Тема 3. Условия формирования и результаты функционирования основных типов равнинных ландшафтов

Задание

1. Выявить по литературным и картографическим источникам гидротермические условия формирования разных типов равнинных ландшафтов, параметры и основные результаты их функционирования. Оформить данные в виде таблицы.

2. Провести текстовой анализ.

Цель занятия – изучить условия формирования основных типов равнинных ландшафтов России и сопредельных территорий и охарактеризовать главные результаты их функционирования. Типы ландшафтов выделяются по почвенно-биоклиматическим признакам на уровне типов почв, классов и групп растительных формаций. Формирование зональных типов ландшафтов связано с разными гидротермическими условиями, которые создаются в результате поступления солнечного тепла и особенностей циркуляции атмосферы в разных широтах и определенного соотношения тепла и влаги в пределах той или иной зоны. К основным показателям гидротермических условий относятся: суммарный приход солнечной радиации, радиационный баланс, суммы активных температур (суммы среднесуточных температур выше 10⁰), температуры самого теплого и холодного месяцев, среднегодовое количество осадков, осадки теплого периода.

В качестве интегральных показателей, характеризующих соотношение тепла и влаги, используются коэффициент увлажнения (Ку) Иванова–Мезенцева, радиационный индекс сухости (R) Григорьева–Будыко, гидротермический коэффициент (ГТК) Селянинова. Коэффициент увлажнения (Ку) равен отношению годовой суммы осадков r (в мм) к годовой испаряемости Ем (в мм) для данного пункта, т. е. он рассчитывается по формуле:

Ку = r / Ем (1)

Годовой показатель испаряемости получается при суммировании месячных значений Ем, которые можно вычислить по формуле (Иванов, 1948):

Ем = 0, 0018 (25+Т)² х (100–а) (2),

где Т – средняя месячная температура воздуха, в С⁰, а – средняя месячная относительная влажность воздуха, в %. Также испаряемость можно рассчитать по следующей формуле (Мезенцев, 1973):

Е = 0,2 t10⁰ +306 (3),

где Е – испаряемость за год, рассчитываемая через сумму активных температур выше 10⁰ (0,2t10⁰), а 306 – коэффициент, учитывающий в общей формуле сток.

Значения коэффициента увлажнения больше 1 характеризуют зоны избыточного увлажнения, меньше единицы – недостаточного, около 1 – оптимального.

Коэффициенты Иванова и Мезенцева по своей сущности близки, они различаются способом расчета испаряемости и выражаются в разных, но достаточно легко сопоставимых единицах.

Радиационный индекс сухости М.И. Будыко равен отношению годового радиационного баланса подстилающей поверхности R к сумме тепла Lr, необходимого для испарения годового количества осадков r на той же площади (L – скрытая теплота парообразования), т. е. рассчитывается по формуле:

И = R/Lr (4)

Гидротермический коэффициент характеризует соотношение тепла и влаги в вегетационный период. Он рассчитывается по следующей формуле:

ГТК = rt х 10/t10⁰ (5),

где rt – сумма осадков теплого периода (жидких),t10⁰ – сумма активных температур выше 10⁰ , а 10 – переходный коэффициент.

Еще одним интегральным показателем является показатель биологической эффективности климата (ТК), предложенный Н.Н. Ивановым. Он рассчитывается по формуле:

ТК = Т х Ку (6),

где Т – сумма активных температур (за период со средними суточными температурами выше 10⁰) в сотнях градусов Цельсия, а Ку – коэффициент увлажнения.

В настоящее время выявлена хорошая корреляционная связь между многими экологическими характеристиками (в том числе геохимическими показателями, биологической продуктивностью и т. д.) с этими показателями, с границами распространения зональных типов ландшафтов на равнинах и в горах (табл. 2).

При выполнении задания значения гидрометеорологических показателей берутся из литературных (Исаченко, 1985; Иванов, 1948; Будыко, 1977; Мячкова, 1983) и картографических источников (Атлас СССР, 1983; Климатический Атлас, 1968), либо некоторые из них могут быть вычислены по формулам (1, 2, 3 или 4, 5) на основе использования вышеназванных источников. Из интегральных коэффициентов рекомендуется использовать два, проще всего Ку и ТК. Значения показателя биологической эффективности климата приведены в приложении 2 данного пособия.

Таблица 2

Оценка увлажнения (по Н.Н. Иванову, 1948) с дополнениями

Зона	Область увлажнения	Типы и подтипы ландшафтов	Коэффи-циент увлаж-нения	Радиационный индекс сухости
Засушливая	Ничтожного Скудного Слабого	Пустынь Полупустынь Южных степей	0,0–0,2 0,2–0,3 0,3–0,4	Более 3
Недостаточного увлажнения	Недостаточного Неустойчивого Умеренного	Типичных  степей Северных степей Лесостепей	0,4–0,5 0,5–0,8 0,7–1,0	1–3
Достаточного		Широколиствен-ных лесов	1,0–1,2	Около 1
Повышенного	Умеренноповышенного Сильноповышенного	Смешанных лесов Тайги	1,1–1,5 1,5–2	0,7–0,9 0,45–0,7
Избыточного		Лесотундры и Тундры	Больше 2	Меньше 0,45

При разных гидротермических условиях различно функционирование ПТК. Под ним понимаются процессы обмена вещества и энергии, происходящие в результате взаимодействия компонентов внутри ландшафтов и с внешней средой. В разных типах ландшафтов неодинаково протекают рельефообразующие, почвенные процессы, биологический круговорот и т. д. И как следствие для разных типов характерны свои преобладающие морфоскульптуры, типы почв, растительные сообщества, разная биомасса и продукция, органоминеральные образования в виде сапропелей в озерах, солей и т. д., различная минерализация природных вод и т.д. Ландшафт, как функциональная система, создает в процессе функционирования как вещества с новыми свойствами, так нередко и новые вещества, возникающие только в результате взаимодействия природных компонентов, которые А.А. Макунина (1985) предложила называть сингенетическими образованиями ландшафта. К ним отнесены торф, сапропель, соли, гумус и т.д. (Макунина, Рязанов, 1988). Для разных зон характерны свои продукты функционирования.

В пределах равнин России и сопредельных территорий с севера на юг выделяется несколько основных типов ландшафтов: полярнопустынный, тундровый, лесотундровый, таежный, смешанных лесов, широколиственных лесов, лесостепной, степной, полупустынный, пустынный умеренного пояса, пустынный субтропического пояса. Небольшие площади на межгорных равнинах Кавказа занимают субтропические влажнолесной и ксерофитнолесной типы.

Задание может быть выполнено в двух вариантах. В первом варианте каждому студенту следует охарактеризовать условия формирования и особенности функционирования всех типов ландшафтов (возможны вариации, например, без характеристики субтропических ландшафтов) и представить результаты в табличной форме по сокращенной программе (табл. 3).

Таблица 3

Гидротермические условия, параметры и результаты функционирования основных типов ландшафтов

Тип (подтип) ландшафта	Гидротермические условия								Параметры и результаты функционирования
	Суммарная радиация, ккал/см2	Радиационный баланс, ккал/см2	Температура июля	Температура января	Сумма температур выше 100	Показатель биологической эффективности климата (ТК)	Годовое кол-во осадков, мм	Коэффициент увлажнения	Фитомасса, ц/га	Ежегодная продукция, ц/га	Минерализация вод поверхостного стока, мг/л	Основные природные процессы	Сингенетические образования	Преобладающие почвы	Преобладающая растительность
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
Полярнопустыньй

Во втором случае каждый студент дает характеристику одного типа ландшафта – тундрового, лесотундрового и т.д. или подтипа ландшафта (северотаежного, среднетаежного и т.д.) по расширенной программе (табл. 4). В этом варианте при характеристике типа или подтипа ландшафта выявляются его особенности в пределах равнинных физико-географических стран в разных долготных секторах. При этом важным показателем степени

континентальности климата является коэффициент континентальности. Его можно вычислить по формуле Н.Н Иванова (1959):

Кк = А х 100/0,33 х (7)

или Кк = А/sin(8),

где Кк – коэффициент континентальности, в % (от 25 до 300), А – годовая амплитуда температуры воздуха (т.е. разность между средними температурами самого холодного и самого теплого месяца в году), – широта места, в градусах. Значения этого коэффициента можно рассчитать, либо заимствовать из таблицы, приводимой в работе Н.Н. Иванова (1959).

Набор долготных секторов может меняться в зависимости от анализируемого типа ландшафта, например, при характеристике степей, полупустынь и пустынь выпадают восточносибирский и дальневосточный сектора.

В завершение работы следует дать письменный анализ, в котором указывается на связь гидротермических условий с особенностями функционирования выбранного типа ландшафта и его основными свойствами.

Таблица 4

Гидротермические условия, параметры и результаты функционирования типа ландшафтов

Показатели		Ландшафты
		Восточно-евро-пейские	Западно-си-бирские	Восточно-сибирские	Дальневосточные
1		2	3	4	5
Географическое положение, характер границ, протяженность
Преобладающие экзогенные процессы (мерзлотные и т.д.) и морфоскульптуры
Климатические показатели	Среднегодовая суммарная радиация и радиационный баланс
	Средние температуры июля
	Средние температуры января
	Абсолютные минимумы и максимумы температур
	Сумма температур выше 100
	Биологическая эффективность климата
	Годовое кол-во осадков
	Континентальность климата
	Коэффициент увлажнения
Преобладающая растительность
Преобладающие типы почв
Фитомасса, ц/га
Продуктивность, ц/га
Минерализация поверхностных вод, мг/л
Преобладающие процессы в почвах (торфонакопление, оглеение, накопление MnиFe, гумуса и т. д.),
Сингенетические образования

По результатам выполненных заданий рекомендуется провести семинар, на котором подводятся общие итоги изучения условий формирования и особенностей равнинных типов и подтипов ландшафтов.

При первом варианте выполнения задания каждый студент характеризует гидротермические условия и результаты функционирования того или иного типа или подтипа ландшафта, выявляя причинно-следственные связи между компонентами ПТК внутри зонального типа. Сообщения рекомендуется начинать с характеристики типов ландшафта с севера на юг и давать их в сравнении (например, сравнивая лесотундровые ландшафты с тундровыми и  т.д., т. е. последующий тип с предыдущим). В сообщениях надо обращать внимание на то, как изменения гидротермических условий влияют на изменения природных процессов и результаты функционирования, в каких ландшафтах они более разнообразны и где интенсивнее идет функционирование и т. д. Кроме этого, полезно проанализировать изменения гидротермических условий и особенно результаты функционирования по разным типам ландшафтов, т. е. провести анализ изменения каждого показателя по всем ландшафтам (по вертикали). Например, охарактеризовать изменения фитомассы, минерализации вод и т. д. в ландшафтах с севера на юг и связать их с различиями гидротермических условий.

Во втором случае, каждый студент докладывает о полученных результатах по своему типу ландшафта и составляется единая сводная таблица, в которую заносятся основные характеристики ландшафтов.

По завершении задания с целью закрепления полученных результатов может быть проведена контрольная работа. Каждому студенту выдаются тестовые таблицы со значениями гидротермических показателей и параметров функционирования (фитомассой, продуктивностью, минерализацией, сингенетическими образованиями) всех типов ландшафтов. Задачей студентов является составление по этим таблицам правильных характеристик нескольких типов ландшафтов. Каждому из них может быть дано по 3–5 типов ландшафтов.

Литература

Алекин О.А., Бражников Л.В. Сток растворенных веществ с территории СССР. М.: Наука, 1964. 144 с.

Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические особенности структуры и функционирования природных экосистем. М.: Наука, 1986. 296 с.

Будыко М.И. Глобальная экология. М.: Мысль, 1977. С. 139–156.

Иванов Н.Н. Ландшафтно-климатические зоны Земного шара. М.: Л., 1948. С. –117 (Записки Геогр. о-ва, Новая серия; Т.1.).

Иванов Н.Н. Пояса континентальности Земного шара // Изв. Всес. Геогр. о-ва. 1959. Т. 91, вып.5. С. 410–423.

Исаченко А.Г. Ландшафты СССР. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1985. 320 с.

Исаченко А.Г. География в современном мире. М.: Просвещение, 1998. 156 с.

Макунина А.А. Физическая география СССР. М: Изд-во Моск. ун-та, 1985. 294 с.

Макунина А.А., Рязанов П.Н. Функционирование и оптимизация ландшафта. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. 93 с.

Мезенцев В.С. Водный баланс. Новосибирск, 1973, 229 с.

Мячкова Н.А. Климат СССР. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 192 с.

Основные данные по климату СССР. Обнинск, 1976. 391 с.

Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. Издание 3-е, переработанное и дополненное. М.: Астрея-2000, 1999. 768 с.

Карты и атласы

Ландшафтная карта СССР. 1 : 4 000 000 /под ред. А.Г. Исаченко М.: ГУГК, 1988.

Атлас СССР. М.: ГУГК, 1983.