Влагооборот в ландшафте

Сложная система водных потоков пронизывает ландшафт по­добно кровеносной системе. Посредством потоков влаги происходит основной минеральный обмен между блоками ландшафта. Внешние вещественные связи геосистемы также осуществляются преимуще­ственно через входные и выходные водные потоки. Перемещение влаги сопровождается формированием растворов, коллоидов и взве­сей, транспортировкой и аккумуляцией химических элементов; по­давляющее большинство геохимических (в том числе биогеохимиче­ских) реакций происходит в водной среде.

Ежегодный запас обращающейся в ландшафте влаги составляют атмосферные осадки — жидкие и твердые, а также вода, поступаю­щая в почву за счет конденсации водяного пара. Часть осадков перехватывается поверхностью растительного покрова и, испаряясь с нее, возвращается в атмосферу; в лесу некоторое количество стекает по стволам деревьев и попадает в почву. Влага, непосред­ственно выпадающая на поверхность почвы, частично уходит за пределы ландшафта с поверхностным стоком и затрачивается на физическое испарение, остальное количество фильтруется в почво-грунты и образует наиболее активную часть внутреннего влагооборо­та. Относительно небольшая доля расходуется на абиотические процессы в почве, участвует в гидратации и дегидратации, более или менее значительное количество почвенно-грунтовой влаги выпадает из внутреннего оборота (потери на подземный сток); при иссушении почвы влага поднимается по капиллярам и может пополнить поток испарения. Однако в большинстве ландшафтов почвенные запасы влаги в основном всасываются корнями растений и вовлекаются в продукционный процесс.

Интенсивность влагооборота и его структура (соотношение от­дельных составляющих) специфичны для разных ландшафтов и за­висят, прежде всего, от энергообеспеченности и количества осадков, подчиняясь зональным и азональным закономерностям.

Величина суммарного (поверхностного и подземного) стока служит показателем выходного потока влаги. Если принять, что в среднего­довом выводе приход влаги извне сбалансирован с ее расходом на сток, то следует считать, что поступление осадков в ландшафт извне (адвективных) количественно равно годовому стоку. Абсолютные величины внешнего влагообмена хорошо увязываются с общими зонально-азональными закономерностями циркуляции атмосферы: наиболее обильное поступление внешних осадков (и, соответственно, наиболее интенсивный вынос воды из ландшафта) наблюдается в экваториальных широтах, а также в муссонных тропиках и субтро­пиках, затем в приокеанических областях пояса западного воздуш­ного переноса. Наиболее слабые входные и выходные потоки влаги свойственны внутриконтинентальным областям и особенно поясу тропической пассатной циркуляции.

Обобщенным показателем внутриландшафтного влагооборота можно считать суммарное испарение. При наличии достаточного запаса влаги его интенсивность определяется энергоресурсами. По­этому четко выраженный пик внутреннего оборота влаги также приходится на экваториальную зону, и отсюда происходит законо­мерный спад к полюсам, но на этом общем фоне резкими «провала­ми» выглядят аридные зоны и сектора.

Соотношения между внешним и внутренним влагооборотом выра­жаются коэффициентом стока или дополняющим его до единицы коэффициентом испарения. Только в высоких широтах внешние потоки влаги превосходят внутренний оборот, в гумидных экваториальных, тропических и субтропических ланд­шафтах оба типа потоков примерно равны, с усилением аридности доля внутреннего оборота растет, хотя по абсолютной величине он уменьшается.

Во внутриландшафтном влагообороте основную роль играет биота, особенно лесные сообщества. Кроны деревьев перехватывают до 20 % и более годового количества осадков (сосняки — 140—150 мм, ельники — 200—230 мм, экваториальные леса — до 500 мм). Основ­ная их часть, как уже отмечалось, испаряется, но некоторое количе­ство стекает по стволам деревьев.

Однако главное звено биологического влагооборота — транспирация. На единицу продуцируемой фитомассы (в сухой массе) расходуется в среднем около 400 мас. ед. воды — в холодном и влажном климате меньше, в жарком и сухом — больше (например, у бука — 170, лиственницы — 260, сосны — 300, березы — 320, ду­ба — 340, у растений пустынь — до 1000—1500). Из этого количест­ва в состав живого организма входит менее 1 % — примерно 0,75 % свободной воды и 0,15 % содержится в сухой массе (в виде водород­ных атомов молекулярной воды, связанных при фотосинтезе с атома­ми углерода). Основная масса почвенной влаги, потребляемой расте­ниями, транспирируется. В плакорных условиях наибольшее количе­ство влаги перекачивает в атмосферу влажный экваториальный лес, примерно в 2 раза меньше — суббореальный широколиственный лес; в холодном климате транспирация резко снижается, а в экстрааридном она минимальна (хотя доля осадков, расходуемых на транспирацию, в аридных условиях обычно значительно больше, чем в гумидных). В гидроморфных условиях, при наличии подтока поверхностных или грунтовых вод, транспирация может превосходить количество осадков.

В ландшафтах с развитым растительным покровом транспирация намного превышает физическое испарение, и подавляющая часть влаги поступает от подстилающей поверхности в атмосферу через транспирацию. Так, в экваториальных лесах Малайзии годовая величина транспирации составляет 1350 мм, а испарение с поверхно­сти почвы — всего лишь 25 мм. Только через транспирацию «дожде­вых» экваториально-тропических лесов в атмосферу поступает 62 % влаги, испаряющейся с суши. Если же учесть возврат осадков, перехватываемых кронами деревьев, то в целом биота обеспечивает не менее 70—80 % внутреннего оборота влаги между атмосферой и остальными блоками наземных геосистем. Растительность прямо или косвенно способствует уменьшению выходного потока влаги путем сокращения поверхностного стока; при наличии мощной под­стилки из растительных остатков поверхностный сток может практи­чески прекращаться.