональное, как,
например, некоторые зоны в Северной Америке.
Закономерности распределения растительности земного шара, особенно
хорошо они выражены по линии меридиана Европа — Африка по западному
их побережью. Здесь земная поверхность представляет почти сплошную
сушу, граничащую по прямой линии с морем. Исходя из конкретных
отношений растительности по линии меридиана Европа — Африка,
Б р о к м а н - Е р о ш даёт схему распределения растительности на так
называемом «идеальном континенте» (рис 1). Схема Брокман-Ероша не
учитывает всех факторов, определяющих распределение растительности на земле.
В ней не учтены влияния рельефа, отклоняющие следование зон и типов
растительности. Но она позволяет наглядно изобразить распределение
растительности в зависимости от хода климатических элементов.
Схема распределения растительности в Евразии от экватора до полюса с
учетом расположения океанов на западе и востоке была составлена А. П.
Шенниковым. Согласно этой схеме, в высоких широтах располагаются
холодные пустыни, ледяные покровы, почти или совершенно лишенные
растительности. За ними следуют тундры с характерно мхово-лишайниковой
растительностью и своеобразными, только этим местам присущими почвами.
Начиная с 70-ой и 60-той параллели, на востоке усиливается влияние Тихого
океана на распределение растительности. В областях, примыкающих к нему,
располагаются океанические хвойные леса, в то время как в центре зоны
преобладают континентальные хвойные леса. В первом случае господствующее
положение занимают пихта, саянская ель и даурская лиственница, а во втором
— лиственница, сосна, пихта, ель и сибирский кедр.
В более низких широтах по побережью океана начинаются лиственные, и
лавролистные леса, а также пространства с разреженным древостоем и колючим
кустарником и сильно опушенными или беловойлочными колючими травами.
В центре континента, по границе с хвойными лесами, простирается
лесостепь, где с дубово-кленово-ясеневыми лесами чередуются массивы
остепненных ЛУГОВ с участием тимофеевки, мятлика узколистного, мезофильного
разнотравья и ковыля. Рядом с ним раскинулись ковыльные степи, а южнее —
злаково-полынные. В пределах 10—20-й параллели располагаются заросли
суккулентов, колючих и ароматических кустарников, а также субтропические и
тропические леса.
Ландшафты географических поясов
Ландшафт – это природный комплекс, занимающий конкретную
территорию, однородную по происхождению и истории развития,
обладающий единым геологическим фундаментом, однотипным рельефом,
общим климатом, единообразным сочетанием гидротермических условий,
почв, биоценозов (по С.В. Колеснику)
Самым малым делением является фация (от лат. «facies» - «облик»).
Фация (Геотоп) - в ландшафтоведении это структурная часть урочища;
элементарная морфологическая единица географического ландшафта;
простейший природный территориальный комплекс, на всем протяжении
48
которого сохраняются один литологический состав, характер рельефа и
увлажнения, микроклимата, почв и одна растительная ассоциация.
Фация включает один или серию близких биоценозов. Имеет площадь
примерно нескольких сотен квадратных метров, внутри фации нельзя
провести не одной физико-географической границы.
Фации объединяются в урочища самой природой
Урочище это более сложный ПТК, совмещенный с мезоформой
рельефа и состоящий из нескольких фаций, с достаточно однородными
увлажнением и почвенно-растительным покровом. Это морфологическая
часть географического ландшафта: моренный холм, солончаковая впадина.
Урочища объединяются в ландшафты. На одинаковых горных породах
и в одинаковом климате, чередуются в пространстве похожие друг на друга
урочища.
В некоторых случаях главными в формировании ландшафта становятся
не зональные, а местные условия (азональность).
Азональность – это распространение какого-либо природного явления
вне связи с зональными особенностями конкретной территории. Обычно,
азональность обусловлена геологической структурой, тектоническим
режимом, морфоструктурой рельефа и другими эндогенными факторами.
Следствиями азональности являются различия в климате, водном
режиме, почвах и органическом мире. Азональность наряду с зональностью
определяет формирование структуры природных территориальных
комплексов.
Существуют ландшафты, которые встречаются в виде вкраплений, не в
одной, а сразу в нескольких природных зонах. Это интразональные
ландшафты (от лат. «Intra» – «внутри»). Они образуются когда один из
факторов, важный для образования ландшафта (например, водный режим
почвы или геологические особенности местности) настолько сильно выражен,
что подавляет или меняет влияние других факторов, и прежде всего климата.
Это болото, ландшафты засоленных территорий, мангровые леса.
Ландшафты объединяются в природные зоны с примерно одинаковым
климатом. В холодном климате образуется один набор ландшафтов, в жарком
– другой, в теплом, влажном - третий. Далее природные зоны объединяются в
природные пояса.
Высотная поясность. В горах на зональность замещает высотная
поясность. Впервые закон высотной поясности сформулировал Александр
фон Гумбольт после путешествия по Андам.
Во многих горных системах в связи с уменьшением тепла и изменением
увлажнения от подножий к вершинам выделяются высотные пояса.
Высотная поясность это закономерная смена природных условий и
ландшафтов в горах по мере возрастания абсолютной высоты.
Высотная поясность объясняется изменением климата с высотой: на 1
км подъема температура воздуха снижается в среднем на 6ºС, уменьшается
давление воздуха, его запыленность, возрастает интенсивность солнечной
радиации, до высоты 2-3 км увеличивается облачность и количество осадков.
49
Высотная
поясность
сопровождается
изменениями
геоморфологических, гидрологических, почвообразовательных процессов,
состава растительности и животного мира.
Многие особенности высотной поясности определяются экспозицией
склонов, их расположением по отношению к господствующим воздушным
массам и удаленностью от океанов.
Ландшафты высотных поясов сходны с ландшафтами природных зон на
равнинах и следуют друг за другом в том же порядке, причем один и тот же
пояс расположен тем выше, чем ближе к экватору. Существуют высотные
пояса, не имеющие сходных зон на равнинах (альпийские и субальпийские
луга).
Первый (нижний) высотный пояс соответствует зоне, где находится
подножье горы, при подъеме наверх смена поясов будет происходить в той же
последовательности как при движении с юга на север. Но высота однотипных
высотных поясов может быть различна. Поскольку экспозиция склона создает
свои условия нагревания, влажности, воздушной циркуляции, поэтому
возникает ассиметрия поясности, т. е. различие высот однотипных поясов на
противоположных склонах.
Чем ближе горы к полюсу, тем меньше ландшафтного разнообразия.
ПОЧВА
Основные понятия почвоведения
Определение понятия «почва». Научное генетическое определение
понятия «почва» было впервые сформулировано в 80-х годах прошлого
столетия основоположником почвоведения В. В. Докучаевым.
Он установил два существенных момента, характеризующих почву:
1. Почва есть самостоятельное естественно-историческое тело (т.е.
возникшее в результате природных процессов и имеющее собственную историю
развития), подобное минералу, растению или животному.
2. Почва есть образование динамичное, изменяющееся в пространстве
(т.е. географическое) и во времени (т. е. имеющее начало и конец развития).
Почва – это естественно-историческое (т.е. возникшее в результате
природных процессов и имеющее собственную историю развития) биокостное
тело, образованное взаимодействием материнской горной породы, живых
организмов климата и рельефа местности. Результат этого взаимодействия
зависит от его длительности.
К почве относится поверхностная часть земной коры, состоящая из
нескольких взаимно связанных слоев (так называемых генетических
горизонтов), в которых в той или иной степени сочетаются процессы
образования перегноя, вымывания и вмывания разных веществ и ниже
которых лежит уже подпочва, являющаяся в то же время в большинстве
случаев материнской почвообразующей породой.
50
Толщина или мощность почвенного слоя земной коры в умеренных
широтах составляет на равнинах обычно 1,5—2—2,5 м, достигая нескольких
метров только в тропической зоне. В горных областях почвы, как правило,
отличаются значительно меньшей мощностью, измеряемой долями метра.
В почве содержится органическое вещество, сконцентрированное в самом
верхнем перегнойном (гумусовом) горизонте.
Гумус (Перегной)- органическое вещество почвы, образующееся за
счет разложения растительных и животных остатков и продуктов их
жизнедеятельности. Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот,
гумина и ульмина. Количество гумуса служит показателем плодородия
почвы.
Плодородие то качество, которое появляется у почвы в процессе ее
формирования из горной породы. Оно закладывается в материнской породе и,
развиваясь постепенно достигает полного развития в почве.
В почвоведении плодородие понимается— как способность почвы
обеспечивать питательными веществами и влагой не только культурные, но и
дикие растения.
Почва встречается всюду там, где поверхность земли не покрыта льдом
или водой и где растут какие-либо растения. При отсутствии последних мы
имеем дело не с почвой, а с горной породой, будь то застывший лавовый
покров, каменистая россыпь, сыпучий песок или какое-либо другое
поверхностное минеральное образование.
Почва является сложным образованием, состоящим из трех фаз –
твердой, жидкой и газообразной.
В состав твердой фазы входят минеральные и органические вещества,
растворимые формы которых, переходят в жидкую фазу, и образуют
почвенный раствор, который переходит часть газообразных веществ,
входящих в состав почвенного воздуха.
Состав почвы. Почва состоит из:
-минеральной части. Минеральные вещества (песок, глины и в ряде
случаев углекислая известь) образовались в результате разрушения горных
пород под действием физических и химических факторов, а также благодаря
жизнедеятельности почвенных обитателей.
- органической части. Органическую часть составляют неразложившиеся и
слаборазложившиеся остатки растений, животных, микроорганизмов, в процессе
разложения органических веществ в почве образуется перегной, или гумус.
- почвенного раствора. Почвенный раствор - жидкая часть почвы;
вода с растворенными газами, минеральными и органическими веществами.
почвенного воздуха.
Материнской, или почвообразующей, породой называется та горная
порода, из которой формируется почва. Материнской породой может быть
любая из находящихся на земной поверхности пород, но для этого горные
породы должны пройти сложный цикл выветривания и превратиться в
рыхлую массу.
Факторы почвообразования
51
Основные
факторы
почвообразования
это
климат,
рельеф,
почвообразующая порода, растения и животные, деятельность человека и
время. Ведущими являются растительность и климат.
1. Климат как фактор почвообразования.
Количество выпадающих осадков оказывает влияние на влажность
почвы, т. е. на создание условий для жизнедеятельности растений и
микроорганизмов, населяющих почву.
Выпавший снег утепляет почву, удлиняя период деятельности
микроорганизмов. При сдувании снега и образовании сугробов создаются
неравномерные условия увлажнения почвы талыми водами, что также влияет
на почвообразовательный процесс.
Грунтовые воды при сильной их минерализации могут вызвать засоление
почвы. Их близкое залегание к поверхности создает избыточное увлажнение и
ведет к заболачиванию.
От температуры воздуха и почвы зависит скорость химических и
биохимических реакций в почве. Температура влияет на интенсивность
испарения влаги и на влажность почвы. С повышением температуры примерно
до 20—35° усиливается жизнедеятельность; микроорганизмов и растений.
Велика роль и ветра, особенно на открытых выровненных пространствах,
например в пустынях, степях и тундрах. Выдувая с поверхности почвы
пылеватые и песчаные частицы, ветер часто изменяет почвенный профиль так,
что он теряет свои первоначальные генетические признаки. Ветер выравнивает
отрицательные элементы рельефа, а местами создает бугристые, наносные
формы и тем самым изменяет вообще почвообразовательный процесс. Ветром
со стороны морей и океанов переносятся растворимые в воде и поднятые
брызгами волн соли, способствуя тем самым накоплению соли в приморских
почвах..
2. Рельеф как фактор почвообразования.
От рельефа во многом зависит распределение на Земле тепла и влаги. Он
оказывает влияние на направление ветров, их силу, характер освещения
поверхности почвы солнцем, на формирование растительности. От рельефа в
значительной степени зависит распределение почв по поверхности суши,
особенно в горных странах.
На почвообразование влияют не только макроформы рельефа, но и
микро- и даже наноформы. В каждом понижении и повышении легко заметить
маленький участок с почвой, отличающейся от окружающих, рядом
расположенных почв.
Исключительно большая роль в почвообразовании принадлежит формам
склонов и их экспозиции. От крутизны и направления склона зависит
температура почвы и ее увлажнение. Южные склоны теплые, более сухие;
северные — холодные, более влажные. Эрозионные процессы сильнее всего
проявляются на южных, крутых склонах. Северные склоны чаще бывают
пологими; на них дольше задерживается снег весной, что оказывает влияние на
почвообразование.
3. Материнские породы как фактор почвообразования. Выходящие на
52
дневную поверхность горные породы служат основным минеральным
материалом для образования почв.
Часто материнские породы определяют положение уровня грунтовых вод,
заболачивание почв и даже засоление верхних горизонтов почвы. От
материнской породы зависит влагоемкость и дождеемкость почвы.
4. Возраст страны (время) как фактор почвообразования.
Поскольку почва меняется с течением времени, выделяют возраст
территории, который определяет состав почвообразующих пород.
Следует различать абсолютный и относительный возраст почв. Известно,
что север нашей страны сравнительно недавно освободился от ледникового
покрова. Наоборот, южнорусские и казахстанские степи, пустыни Туркмении и
Узбекистана, часть Сибири и Дальнего Востока не были заняты ледником. В
этих случаях почвообразовательный процесс различается по длительности во
времени, а поэтому и почвы будут неодинаковыми, если даже все другие
факторы почвообразования сходны между собой. Условно можно считать, что
тундровые почвы являются самыми молодыми, подзолистые — среднего
возраста, а черноземы и каштановые почвы по своему развитию зрелые.
Таким образом, началом а б с о л ю т н о г о в о з р а с т а п о ч в ы считают
момент освобождения суши ото льда, озер, морей и океанов.
Что же касается о т н о с и т е л ь н о г о в о з р а с т а п о ч в ы , то его роль в
почвообразовании особенно хорошо заметна в горных местностях. Так, если
южные склоны гор покрыты черноземами, то северные склоны — бурыми или
даже подзолистыми почвами горных лесов. Если южные склоны заняты почвами
сухих степей, например каштановыми, то северные — черноземами, для
образования которых требуется при одинаковых условиях относительно меньше
времени.
5 Организмы и почвообразование
Живые организмы в почве. Растения непосредственно воздействуют на
почву: их корни рыхлят почвенную массу, извлекая из нее минеральные
элементы.
Почвенные живые организмы (прежде всего микроорганизмы) - это
неотъемлемая часть почвы, активно участвующая в ее формировании.
В почве и на ее поверхности встречаются бактерии, водоросли,
актиномицеты, грибы, лишайники, мхи.
Почву населяют также простейшие, черви, насекомые, отчасти
земноводные, рептилии и млекопитающие.
6. Роль высших растений в почвообразовании была особенно ярко
выявлена В. Р. Вильямсом. Он выделяет три формации высших зеленых
растений, создающих органическое вещество, и три группы микроорганизмов,
разрушающих его и живущих в сочетании с первыми.
1. Деревянистая формация — сочетание древесной растительности с
грибными организмами при слабом участии анаэробных микробов.
2. Травянистая луговая формация — сочетание преимущественно
мезофильных луговых трав с анаэробными и аэробными бактериями.
3. Травянистая степная формация —сочетание ксерофильных степных
53
трав с аэробными бактериями.
Под деревянистой растительностью с участием хвойных протекает
подзолообразовательный процесс, формируются оподзоленные почвы.
Под мезофильной (луговой) травянистой растительностью создаются
дерново-подзолистые, дерново-луговые и дерновые почвы с избыточным
увлажнением, т. е. в той или иной степени заболоченные.
Под травянистой ксерофильной растительностью образуются почвы степей
(черноземы, каштановые) и пустынь (сероземы).
Появление гумуса, его разрушение, передвижение по профилю, создание
морфологического облика почв, почвенное плодородие — все это теснейшим
образом связано с высшей растительностью и микроорганизмами, населяющими
почву.
7. Антропогенный фактор. В наше время практически в ряде мест
естественных почв уже не осталось. Созданы новые в той или иной степени
окультуренные почвы: много вырублено лесов, распаханы черноземные степи,
осушена значительная часть болот, орошаются почвы пустынных степей и
пустынь.
МОРФОЛОГИЯ ПОЧВ
К морфологическим признакам почвы относятся общее строение ее
профиля, окраска, структурность, механический состав, новообразования и
включения, сложение почвы.
Строение профиля почвы. В результате почвообразовательного
процесса создается п р о ф и л ь почвы.
1. Почвенный профиль - вертикальный разрез почвы от поверхности до
материнской породы, состоящий из почвенных горизонтов и подгоризонтов.
Мощность почвенного профиля составляет от нескольких десятков
сантиметров до нескольких метров.
Почвенные горизонты обозначаются заглавными латинскими буквами с
подразделением на подгоризонты.
Выделяются следующие почвенные горизонты и подгоризонты:
Буквой А выделяют верхний п е р е г н о й но- а к к у м у л я т и в н ы й
горизонт.
- A-0 - лесная подстилка (дернина, пронизанная корнями травянистых
растений);
- A-1 - гумусовый (перегнойный) горизонт; - A-2 - элювиальный
горизонт (горизонт вымывания);
- B - иллювиальный горизонт (горизонт намывания); Здесь
накапливаются окислы железа, алюминия, частично гумус и другие коллоиды.
- С - материнская горная порода, не затронутая или слабо затронутая
почвообразованием. Материнская порода определяет минеральные вещества
почвы, ее механический состав - соотношение различных по размеру минеральных
частиц (песка и глины).
Каждый тип почвы (например, дерново-подзолистые, чернозем, серые
лесные, каштановые почвы) имеет свои характерные горизонты, различающиеся
по мощности, окраске, плотности и другим признакам. Знание этих особенностей
54
дает возможность исследователям определить тип почвы и его разновидность.
2. Окраска почв.
Окраска горизонтов даже в пределах одного и того же почвенного
профиля может быть очень разнообразной: от буровато-серой до красно-бурой
для подзолистых почв и от темной, почти черной, до буро-палевой и палевой для
черноземов. Самую общую характеристику почвенных окрасок удобно
провести на цветном треугольнике русского почвоведа Сергея Захарова.
В вершинах треугольника достигает максимума интенсивность белого,
красного и черного цветов – цветов основных окрашивающих почву
пигментов.
Черный цвет – цвет гумуса, по мере изменения содержания гумуса или
его состава, интенсивная черная окраска либо светлеет, либо становиться
бурой, т.е. сдвигается в сторону белого или красного цвета.
Белый цвет или близкие к нему светлые тона различных оттенков – это
естественная окраска многих широко распространенных в почве минералов,
таких как кварц, полевые шпаты, которые чаще всего составляют основную
массу почвы. В красные оранжевые, малиновые тона почву часто окрашивает
минерал гематит (окись железа).
Однако в этот треугольник не вошла ветвь глеевых окрасок – голубой,
сизой и оливковый. Зеленые, фиолетовые окраски, встречающиеся в почвах,
они не образуются, а достаются в наследство от древних пород.
Для унификации определения окраски почвы, имеются специальные
шкалы.
3. Структурность и структура почв. Способность почвы распадаться на
комочки различной формы называется ее с т р у к т у р н о стью, а сами комочки с тр ук т ур н ы м и а г р е г а т а м и , или с т р у к т у р о й . Величина комочков
почвы колеблется от 0,25 до 10 мм (реже выходит за эти пределы).
Почва без структурных агрегатов, представляющая раздельно-частичную,
рассыпчатую или однородно-плотную массу, считается б е с с т р у к т у р н о й ,
пылеватой (распадается на отдельные частицы). Таковы, например, песчаные,
распыленные или, наоборот, плотные, монолитные, слитые почвы.
Структура определяет особенность водного и воздушного режима почв,
поэтому является одним из признаков их плодородия.
Структурные почвы в отличие от бесструктурных проницаемы для
воздуха и воды и могут обеспечивать корни растений кислородом.
Для образования структурности почвы необходима деятельность
корневой системы растений, разрыхляющих почву, а также наличие
почвенных коллоидов, способствующих слипанию частиц почвы
(гуминовых кислот, свежеосажденных оксидов железа и др.)
Характерные особенности той или иной формы структурных агрегатов
создаются в определенных условиях и присущи определенным типам почв.
Изменение условий почвообразования приведет к созданию других типов почв и
другой формы структуры.
Структурные агрегаты по форме могут быть разбиты на группы.
1. Глыбистые
55
2. Комковатые и мелкокомковатые
3. Ореховатые и зернистые
4. Порошистые и пылеватые
5. Слоистые, пластинчатые и плитчатые
6. Призматические
7. Чешуйчатые
8. Столбчатые
4. Механический состав. Почва представляет собой сложную систему, в
которую входят крупные и мелкие отдельности: камни, хрящ, п е с о к и пыль.
Кроме того, в любой почве содержится глина (ил), т.е. еще более мелкие уже
коллоидные частицы, и вещества в молекулярной и ионной дисперсии. В
большом количестве в почве можно обнаружить бактерии, водоросли, грибы и
их споры. Словом, почва содержит м а к р о о т д е л ь н о с т и —частицы, легко
наблюдаемые простым глазом, и м и к р о о т д е л ь н о с т и , которые могут быть
обнаружены только с помощью микроскопа. Молекулярные и ионные частицы
невидимы даже в электронном микроскопе.
Механическим составом называется количественное соотношение в
почвах и рыхлых грунтах частиц разной величины — песчаных, пылеватых,
глинистых и др.
Присутствие в почвах тех или иных частиц в различных соотношениях
приводит к разностям почв по их механическому составу. Отдельные группы
этих частиц, различаемые только по величине, называются фракциями
механического состава.
В состав иловатой фракции входят все коллоидные частицы почвы, т. е.
частицы, диаметр которых не превышает 0,25 μ. (мю) (Микрон = 0,001 мм).
Совокупность всех частиц крупнее 1 мм образует так называемый
почвенный скелет. Хрящ и крупный песок называют скелетом почвы их
относят к крупноземам.
Совокупность частиц меньше 1 мм — мелкозем это пыль и ил.
(Некоторые исследователи относят к мелкозему все частицы меньше 3 мм.). В
свою очередь в составе мелкозема различают так называемый «физический
песок», т.е. все частицы размерами от 1 мм до 0,05 мм, и «физическую глину»,
т.е. совокупность частиц < 0,001 мм.
Механический состав почв оказывает влияние на содержание в почве влаги и
почвенного воздуха. Через почвы песчанистого механического состава вода быстро
просачивается, и почва быстро высыхает, поэтому растения испытывают
недостаток влаги. Почвы глинистого механического состава хорошо
удерживают влагу, но в них нередко задерживается такое количество воды, что
она полностью вытесняет из пор почвенный воздух, что тоже неблагоприятно
для растений. Почвы, в которых много обломков горных пород (щебня), называют
скелетными. Особенно часто скелетными бывают почвы гор.
Наиболее благоприятными для растений являются почвы супесчаного и
суглинистого механического состава.
По механическому составу почвы делят на глинистые, суглинистые,
супесчаные и песчаные, с подразделением их на более дробные единицы.
56
Механический состав почв всегда находит отражение и при
картографировании почв. Даже на картах мелких масштабов особым знаком
выделяются хотя бы наиболее крупные группировки почв по механическому
составу, например глинистые и суглинистые, с одной стороны, и супесчаные и
песчаные — с другой.
5. Новобразования. В разных горизонтах почвы встречаются корочки,
выцветы солей, натеки, дендриты, железистые прослойки, резко или слегка
выделяющиеся по цвету твердости и форме. Такие обособления называют
новообразованиями. Они являются продуктами жизнедеятельности различных
организмов.
Особое место среди новообразований занимают живые и мертвые корни
растений или остатки последних.
6. Включения. Включениями называют встречающиеся в почве инородные
тела: камни, угли; осколки посуды, обломки кирпича, раковинки, древесные
остатки, которые не связаны с почвообразовательным процессом.
7. Сложение почвы. Под сложением почвы понимают особенности упаковки
как структурных отдельностей, так и обособленных частиц. По своему
сложению почвы бывают различны, начиная от рыхлых пористых и кончая
очень плотными, слитыми. Выделяют сложение слитое, п лотное, р ых ло е,
р а с с ы п ч а т о е , ячеи с т о е и н о з д р е в а т о е . Сложение прежде всего зависит
от механического состава и структуры почвы, а также от деятельности роющих
животных и развития корневой системы растений. П е с ч а н ы е почвы имеют
р ы х л о е сложение, так как в них отсутствуют цементирующие песок
вещества: глинистые минералы, гумус, окислы железа и алюминия, мало
коллоидной кремнекислоты. Наоборот, г л и н и с ты е почвы чаще б ы ва ют
п л о т н ы м и , особенно если они бесструктурны.
Я ч е и с т о с т ь почвы обусловлена, видимо, деятельностью дождевых
червей. Роющие животные иногда так сильно рыхлят почву (например, на
востоке Ростовской области), что более или менее плотные горизонты
становятся рыхлыми, дождевые воды, как через решето, проходят через такие
почвы. Это наблюдается там, где проявлена интенсивная деятельность сусликов.
Исключительно рыхлыми могут быть сульфатные и хлоридно-сульфатные
солончаки, называемые п у х л ы м и . Рыхлость в них появляется вследствие
обезвоживания кристаллов мирабилита (сернокислый натрий) и их разрушения.
Верхний слой почвы в этом случае превращается в пылеватую или
порошистую массу.
ОБРАЗОВАНИЕ МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПОЧВ
Роль выветривания. В образовании минеральной части почв
громадную роль играют процессы выветривания горных пород.
Выветривание представляет собой сложное явление, в котором тесно
переплетаются разные физические, химические и биологические процессы.
Различается два типа выветривания: физическое и химическое.
Физическое выветривание выражается в разрыхлении горных пород
благодаря колебаниям температуры и механическому воздействию ветра,
текучей воды, движущегося льда, замерзающей в трещинах породы воды и
57
проникающих в эти трещины корней растений
Химическое выветривание выражается в превращении составных частей
горных пород и органических остатков в соединения, устойчивые при данных
климатических условиях
Географически физическое выветривание наиболее сильно проявляется в
тех областях, где резко выражены суточные колебания температуры и
действие ветра и льда, т.е. в пустынях — тропических, субтропических,
умеренных широт и полярных (к последним можно присоединить и тундровую
зону) и в высокогорных районах.
Химическое выветривание в максимальной степени выражено в
условиях жаркого и влажного климата тропических стран, тогда как в
условиях холодного климата оно выражено слабо. Поэтому можно сказать, что
интенсивность химического выветривания увеличивается по направлению от
полюсов к экватору.
Географическое распространение продуктов выветривания связано с тем,
что они не остаются целиком на месте своего образования, а переносятся в
другие места, где и переотлагаются. Агентами такого переноса служат те же
факторы, которые обусловливают и самый процесс физического
выветривания, т.е. ветер, текучая вода, движущийся лед, а также и сила
тяжести, проявляющаяся при осыпях и обвалах пород. Таким путем
образуются разные типы наносов — эоловые отложения, делювий, аллювий,
пролювий, морена.
В результате разрыхления и раздробления горных пород при
физическом выветривании возникает новое свойство всех рыхлых пород и
почв — их м е х а н и ч е с к и й с о с т а в . В результате же главным образом
химического выветривания определяется м и н е р а л о г и ч е с к и й с о с т а в
почв.
Минералогический состав почвы. Почвенными минералами
называются минералы, входящие в состав почвенной массы и образующие
мелкозем, т.е. совокупность частиц размерами не более 1 мм или во всяком
случае не более З мм. Скелетная же часть почвы состоит не столько из более
крупных обломков отдельных минералов, сколько из обломков горных пород.
Часть минеральных веществ попадает в почву и из органических
остатков в виде конечных продуктов их минерализации. В составе растений и
животных содержится известное количество зольных элементов, которые
освобождаются при разложении их посмертных остатков, главным образом в
виде солей разных кислот.
Физические и физико-механические свойства почв
К физическим свойствам относятся: механический состав,
влагоёмкость, водопроницаемость, капиллярность, структура, плотность,
окраска почв и т. п
От величины частиц (зёрен) почвы зависят такие важные свойства
почв, как проницаемость, водоподъёмная способность (капиллярность) и
58
влагоёмко с ть. Различают полную и относительную влагоёмкость.
Полная влагоёмкость — это наибольшее количество воды, которое та
или другая почва может в себя принять; однако не вся эта вода удерживается
почвой, и часть её уходит в нижние слои. Оставшееся количество воды
представляет относительную влагоёмкость. Для растений важна последняя.
Чем почва более мелкоземиста и чем в ней больше капилляров, тем больше
относительная влагоемкость в суглинистом чернозёме удерживается 59%
воды (от веса сухой почвы), в суглинке — 43%, в супесчаной почве — 23%.
Крупнозернистые почвы очень проницаемы, а мелкозернистые (глины)
наоборот, проницаемы слабо, вследствие чего в соответствующих условиях
(избыток воды, понижение в рельефе и др.) на них происходит заболачивание.
Капиллярное поднятие тоже связано с величиной зерна, и оно тем больше,
чем мельче зёрна почвы.
В самой тесной зависимости от механического состава находятся
воздушный и водный режимы почв. При достаточном количестве воздуха (а
следовательно, и кислорода) в почве мы имеем почвы с хорошей аэрацией, в
противном случае все процессы, в почве протекают в условиях анаэробиоза.
Чем лучше выражена структура почвы, чем больше почва разрыхлена,
тем меньше ее объемный вес. Созданная при обработке почвы скважность (т.
е. объем всех пор) не бывает длительное время постоянной. Через несколько
дней после обработки почва оседает, уплотняется, становится менее скважной,
ее объемный вес увеличивается.
П л а с т и ч н о с т ь и липкость. Способность влажной почвы сохранять
приданную ей форму называется п л а с т и ч н о с т ь ю , а прилипать к предметам,
например к орудиям обработки, к рукам,— л и п к о с т ь ю . Чем больше в почве
коллоидных частиц, тем она во влажном состоянии более пластична и липка.
Пластичность, так же как и липкость, возрастает по мере увеличения влажности
почв примерно до 90% от полной влагоемкости. Если увлажнение продолжать и
дальше, то появляется новое свойство — т е ку ч е с т ь почвы.
Н а б у х а н и е . Способность почвы увеличивать свой объем под влиянием
увлажнения (и замерзания) называется набуханием почв. Таким свойством
обладают главным образом глинистые почвы с большим количеством перегноя.
Сильно набухающие почвы обладают большой усадкой, поэтому они часто
создают мелкие депрессии. Набухание почв может вызвать их выпучивание.
Связность почвы. Под связностью почвы следует понимать ее
способность
сопротивляться
расклиниванию,
сдавливанию,
разрыву
обрабатывающим орудиям или вообще приборам, разъединяющим почвенные
частицы или ее структурные отдельности. Связность почв вызывается силами
взаимного сцепления между почвенными частицами, обусловленного главным
образом свойствами ее коллоидов. От связности почвы зависит трудность или,
наоборот, легкость ее обработки.
Тепловые условия почв. Тепловой режим почвы зависит от количества
поступающей солнечной энергии и способности почвы поглощать ее. Эта
способность связана с теплоемкостью почвы, ее теплопроводностью и силой
излучения энергии в атмосферу
59
Почвы в зависимости от их использования, свойств растительности на
них и т. д. будут различаться по тепловым свойствам.
Почвы подразделяются на холодные и теплые. Темные почвы
нагреваются сильнее, чем светлые. Особенно выделяются в этом отношении
почвы легкие супесчаные и песчаные, с большим количеством перегноя.
Слабее нагреваются почвы, покрытые растительностью.
Очень большое влияние на излучение почвой тепла в атмосферу
оказывает влажность. Сырые почвы охлаждаются быстрее, чем сухие.
Различна в почвах и теплопроводность. Лучше проводят тепло почвы с
большим количеством обломков горных пород, их минералов и осколков
минералов. Очень плохой теплопроводностью отличается находящийся в почве
воздух, несколько лучшей — вода и перегной. Поэтому почвы с малым
количеством перегноя, минеральные и плотные — хорошие проводники тепла.
Если же в почвах много перегноя и воздушных пор (например, сухая торфяная
почва или структурный чернозем), то они будут слабо проводить тепло.
Основные закономерности распределения почв
На территории нашей страны можно выделить 13 основных типов
почвообразования: примитивный, подзолистый, дерново-луговой, болотный,
степной, солончаковый, солонцовый, процесс осолодения, пустынно-степной,
буроземный, подзолисто-красноземный мерзлотно-таежный, антропогенный. Эти
процессы могут протекать как без наложения одного на другой, так и с
наложением.
Каждому почвообразовательному процессу соответствует свой тип почвы.
1. Примитивный (первичный) про цес с проявляется там, где на
поверхность выходят обнаженные материнские горные породы: высокогорья, в
северных тундрах, местах смывов, выдуваний, на территории, освобождаемой
морем, на дне высохших озер и др. Характерная особенность примитивной
стадии — постепенное, но прогрессивное накопление органических веществ.
2 . П о д з о л о о б р а з о в а т е л ь н ы й п р о ц е с с протекает под пологом
сомкнутых лесов, где имеется нисходящий ток воды и кислая реакция
почвенного раствора, вызванная преимущественно деятельностью некоторых
микробов и грибов, обилием СО2 и фульвокислот, выделяющихся в верхнем слое
почвы и в подстилке. Процесс почвообразования протекает в таежно-лесной зоне
при умеренно холодном климате, местами во влажных субтропиках и на
Дальнем Востоке.
3. Дерново лу г о в о й п р о ц е с с наблюдается под травянистой,
сравнительно влаголюбивой растительностью, корни которой пронизывают
верхний слой почвы (дернина). Этот процесс преобладает в осветленных лесах
и на полях в зоне умеренного климата, на пойменных землях, горных лугах, по
влажным местам среди степей
4 . Б о л о т н ы й п р о ц е с с широко представлен в тундре и таежнолесной зоне, но болота встречаются иногда в субтропиках и даже в степях.
Характерная особенность этого процесса — оглеение и прогрессивное
накопление плохо разложившихся органических веществ в форме торфа.
5 . П р и о б р а з о в а н и и б у р о з е м о в в почве накапливается
60
нейтральный или слабокислый гумус из лесного спада, богатого катионами
кальция и магния. Процесс протекает под пологом широколиственных лесов в
достаточно теплом и влажном климате (Кавказ, Крым, Карпаты, Дальний
Восток) при наличии в почве нисходящего тока воды.
6 . С т е п н о й п р о ц е с с почвообразования протекает под травянистой и
полукустарниковой, большей частью ксерофильной растительностью в условиях
степей и сухих степей при недостатке влаги в летний период.
7 . Р а з в и т и е с о л о н ч а к о в отмечается при высоком содержании в
почвенном растворе солей натрия, кальция и магния, преимущественно хлоридов,
сульфатов и карбонатов. Этот процесс протекает большей частью в сухих и
пустынных степях под галофитной растительностью (солянки), при
нейтральной или слабощелочной реакции почвенного раствора. Редко можно
наблюдать образование солончаков и в северной части России, например
«усолы» Ярославской области, Якутия.
8 . П р о ц е с с с о л о н ц е о б р а з о в а н и я характеризуется накоплением в
почве гуматов натрия и сосредоточением их в иллювиальном солонцовом
горизонте В при наличии заглубленного засоленного слоя почвы. Почва
формируется под специфической растительностью в условиях щелочной реакции,
преимущественно в степях, отчасти в лесостепях и очень редко в лесной зоне
(Сибирь).
9 . П р о ц е с с о с о л о д е н и я наблюдается при постепенном промывании
солонца или периодическом воздействии на незасоленные почвы слабых
растворов солей натрия под травянистой растительностью в условиях степи,
лесостепи и даже тайги (Сибирь).
1 0 . П у с т ы н н ы й п р о ц е с с характеризуется отсутствием условий для
накопления гумуса и равномерным накоплением в почве карбонатов кальция и
магния при слабощелочной реакции почвенного раствора. Наблюдается в
условиях пустынь.
1 1 . П о д з о л и с т о - к р а с но з е м н ы й п р о ц е с с протекает в условиях
влажных субтропиков под своеобразными лиственно-лиановыми лесами при
слабокислой реакции почвенного раствора.
12. В настоящее время почвоведы выделяют м е р з л о т н отаежн ы й
п р о ц е с с п о ч в о о б р а з о в а н и я . Он характерен для северной тайги,
протекает при наличии вечной мерзлоты. Здесь наблюдается смещение
почвенных горизонтов и практически в теплый период года отмечается
избыточное увлажнение.
1 3 . А н т р о п о г е н н ы й процесс проявляется всюду, где производится
распашка земель под сельскохозяйственные культуры. Она характеризуется в
целом обогащением почвы гумусом, фосфором, азотом, калием и другими
элементами, которые вносятся в почву с удобрениями и накапливаются в
результате почвообразования.
География почв.
Распределение указанных процессов почвообразования, а вместе с тем и
типов почв на земном шаре подчиняется определенным закономерностям.
Впервые эти закономерности были установлены В. В. Докучаевым. Им был
61
открыт з а к о н з о н а л ь н о с т и п о ч в и выделены пять почвенных зон:
б о р е а л ь н а я (тундровая). л е с н а я (таежная). ч е р н о з е м н а я (степная),
а э р а л ь н а я (пустынная) и к р а с н о з е м н а я — латеритная (область
экваториальных влажных лесов и саванн) с характерными для них типами
почв.
В. В. Докучаев сформулировал этот закон следующим образом: «...вся
природа, взятая в целом, — как растительный и животный миры, так и воздух, а
отчасти минеральное царство, — особенно поверхностные горные породы и легко
растворимые минералы, зональны, располагаясь по лицу земли в виде более или
менее непрерывных полос, вытянутых с запада на восток весь земной шар
одет разноцветными почвенными лентами, окраска которых, параллельно
увеличению тепла и света от полюсов к экватору, постепенно делается
интенсивнее и ярче, начиная от белоземов (подзолы) на севере, переходя в
серые земли, черноземы и каштановые почвы в умеренно-теплых широтах и
кончая желтоземами и карминокрасными латеритами '(красноземы) в
субтропических и экваториальных широтах».
Применение закона широтно-зонального распределения почв к горным
условиям дало возможность установить з а к о н
вертикальной
з о н а л ь н о с т и (т.е. смены почв с высотой). Согласно учению В. В. Докучаева,
по мере поднятия от уровня моря до вершины высоких гор наблюдается ряд
вертикальных почвенных зон, последовательно сменяющих одна другую, как при
движении от экватора к полюсу.
М. М. Филатов сформулировал следующий закон почвенной
интразональности: под влиянием местных сочетаний факторов —
почвообразователей или преобладающего значения какого-либо одного из них над
климатическим фактором почвы могут находиться в несвойственных им зонах,
т. е. занимать интразональное положение в виде пятен или отдельных островов.
Вот почему в таежно-лесной зоне могут быть как бы «острова»
черноземов, а в понижениях среди черноземов подзолистые почвы. Очевидно,
местные факторы, например особенности материнских пород и рельефа, вызвали
такую интразональность почв.
С.
А.
Захаровым
был
сформулирован
закон
почвенной
микрозональности, который состоит в том, что по небольшим понижениям
рельефа почвы располагаются в виде миниатюрных вертикальных полос или
зон, «для каждой равнинной» (горизонтальной) почвенной зоны имеются свои
микрозоны. Так, в подзолистой таежной зоне в замкнутой депрессии более
увлажненные, а иногда заболоченные почвы располагаются в центре, а менее
увлажненные — по краям. В полупустынной степи в центре такой падины
могут быть злостные солончаки, а возвышенные места заняты менее
засоленными почвами, например солонцами.
В горной местности микрозональность почв вызывается высотой
окружающих хребтов, их ориентировкой, крутизной и экспозицией склонов и
другими условиями. В связи с этим С. С. Неуструевым был сформулирован
закон инверсии почвенных зон, согласно которому влияние горных хребтов и
экспозиций склонов может вызвать вертикальное и горизонтальное
62
перемещение почвенных зон в горных странах.
Правило последовательности развития почв.
1. Почвенный тип в своем развитии переходит в соприкасающийся с ним.
2. В ходе развития почва проходит определенные последовательные
стадии, но в случае каких-либо резких изменений в окружающей среде
некоторые стадии могут выпасть или сократить период своего развития. В этом
случае закономерная последовательность развития почвы может быть
нарушена.
3. Развитие почв на обнаженной породе (отступающее море, водная или
ветровая эрозия) начинается по типу окружающих почв. Иногда на
обнаженной породе может создаваться почва, отличающаяся от окружающих.
Большое значение в динамике почвообразования имеет хозяйственная
деятельность человека. Иногда естественная почва бывает настолько
окультурена, что природный тип ее полностью нарушается.
Согласно современным взглядам, выделяются следующие почвенногеографические зоны.
1. Тундровая (арктическая и субарктическая).
2. Таежная и таежно-лесная. В первую входят мерзлотно-таежные,
подзолистые и разной степени заболачивания почвы; во вторую — дерновоподзолистые, в южной части бурые лесные почвы и также заболоченные и
болотные.
3. Лесостепная с серыми лесными почвами, оподзоленными,
выщелоченными типичными черноземами, лугово-черноземными почвами и
луговыми солонцами. Небольшое участие в этой зоне принимают болотные
почвы.
4. Степная. В эту зону входят черноземы обыкновенные и южные.
5. Сухостепная с темно-каштановыми, каштановыми почвами, с их
солонцеватыми разновидностями и солонцами, с участием солончаков.
6. Пустынно-степная (полупустынная) со светло-каштановыми почвами,
бурыми полупустынными, с солонцеватыми разностями их, с солонцами и
солончаками. В этой зоне выделяются и песчаные массивы.
7. Пустынная с серо-бурыми почвами, солончаками и такырами.
Огромные площади здесь заняты песками.
8. Предгорно-полупустынная с сероземами и светло-коричневыми почвами,
с участием лугово-сероземных почв и солончаков.
Во всех этих зонах, кроме указанных почв, имеются пойменные почвы,
являющиеся как бы азональными.
9. Горные почвы, согласно современным взглядам, делятся на две
большие области: а) северная область горных почв и б) южная область горных
почв, включая и влажные субтропики.
Основные типы почв в России.
В России широтная зональность выражена очень четко. Это связано с
большой протяженностью по меридиану и преобладанием равнинного рельефа.
С севера на юг на территории России сменяют друг друга природные
зоны, для которых характерны определенные типы почв.
63
В зоне тундры - тундрово-глеевые почвы; в зоне хвойных лесов (тайге) подзолистые, в смешанных - дерново-подзолистые, в лиственных - серые лесные;
в степях - черноземы и каштановые; в полупустынях - бурые.
Важнейшими причинами зональности почв считается изменение климата, его
температурный режим и условия увлажнения (количество выпадающих осадков).
1. Тундрово-глеевые почвы - маломощные, сильно переувлажненные, под
верхним горизонтом находится зеленовато-сизый или голубовато-сизый слой,
иногда с ржавыми пятнами - глеевый горизонт, или глей. Он образуется при
длительном переувлажнении и недостатке кислорода в почве.
2. Подзолистые и дерново-подзолистые почвы - формируются под хвойными
лесами (тайгой) в области избыточного увлажнения. Осадков здесь выпадает
больше, чем может испариться. Поэтому часть влаги просачивается в почву и
уносит с собой все, что может растворяться, в грунтовые воды. Вода как бы
промывает почву, в воде растворяются не только минеральные вещества, но и
некоторые органические соединения. Они бедны гумусом и минеральными
элементами. Верхний горизонт - лесная подстилка, которая имеет мощность 5-10
см и состоит из полуразложившихся остатков веток и хвои. Ниже расположен
подзолистый горизонт, состоящий из промытых песчаных или глинистых масс,
напоминающих по виду золу. Эти почвы малоплодородны.
3. Дерново-подзолистые почвы формируются в смешанных хвойношироколиственных лесах, где более густой травяной покров и увеличивается
поступление растительных остатков. Здесь повышаются летние температуры.
Поэтому сквозное промывание происходит только весной, а летом промывание
сменяется подтягиванием почвенных растворов к поверхности и испарением влаги.
В этих условиях возрастает накопление гумуса, часть растворимых минеральных
соединений задерживается в почве. В них уже имеется хорошо выраженный гумусовый
горизонт, мощность которого от 15 до 20 см.
4. Серые лесные почвы формируются под широколиственными лесами. Зона
лежит в пределах среднеиюльских температур - до 20 °С. Баланс влаги близок к
нейтральному, т.е. осадков выпадает столько, сколько может испариться. Вынос
органических и минеральных веществ из верхнего горизонта в нижний по сравнению
с дерново-подзолистыми почвами ослаблен, усилены перегнойно-аккумулятивные
процессы. Перегноя в этих почвах в 2-3 раза больше, чем в дерново-подзолистых,
значительно лучше их структура, гораздо выше естественное плодородие.
5. Черноземы распространены в лесостепной и степной зонах. Здесь выпадает
столько атмосферных осадков, сколько может испариться с поверхности.
Промывание грунтов еще более ослаблено. Травянистая растительность, которая
дает исходный органический материал в виде корней и растительных остатков,
которых в избытке, а также большое содержание извести в почвообразующих
породах (лёсс, лёссовидные суглинки, известняк) способствуют накоплению
органического материала. Поэтому чернозем содержит много перегноя.
Мощность перегнойного горизонта может достигать 100-150 см. Он обладает
зернистой структурой.
6. Каштановые почвы формируются в южных степях, где климат становится все
суше и теплее, а растительный покров представлен сменой лугового разнотравья,
64
видами, приспособленными к недостатку влаги, - сухолюбивым разнотравьем
(тимьян, ромашник, некоторые виды ковыля). В почву попадает меньше
растительных остатков, и значительная их часть в течение теплого периода
разлагается на простейшие минеральные соединения. Гумуса в почве накапливается
меньше.
7. Бурые почвы формируются в условиях полупустынь. Здесь очень скудное
увлажнение, а растительный покров очень разрежен. Голые пятна занимают около
половины пространства. В отличие от степной зоны здесь господствуют полыни:
черная на засоленных участках и белая на менее соленых. Минеральные соединения
подтягиваются к поверхности и при испарении влаги выпадают в осадок. Чем
южнее, тем суше и тем интенсивнее идет этот процесс. Почвы обогащаются
карбонатами, гипсом и легкорастворимыми солями. Идет засоление почв.
Таксономические единицы.
Тип почвы - основная единица классификации почв. Тип почвы
выделяется по характеру почвенного профиля. Первая классификация почв
России выполнена В.В.Докучаевым в 1886 г. Включает группу почв
развивающуюся в однородных условиях (подзолистые)Э, (высшая системная
категория, группа имеющая общие признаки (объект в составе данной
группы)).
Подтип – учитывает особенности генетического профиля (глеевоподзолистые).
Род – выявляет местные особенности почвообразования в зависимости
от материнских пород (Осолоделые черноземы на засоленных грунтах),
(таксономическая категория объединяет близкие виды. Все виды сурков
образуют род сурки).
Вид
почвы
применяется
для
изображения
интенсивности
почвообразовательного процесса (гумуса накопления
оподзоливания),
(биологически отдельная качественно обособленная форма. Отдельные звенья
цепи).
65