Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Петров_К_М_Биогеография_СПб_2001

.pdf
Скачиваний:
246
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
16.2 Mб
Скачать

Материки и океаны представляют царства сухопутных и морских обитателей. Господствующей является океаническая арена жизни, занимающая 70,8 % площади всей поверхности Земли; на долю суши приходится 29,2 % (рис. 2.1). Океаны и моря не только самая значительная по площади и объему часть биосферы, но и важнейшая часть географической оболочки, регулирующая климат планеты. Распределение суши

èморя определяет выделение основных типов климата, влияющих на характер растительного покрова и животного мира, морского и континентального.

ÂСеверном полушарии суши больше, ее площадь составляет 39,4 % площади полушария; в Южном полушарии площадь суши составляет всего 19 % . Соответственно сухопутная арена жизни более широко представлена в Северном полушарии (рис. 2.2).

ÂСеверном полушарии на обширных пространствах суши формируется континентальный климат с резкими суточными

èсезонными амплитудами температур и небольшим количеством атмосферных осадков. Формирование климата в Южном полушарии происходит при преобладающем воздействии океана: морской климат характеризуется пониженными амплитудами годового и суточного хода температуры, повышенным количеством атмосферных осадков.

Важным фактором подразделения арены жизни на суше являются крупные тектонически обусловленные формы рельефа (рис. 2.3). В пределах материков на месте платформ формируются низменности, равнины, плато, плоскогорья, т. е. пространства, характеризующиеся слабой расчлененностью рельефа. Такое соответствие между тектонической структурой и рельефом объясняется тектонической стабильностью платформ в фанерозое. В областях горообразования выделяются древние средневысотные горы, возрожденные в процессе неотектонических движений, и молодые высокие горы.

Соотношение равнинных пространств

èгор существенным образом влияет на ха-

рактер климата и подразделение арены жизни. На равнинах четко выражено действие закона географической зональности. Организмы формируют свои ареалы свободно, не встречая орографических преград.

Горные сооружения усиливают контрастность природных условий. Распределение жизни в горах контролируется действием закона высотной поясности. Горы играют роль барьеров в распространении организмов. Склоны гор, обращенные к воздушным массам, дующим с океана, получают больше атмосферных осадков, чем склоны, находящиеся в ветровой тени. Это одна из причин асимметрии высотной поясности на склонах гор разной экспозиции.

2.2. Подразделения арены жизни, обусловленные действием закона географической зональности

Характернейшей формой подразделения арены жизни является зональность, т. е. закономерное изменение всех географических компонентов и географических ландшафтов по широте (от экватора к полюсам). Основные причины зональности – форма Земли и положение Земли относительно Солнца, а предпосылка – падение солнечных лучей на земную поверхность под углом, постепенно уменьшающимся в обе стороны от экватора.

С. В. Калесник (1970) подчеркивает, что по причине зонального распределения солнечной лучистой энергии на Земле зональны: температура воздуха, воды и почвы, испарение и облачность, атмосферные осадки, барический рельеф и системы ветров, свойства воздушных масс, климаты, характер гидрографической сети и гидрологические процессы, особенности геохимических процессов выветривания и почвообразования, типы растительности и жизненные формы растений и животных и, наконец, географические ландшафты, объединяемые в связи с этим в систему ландшафтных зон.

Количество энергии, получаемой Землей в течение года на разных широтах, от полюсов к экватору, существенно меняется (рис. 2.4). Из диаграммы видно, что на эк-

31

ваторе количество солнечной энергии

âтечение года остается примерно одинаковым; при переходе в более высокие широты все отчетливее проявляются сезоны с дефицитом энергии и, наконец, на полюсах летом устанавливается полярный день, а зимой – полярная ночь. Особенно заметны изменения солнечной инсоляции в течение суток

âразные сезоны и на разных широтах (рис. 2.5).

Во время равноденствия (21 марта и 23 сентября) уменьшение интенсивности солнечного излучения по направлению к полюсам симметрично относительно экватора, на полюсах солнце не показывается над горизонтом (левая диаграмма). Во время солнцестояний широтные различия между двумя полушариями достигают крайних значений. Диаграмма справа изображает момент летнего солнцестояния

âЮжном полушарии – 22 декабря; в Северном полушарии – зима. Летний полюс (внизу) освещается солнцем круглые сутки, тогда как зимний полюс (вверху) не освещается совсем

Âраспределении прихода и расхода солнечной радиации также прослеживается четкая зависимость от широты. В нагревании Земли Солнцем действует механизм поглощения лучистой энергии, преобразования ее в тепло и

излучение длинноволнового эффектив- Рис. 2.4. Трехмерная диаграмма, показывающая изменения сол- ного излучения в космическое про- нечного излучения в Северном и Южном полушариях по вре-

странство. В местах, где радиационный менам года, по: “Биосфера”:

баланс положительный, тепло накапли- Годовое изменение склонения Солнца от 23° с. ш. (тропик Рака)

вается; там, где он отрицательный, теп- до 23° ю. ш. (тропик Козерога) показано жирной кривой в ши-

ло теряется, и начинают проявляться ротной плоскости

холодные сезоны. (рис. 2.6).

сумма радиации заметно выше, чем на эк-

Связь между распределением темпера-

ваторе. Если бы летом распределение тем-

туры на Земле и распределением приходя-

пературы отвечало распределению радиа-

щей солнечной радиации совершенно от-

ции, то летняя температура воздуха в Арк-

четливая. Однако прямая зависимость меж-

тике была бы близка к тропической. Этого

ду убыванием средних величин приходящей

нет только потому, что в полярных районах

радиации и понижением температуры при

существует ледяной покров (альбедо снега

возрастании широты существует только

в высоких широтах достигает 70 – 90 %,

зимой. Летом же в течение нескольких меся-

кроме того, много тепла затрачивается на

цев в районе Северного полюса по причи-

таяние снега и льда). При его отсутствии в

не большей здесь продолжительности дня

Центральной Арктике летняя температура

32

Рис. 2.5. Изменения суточной инсоляции, по: “Биосфера”

Рис. 2.6. Годовой радиационный баланс земной поверхности (ккал/см2 в год), по М. И. Будыко

33

áûëà áû 10 – 20 îС, зимняя 5 – 10 îÑ, ò. å.

В результате неравномерного нагрева-

сформировался бы совсем другой климат,

ния Земли (океана и суши на разных широ-

при котором арктические острова и побе-

тах) Солнцем в атмосфере формируется

режья могли одеться богатой растительно-

барический рельеф – центры высокого и

стью, если бы тому не препятствовали мно-

низкого давления, которые приводят в дей-

госуточные и даже многомесячные поляр-

ствие механизм движения воздушных масс.

ные ночи (невозможность фотосинтеза). То

В барическом поле Земли наглядно обна-

же было бы и в Антарктиде, только с от-

руживается зональное распределение ат-

тенками континентальности: лето было бы

мосферного давления, симметричное в обо-

теплее, чем в Арктике (ближе к тропичес-

их полушариях (рис. 2.8). В соответствии с

ким условиям), зима – холоднее. Стало

барическим рельефом складывается систе-

быть, ледяной покров Арктики и Антар-

ма постоянных ветров (рис. 2.9).

ктики – это скорее причина, чем следствие

Приэкваториальный пояс штилей –

низких температур в высоких широтах

ветры сравнительно редки (так как господ-

(Будыко, 1971).

ствуют восходящие движения сильно нагре-

Помимо географической широты на

того воздуха, атмосферное давление низ-

распределение тепла на Земле влияют ха-

êîå);

рактер распределения суши и моря, мор-

Области затишья в субтропических

ские течения и господствующие ветры, ре-

поясах высокого давления (причина – гос-

льеф, высота местности над уровнем моря.

подство нисходящих движений воздуха);

Изотермы имеют подчас причудливые очер-

Зоны пассатов северного и южного

тания, отклоняясь от параллелей (рис. 2.7).

полушарий;

Глобальные подразделения арены жиз-

Зоны преобладания западных ветров

ни, обусловленные неравномерным распре-

в средних широтах обоих полушарий;

делением солнечной радиации и теплоты,

Полярные ветры с восточной состав-

находят выражение в следующих тепловых

ляющей, дующие от полюсов в сторону ба-

поясах (Калесник, 1970).

рических депрессий средних широт.

Теплый, или жаркий пояс ограничен

Рассмотрим механизмы, приводящие в

в каждом полушарии годовой изотермой

действие систему постоянных ветров более

+20 îС, проходящей вблизи 30-й северной

подробно.

и 30-й южной параллелей;

Когда солнце стоит на экваторе, в зе-

Два умеренных пояса в каждом по-

ните, происходит сильный прогрев воздуш-

лушарии лежат между годовой изотермой

ных масс и их адиабатический подъем, при-

+20 °С и изотермой +10 °С самого теплого

водящий к падению атмосферного давле-

месяца (соответственно июля или января);

ния у поверхности земли. Так формируется

в Долине смерти (Калифорния) отмечена

приэкваториальный пояс штилей. Поднима-

наивысшая на земном шаре июльская

ющийся воздух охлаждается, содержащие-

температура +56,7 °С;

ся в нем водяные пары конденсируются, и

Два холодных пояса, в которых сред-

вода выпадает на землю в виде обильных

няя температура самого теплого в данном

дождей. Их называют зенитальными, т. к.

полушарии месяца менее +10 °С; иногда из

они обусловлены высоким стоянием Солн-

холодных поясов выделяют две области веч-

ца над горизонтом.

ного мороза со средней температурой са-

Поднявшиеся на экваторе воздушные

мого теплого месяца ниже 0°. В Северном

массы растекаются к северу и югу до 30°

полушарии это внутренняя часть Гренлан-

широты, где снова опускаются. Нисходящие

дии и, возможно, пространство около по-

массы воздуха нагреваются, становясь при

люса; в Южном полушарии это все, что ле-

этом очень сухим. Атмосферных осадков

жит к югу от 60-й параллели. Особенно хо-

здесь мало, атмосферное давление у зем-

лодна Антарктида; здесь зарегистрирован

ной поверхности всегда высокое, погода

абсолютный минимум -88,3 °С.

обычно безветренная.

34

Рис. 2.7. Среднее годовое распределение температуры воздуха на уровне моря, по С. П. Хромову

Рис. 2.8. Схема общей циркуляции атмосферы, по Л. П. Шубаеву:

Справа меридиональный разрез. Буквами обозначены направления господствующих ветров. Заштрихованы пояса восточного переноса. В и Н – высокое и низкое давление

Рис. 2.9. Глобальная система постоянных ветров, по Encyclopedia of the Earth

35

Из субтропических зон высокого давления воздух вновь устремляется к экваториальной зоне низкого давления. Вследствие вращения Земли ветры отклоняются в северном полушарии вправо, а в южном

– влево, образуя соответственно северо-во- сточный и юго-восточный пассаты.

Поскольку высота стояния солнца в течение года меняется (летом в северном полушарии оно находится в зените над северным тропиком, а зимой, т. е. летом в южном полушарии, – над южным тропиком), происходит смещение системы атмосферной циркуляции. В связи с перемещением тропических фронтов сдвигается экваториальная ложбина низкого давления: летом в северном полушарии на север, а летом в южном полушарии на юг. Вместе с ней приходят зенитальные дожди (летний период дождей); когда зимой тропические широты оказываются в зоне действия субтропических центров высокого давления, наступает сухой сезон. Таким образом формируются климатические пояса субэкваториальных муссонов.

Под влиянием сезонных температурных контрастов между обширным Азиатским материком и омывающими его Тихим и Индийским океанами возникает класси- ческий режим муссонной циркуляции – зимой с суши дуют сухие ветры, летом ветры

ñокеана несут обильные осадки.

Âумеренных широтах господствуют западные ветры, особенно устойчивые в южном полушарии (ревущие сороковые). В полярных областях вновь преобладает восточный перенос. Здесь, на границе между холодным воздухом полярных широт и более теплыми воздушными массами низких широт, непрерывно возникают мощные вихревые движения, которые в Северном полушарии формируются главным образом около Исландии и в районе Алеутских островов. Циклоны перемещаются с запада на восток, иногда отклоняясь к югу.

Постоянные ветры пассатов и западного переноса вызывают мощные дрейфовые течения. С глобальной системой тече- ний связаны почти все физические, хими- ческие и биологические процессы, опреде-

ляющие характерные черты подразделения арены жизни в океане. В целом распределение водных масс и связанных с ними организмов в поверхностной толще Мирового океана подчинено закону географической зональности (рис. 2.10).

Солнечная радиация и температура, господствующие ветры и атмосферные осадки (рис. 2.11) являются важнейшими факторами климатообразования и, как было показано, все они имеют тенденцию к зональному распределению. Вполне естественно, что и климаты зональны. Приведем карту климатических поясов и областей, составленную Б. П. Алисовым (рис. 2.12).

Оценивая роль климатообразующих факторов в подразделении арены жизни на суше, следует подчеркнуть, что важным фактором географической зональности является показатель увлажнения, зависящий от соотношения тепла и влаги.

М. И. Будыко (1971) предложен радиационный индекс сухости R/Lr – отношение среднегодового радиационного баланса земной поверхности к количеству тепла, необходимого для испарения среднегодовой суммы осадков. При радиационном индексе сухости 0,8 – 1,0 тепла хватает на испарение большей части осадков, наблюдается умеренный сток, устойчивое увлажнение

èхорошая аэрация почвы и в целом наилучшие условия для развития жизни, в частности лесных формаций. При радиационном индексе сухости менее 0,8 увлажнение избыточное, тепла не хватает для испарения осадков, происходит заболачивание. При радиационном индексе сухости более 1,0 увлажнение недостаточно, влага испаряется почти полностью и избыточное тепло тратится на перегрев почвы и атмосферы.

При отклонениях как в меньшую, так

èв большую сторону, органический мир угнетается: величины радиационного индекса сухости менее 0,3 соответствуют зоне тундры; более 3,5 – пустыне. Между ними располагаются остальные зоны (рис. 2.13).

Все выше сказанное позволило А. А. Григорьеву и М. И. Будыко выявить

36

тепанову:С

. .Í

ировогоМ поокеана,

массх

основныхРаспространение воднытипов

.2 .10

.Ðèñ

6 индомалайский,–

тропический,– –5 й,экваториальны

умеренно– 4тропический,

3субполярный,

полярный, –2

Типы масс:водных –1

североатлантический–

–7 8присредиземноморский,

37

Ва.Г ультер

óøñ ïîå,

садко наов

оличек оств

днегСре оеодов

.2 .11

.Ðèñ

38

Рис. 2.12. Климатические пояса и области, по Б. П. Алисову:

I — экваториальный пояс: 1 — континентальные, 2 — высокогорные,3 — океанические;II — субэкваториальный пояс: 4а — континентальные, 46 — то же, но более засушливые, 5 — высокогорные, 6 — океанические; III — тропический пояс: 7 — континентальные, 8 — высокогорные, 9 — западные берега континентов, 10 — восточные наветренные берега континентов и островов, 11 — океанические; IV — субтропический пояс: 12 — континентальные, 13 — высокогорные, 14 — средиземноморские, 15 — муссонные области восточных берегов материков, 16 — океанические; V — умеренный пояс: 17а — континентальные, 176 — то же, но осадков меньше возможного испарения,18 — высокогорные области умеренного пояса, 19 — западные части материков с относительно теплой, влажной зимой и умеренно теплым летом, 20 — муссонные области восточных берегов материков с относительно холодной зимой и влажным дождливым летом, 21 — океанические с относительно теплой ветреной зимой и прохладным летом; VI — субарктический пояс:области сезонных перемещений аркти- ческого фронта: 22 — континентальные, очень холодная зима и относительно теплое лето,23 — океанические, не холодная, но очень ветреная зима и прохладное лето; VII — арктический пояс: области арктических воздушных масс: 24 — континентальная (внутренняя Гренландия) с исключительно холодной зимой и морозным летом, 25 — океаническая (Северный Ледовитый океан) с холодной зимой и сырым туманным летом; VIII — антарктический и субантарктический пояс (объединены из-за недостатка данных): 26 — континентальная (внутренняя Антарктида) с исключительно холодной зимой и морозным летом, 27 — океанические (южные высокоширотные моря и прибрежные воды Антарктиды)

Рис. 2.13. График географической зональности суши Северного полушария, по А. А. Григорьеву и М. И. Будыко

39

Рис. 2.14. Схема идеального континента, по А. Г. Исаченко:

Секторы:I – западные приокеанические, II – восточные приокеанические. III – слабо- и умеренно континентальные,IV – континентальные, V – резко и крайне континентальные. Зоны:1 – лесотундровая, 2 – приокеанические луговые и лесо-луговые, 3 – суббореальные ши-роколиственнолес- ные (включая переходные к субтропическим), 4 – субтропические влажные лесные, 5 – средиземноморские, 6 – субтропические лесостепные, степные, саванновые, 7 – тропические и субэкваториальные влажные лесные, 8 – суббореальная полупустынная Южного полушария, 9 – бореальные и суббореальные влажные лесные Южного полушария

закономерность, названную ими периоди-

Идеальный континент, является на-

ческим законом зональности (Будыко,

глядной моделью распространения зональ-

1971). Согласно этому закону в различных

ных типов ландшафтов и биомов (рис. 2.14).

широтных поясах одним и тем же значени-

Субширотное простирание зон характерно

ям радиационного индекса сухости соответ-

только для холодного и умеренного поясов

ствуют природные зоны, сходные по ряду

Северного полушария. С увеличением ра-

существенных признаков. В таблице более

диационного баланса все очевиднее дей-

полно раскрываются закономерности,

ствие периодического закона зональности:

изображенные на схеме (см. рис. 2.13).

появляются долготные секторы, в которых

40