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 почвогрунты 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, рассмотренным в главе 2. В табл. 5 приведены величины основных элементов водного баланса для некоторых типов ландшафтов, а рис. 39 представляет собой пример схематической модели влагооборота в ландшафте.

По данным табл. 5 можно судить о соотношениях внутренних и внешних потоков влаги и интенсивности внутреннего влагооборота. 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

169

Таблица 5. Основные элементы водного баланса типичных ландшафтов в различных зонах (средние годовые показатели)

Ландшафты	Осадки, мм	Испа­рение, мм	Сток, мм	Коэффи­циент стока
Тундровые восточноевропейские	500	200	300	0,60
Северотаежные восточноевропейские	600	300	300	0,50
Среднетаежные восточноевропейские	650	350	300	0,45
Южнотаежные восточноевропейские	675	400	275	0,40
Подтаежные восточноевропейские	700	450	250	0,35
Подтаежные западносибирские	550	475	75	0,15
Широколиственнолесные западноевропейские	750	525	225	0,30
[Пироколиственнолесные восточноевропейские	650	520	130	0,20
Лесостепные восточноевропейские	600	510	90	0,15
Лесостепные западносибирские	425	410	15	0,04
Степные северные восточноевропейские	550	480	70	0,12
Полупустынные казахстанские	250	245	5	0,02
Пустынные туранские	150	150	(1	(0,01
Субтропические влажные лесные восточно-азиатские	1600	800	800	0,50
Пустынные тропические североафриканские	(10	(10	(1	(0,01
Саванновые опустыненные североафриканские	250	240	10	0,04
Саванновые типичные североафриканские	750	675	75	0,10
Саванновые влажные североафриканские	1200	960	240	0,20
Влажные экваториальные центрально-африканские	1800	1200	600	0,35
Влажные экваториальные амазонские	2500	1250	1250	0,50

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. Как следует из табл. 5, 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.

170

Рис. 39. Схема влагооборота в широколиственном лесу (в мм)

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 (табл. 6).

Однако главное звено биологического влагооборота — транспирация. На единицу продуцируемой фитомассы (в сухой массе) расходуется в среднем около 400 мае. 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 (табл. 7), а в экстрааридном она минимальна (хотя доля осадков, расходу-

Таблица 6. Влияние леса на атмосферные осадки

Типы лесов	Годовые осадки, мм	Пропускается через крону			Стекает по стволам			задерживается кронами и испаряется
		мм	%	мм		%	мм		%
Еловый (Западная Европа)	1216	893	73	9		1	314		26
Буковый (Западная Европа)	1216	922	76	201		16	93		8
Тиковый (Индостан)	-	-	73	-		6	-		21
Сухой субэкваториальный	1200	960	80	20		1,5	220		18,5
Экваториальный (Кот-д'Ивуар)	1800 1950	1500 1615	77— 90	15		1	170 425		10— 22
Экваториальный (Малайзия)	2500	2000 2050	80— 82				450 500		18— 20

Таблица?. Интенсивность транспирации в различных ландшафтах

Типы сообществ	Годовые осадки, мм	Годовая транспира-ция, мм	Доля тран-спирируемых осадков, %
Альпийский луг (Австрия)	1100	50	5
Альпийские кустарниковые пустоши (Центральные Альпы)	870	100 — 200	11—23
У1охово-лишайниковая тундра (Сибирь)	500	80— 100	16 — 20
Северная тайга	525	290	55
Буковый лес (Дания)	840	522	62
Цубрава (Восточная Европа)	589	421	71
Луговая степь (Восточная Европа)	400	200 — 320	50 — 80
Степь	430 — 500	200	40 — 46
Маквис (Восточное Средиземноморье)	650	500	77
Чаппараль (Калифорния)	500 — 600	400 — 500	80 — 83
Сухой субэкваториальный лес (Центральная Африка, Шаба)	1200	850	71
Дождевой тропический лес (Кения)	1950	1570	80
Влажный экваториальный лес (Кот-д'Ивуар)	1800 — 1950	975— 1000	51—54
Влажный экваториальный лес (Малайзия)	2500	1350	54
Камышовые и тростниковые заросли (Центральная Европа)	800	1300— 1600	160— 190
Сырой луг (Австрия)	860	1160	135

емых 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

172

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.