Высотная поясность и орографические факторы ландшафтной дифференциации
Следующий важный фактор физико-географической (ландшафтной) дифференциации после зональных и секторных изменений теплообеспеченности и увлажнения — высота суши над уровнем моря. Под действием этого фактора ландшафтная сфера приобретает ярусное строение: различным высотным ярусам присущи специфические классы ландшафтов. Гипсометрическое положение сказывается уже в равнинных ландшафтах — при колебаниях абсолютной высоты в пределах первых сотен метров. До определенного предела возрастание высоты не вызывает в ландшафтах исчезновения типичных признаков «своей» зоны. Выше этого предела в них появляются черты, свойственные соседней, более северной (для северного полушария) зоне, и по мере дальнейшего нарастания высот происходит смена ландшафтных поясов, до некоторой степени аналогичная последовательности расположения широтных ландшафтных зон. Эта закономерность известна как высотная поясность (или вертикальная зональность). Высотная поясность лишь очень условно может рассматриваться как аналог широтной зональности.
Причиной высотной поясности является изменение теплового баланса с высотой. Но природа температурных изменений по высоте и широте имеет принципиально различный характер. Величина солнечной радиации с высотой не уменьшается, а увеличивается примерно на 10% с поднятием на каждые 1000 м. Это обусловлено уменьшением мощности и плотности атмосферы и резким убыванием содержания водяного пара и пыли, а следовательно, сокращением потерь радиации на поглощение и отражение в атмосфере. (При этом солнечная радиация на большой высоте распределяется равномернее в течение года, а состав ее изменяется за счет увеличения
80
доли ультрафиолетовых лучей.) Однако длинноволновое излучение земной поверхности растет с высотой еще быстрее, чем инсоляция. В результате радиационный баланс быстро уменьшается и температура воздуха падает. Вертикальный температурный градиент в сотни раз превышает горизонтальный (широтный), так что на протяжении нескольких километров по вертикали можно наблюдать физико-географические изменения, равноценные перемещению с экватора в ледяную зону.
Условия увлажнения также существенно изменяются по мере поднятия в горы, но эти изменения по своей направленности и интенсивности не совпадают с широтно-зональными. Влагосодержание воздуха с высотой сильно уменьшается. Выпадение осадков в горах обязано барьерному эффекту рельефа. Под влиянием горных барьеров происходит восходящее движение воздушных масс, усиливается конденсация влаги и количество осадков начинает возрастать, но лишь до известного предела: по мере истощения запасов влаги увеличение осадков сменяется уменьшением. Уровень максимальных осадков очень изменчив, обычно в сухих областях он выше, чем во влажных. Так, в Альпах он расположен на высоте около 2000 м, на Кавказе — около 2400 -- 3000 м, в Тянь-Шане -- около 3000— 4000 м. Поскольку выпадение осадков в горах связано с накоплением и восхождением воздушных масс перед склонами хребтов, наветренные склоны могут получать влаги во много раз больше, чем подветренные. Распределение осадков в горах характеризуется исключительной пестротой в зависимости от орографических особенностей (взаимное расположение хребтов, экранирующая роль одних хребтов по отношению к другим, экспозиция склонов, расчлененность и т. д.). Абсолютная высота, таким образом, играет лишь косвенную роль в увеличении количества осадков.
Между высотными поясами и широтными зонами, как правило, существует только чисто внешнее сходство — преимущественно в растительном покрове, да и то далеко не всегда. Многим высотным поясам (например альпийским лугам, высокогорным холодным пустыням Тибета и Восточного Памира) вообще невозможно найти широтно-зональные аналоги. С другой стороны, такие зональные образования, как пустыни пассатного пояса, не имеют аналогов в горах. Высотные пояса отличаются от широтных зон многими структурно-функциональными особенностями. Не говоря уже о разреженности воздуха и своеобразии циркуляции атмосферы, которая с высотой все меньше зависит от влияния подстилающей поверхности и сезонных колебаний температуры и давления, можно отметить специфические геоморфологические процессы (обвалы, селе- и лавинообразование), несходство горных ледников и ледяных покровов полярных зон, укороченность и неразвитость профиля горных почв и др.
Высотно-поясной ряд не есть простое, как бы сжатое, зеркальное отражение системы широтных ландшафтных зон. Если бы такое
соотношение существовало в природе, то во всех горных странах, лежащих к югу от тайги, например в горах центральноазиатских пустынь, следовало ожидать появления на той или иной высоте горнотаежного пояса. В действительности этого не происходит, и во многих горных странах лесные пояса вообще отсутствуют.
В результате изучения высотной поясности в различных горных системах Земли обнаружилось большое многообразие высотно-поясных спектров, или систем поясности. Число возможных наборов высотных поясов намного превосходит число существующих систем широтных зон. Разнообразие систем высотной поясности определяется положением горных поднятий в той или иной ландшафтной зоне и в определенном физико-географическом секторе, а кроме того, орографическими особенностями горной системы. Каждой ландшафтной зоне свойствен особый тип высотной по ясности, т. е. свой поясной ряд, характеризуемый числом поясов, последовательностью их расположения, высотными границами. С приближением к экватору возможное число поясов увеличивается, структура поясного ряда изменяется, вертикальные пределы одних и тех же поясов смещаются вверх. Эти закономерности удобно проследить на примере какого-либо меридионального хребта, пересекающего различные ландшафтные зоны, каким является, в частности, Уральский хребет (рис. 18).
гКотюкоЙсшй гЯмантау
г.Пайер
себ.
тойго
\ среднее
и
южноа
тойга
|/кк?дкш7[
/ксостепь
\ стели
55'
1200 • 1000 -800 -,600 -100 •
г. Народная
Рнс. 18. Схема высотной поясности западного склона Уральского хребта: / — гольцы, 2 — горная тундра, 3 — горные березняки и луга, 4 — горная лесотундра и редколесье, 5 — горная темнохвойная тайга, б — горная светло-хвойная тайга, 7 — горная подтайга, $ — горные широколиственные леса, 9— горная лесостепь
В орографически более сложных горных системах, расположенных на стыке различных ландшафтных зон, наблюдается более пестрая картина, но и в таких случаях всегда можно установить несколько типичных спектров высотной поясности, которые соответствуют тем или иным ландшафтным зонам. Примером может служить Кавказ, где выделяется 6 — 7 основных (зональных) высотнопоясных рядов.
В каждом физико-географическом секторе высотная поясность имеет свои особенности, зависящие от степени континентальное™ климата, интенсивности и режима увлажнения. Пояс альпийских
лугов, например, присущ приокеаническим секторам и не развит в континентальных, где его замещает горная тундра. Горностепной пояс, напротив, развит только в континентальных секторах. Каждому сектору свойствен специфический полный спектр поясов, который можно наблюдать в низких широтах. По мере перемещения в более высокие широты из этого спектра последовательно выпадают нижние пояса и вертикальные рубежи поясов постепенно снижаются. Так, в южной части Сихотэ-Алиня, расположенной в дальневосточной широколиственнолесной зоне, высотный спектр представлен поясами широколиственных лесов (до 500 м), смешанных кедрово-широколиственных лесов (до 800 — 900 м), горной темнохвоинои тайги (до 1300 — 1500 м); на самых высоких вершинах (не достигающих 2000 м) намечаются фрагменты поясов редколесья из каменной березы, стлаников и горных тундр. Но уже в средней части хребта (на восточном склоне у 47° с. ш.) нижний пояс выклинивается и высотный ряд начинается с пояса смешанных лесов, а в северной части Сихотэ-Алиня роль основания высотно-поясного ряда переходит к горной темнохвоинои тайге. На Камчатке выпадают все три перечисленных пояса и «первый этаж» образует пояс каменноберезняков; еще далее на север к самому основанию гор спускается пояс стлаников, который в зоне широколиственных лесов соответствует высокогорному ярусу. Если теперь проследить смену структур высотной поясности вдоль какой-либо одной зоны, то окажется, что зональный тип поясности представлен различными секторными вариантами, которые отличаются главным образом не числом поясов, а их характером. Так, в пределах всех горных ландшафтов, относящихся к таежному типу поясности, общая схема поясного ряда единообразна, но в каждом поясе обнаруживаются специфические секторные черты. Нижний, горнотаежный пояс на западе и на востоке евразиатской тайги представлен темнохвойными лесами, а в Восточной Сибири светлохвойными (лиственничными). В поясе редколесий и стлаников на западе растут угнетенные формы темнохвойных деревьев и березовые криволесья, в Восточной Сибири — лиственничные редколесья и кедровый стланик, а на Дальнем Востоке — каменноберезняки, сменяющиеся выше кедровником и ольховником. Верхний ярус повсеместно образован горными тундрами и гольцами.
Наконец, описанные зонально-секторные закономерности размещения высотно-поясных рядов сильно усложняются орографией. Само собой разумеется, что полнота развития присущего данной зоне и данному сектору «спектра» высотных поясов зависит от высоты гор: в низких и средневысотных горах верхние члены высотнопоясного ряда могут отсутствовать.
Наряду с абсолютной высотой важнейшим фактором ландшафтной дифференциации гор служит экспозиция склонов, связанная с общим простиранием горного поднятия. Различаются два типа экспозиции — солярная, или инсоляционная, и ветровая, или цирку-
ляционная. Первая означает ориентировку склонов по отношению к странам света (и соответственно к солнечному освещению), вторая — по отношению к воздушным потокам.
От солярной экспозиции зависит тепловой, а также водный режим склонов. Южные склоны прогреваются сильнее, чем северные, испарение на них протекает более интенсивно, следовательно, при прочих равных условиях они должны быть суше. На южных склонах границы высотных поясов обычно сдвинуты вверх по сравнению с северными. Контраст между противоположными солярными экспозициями особенно хорошо заметен в горах, расположенных на стыке ландшафтных зон. Так, на юге Забайкалья северные склоны (сивера) часто покрыты лесом, тогда как южные (солнопеки) заняты степью. Влияние солярной экспозиции в умеренных широтах сказывается сильнее, чем в полярных и тропических. В высоких широтах во время полярного дня почти равномерно освещаются склоны всех экспозиций, в низких широтах Солнце стоит настолько высоко над горизонтом, что различия в инсоляции склонов разных экспозиций сглаживаются. Ветровая экспозиция играет двоякую роль. Она может существенно обострять контрасты в термическом режиме противоположных склонов, усиливая эффект солярной экспозиции. Такая ситуация характерна для хребтов, простирающихся с запада на восток (Альпы, Крымские горы, Большой Кавказ, горы Средней Азии) . Северные склоны таких хребтов подвергаются воздействию холодных воздушных масс, тогда как южные защищены от них в большей или меньшей степени. Не случайно подобные горные поднятия служат важными климаторазделами и часто их гребни образуют границы между широтными ландшафтными зонами.
Вторая сторона воздействия ветровой экспозиции на климат и ландшафты склонов связана с ориентировкой последних по отношению к источникам влаги, т. е. к путям переноса влажных воздушных масс и траекториям циклонов. В поясе западного переноса основную массу осадков получают западные склоны, в муссонном секторе — восточные. В горах Алайской системы наибольшее количество осадков выпадает на южных и юго-западных склонах передовых хребтов (главным образом Гиссарского) за счет циклонов иранского полярного фронта при перемещении последнего весной с юга на север.
Подветренные склоны гор, лежащие в барьерной, или дождевой, тени, часто подверженные влиянию фенов, как правило, значительно суше, чем наветренные. В условиях сухого климата эффект экспозиции особенно значителен, причем наибольший контраст наблюдается на высотах, соответствующих поясу максимальных осадков — в силу того, что он хорошо выражен лишь на одном (наветренном) склоне. В Северном Тянь-Шане этот пояс лежит приблизительно между 1500 — 3000 м над уровнем моря, и в его пределах на северных и западных склонах появляются темнохвойные леса, которые на противо-
положных экспозициях отсутствуют. Книзу и кверху различия в степени увлажнения наветренных и подветренных склонов сглаживаются, но не исчезают, что находит свое отражение, в частности, в положении границ высотных поясов. В Тянь-Шане, например, экспозиционные различия в высоте снеговой границы достигают 800 — 1000 м.
Если хребты широтного или субширотного простирания подчеркивают и усиливают зональные контрасты, то меридиональные поднятия, такие, как Уральский хребет или горы Тихоокеанского кольца, нередко формируют рубежи физико-географических секторов. Таким образом, контрастное распределение зональных типов высотной поясности и их секторных вариантов в значительной степени подчиняется общему плану орографического строения суши. Так, Уральские горы разделяют Восточно-Европейский умеренно-континентальный и Западно-Сибирский типичный континентальный секторы; соответственно на западном макросклоне хребта развита высотная поясность, типичная для первого сектора, а на восточном — для второго. В частности, там, где Урал пересекает лесостепную зону, на западном склоне появляются пояса широколиственных и темнохвоиных лесов, На восточном же склоне эти пояса выпадают.
Сложное сплетение различных высотно-поясных рядов наблюдается в крупных горных поднятиях, расположенных на стыках различных зон и секторов, например на Кавказе, в Алтайско-Саянской горной стране и др. Дополнительными факторами разнообразия и пестроты высотнопоясной дифференциации служат другие орографические особенности горных систем. В сложных системах, состоящих из ряда параллельных хребтов, внешние хребты находятся в более благоприятных условиях увлажнения, чем внутренние. Замкнутые внутригорные депрессии характеризуются более сухим и континентальным климатом и более аридным характером высотно-поясного спектра, чем горные склоны. В условиях крайне континентального климата с частой повторяемостью антициклонального состояния атмосферы и температурных инверсий во внутригорных котловинах может возникнуть инверсия горных поясов, т. е. обратная последовательность их смены по высоте. В некоторых таежных котловинах Восточной Сибири днище и прилегающие склоны заняты комплексами тундрового или лесотундрового типа, а выше появляется пояс горной тайги.
Итак, влияние высотной поясности на ландшафтную дифференциацию гор тесно переплетается с действием ряда других факторов. Особо следует подчеркнуть, что хотя высотная поясность по своей природе азональна (поскольку ее предпосылкой служат тектонические движения, создающие горы), свои конкретные формы она приобретает под влиянием широтной зональности и секторности, и вне этого влияния рассматривать ее нельзя.
85