Энергетика ландшафта

Как уже отмечалось, энергетика ландшафта является основой его образования, функцио­нирования и развития. В ходе энергообмена происходит поглощение, преобразование, накоп­ление и высвобождение энергии.

Первичные энергии поступают в ландшафт извне - из космоса (космическая изначальная энергия), от Солнца (лучистая, или электромагнитная, и корпускулярная), энергия от взаимо­действия небесных тел с Землей (энергия приливов и отливов), энергия Земли (гравитацион­ная, радиоактивности некоторых химических элементов Земли).

Лучистая энергия Солнца, поток которой многократно превышает все остальные источ­ники, является важнейшей для ландшафтообразования. Солнечная энергия способна превра­щаться в иные виды энергии - тепловую, химическую, механическую, электрическую. За ее счет осуществляются внутренние обменные процессы в ландшафте - влагооборот, биологи­ческий метаболизм (оборот веществ), циркуляция воздушных масс и др. Все вертикальные и горизонтальные ландшафтные связи осуществляются прямо или косвенно за счет трансфор­мации солнечной энергии.

Годовой поток суммарной солнечной радиации к поверхности суши составляет в среднем около 134 ккал/см², а радиационный баланс - около 50 ккал/см². Энергия современных тек­тонических движений ничтожна в сравнении с солнечной - 0,0007 ккал/см². Большее значе­ние имеет тепловой поток из недр Земли, связанный с переносом к поверхности продуктов вулканических извержений и термальных вод, - 0,05 ккал/см² в год, что эквивалентно 0,04% суммарной солнечной радиации, однако в вулканических районах эта энергия имеет ландшафтообразующее значение.

Преобразование приходящей солнечной радиации начинается с отражения ее части от земной поверхности. Потери радиации на отражение существенно меняются в зависимости от характера подстилающей поверхности ландшафта. Так, наибольшее количество тепла те­ряют приполярные ландшафты из-за высокого показателя альбедо (арктические пустыни - 87%), затем - тундровые (80%), а также пустынные и таежные (65%, что близко к среднему показателю для всей суши). Наименьшие потери присущи экваториальным лесным ланд­шафтам (47%), промежуточное значение имеет альбедо в степных, лесостепных и широколи­ственных суббореальных ландшафтах (59...62%).

Подавляющая часть полезного тепла, позлащаемого земной поверхностью, т.е. радиаци­онного баланса, затрачивается на испарение и турбулентную отдачу тепла в атмосферу - на влагооборот и нагревание воздуха. Соотношение этих двух расходных показателей радиаци­онного баланса существенно различаются по ландшафтам и подчинено зональности.

В высоких и умеренных широтах некоторая часть радиационного тепла (порядка 2...5%) расходуется на таяние снега, льда, сезонной мерзлоты в почве и деятельностью слоя много­летней мерзлоты. При замерзании воды затраченное тепло выделяется. На физическое раз­рушение горных пород и химическое разложение минералов в почве уходят сотые или ты­сячные доли процента от всех затрат солнечной энергии. В трансформации солнечной энер­гии важнейшая роль принадлежит биоте, хотя на фотосинтез растения суши используют

лишь 0,5% общего потока суммарной радиации (или 1,3% радиационного баланса). В живой биомассе суши аккумулируется 5% годовой суммарной радиации (или 14% радиационного баланса). Этот показатель также подчинен зональности. Так, в ландшафтах таежных темно хвойных лесов и листопадных широколиственных лесов запас связанной энергии составляет 40% годового радиационного баланса, постоянно влажных вечнозеленых тропических лесов — 24%, а в ландшафтах североамериканских лесов из секвойи и дугласии - более 70%. Некоторая часть аккумулированной солнечной энергии содержится в мертвом органическом ве­ществе (подстилке, почвенном гумусе, торфе). В гумусе мощных черноземов она превышает 24 ккал/см², в торфе составляет более 50 ккал/см².

Важную роль в формировании ландшафта играют также механические энергетические потоки, которые образуются за счет энергии тектонических процессов и энергии солнечных лучей. В надводной части материков накоплено потенциальной механической энергии в три раза больше суммарной солнечной радиации, поступающей на сушу. Сюда же входят меха­ническая энергия ветра и всех текучих вод.