3. Энергообмен ландшафта и интенсивность функционирования.

Функционирование геосистем сопровождается поглощени­ем, преобразованием, накоплением и высвобождением энергии.

Первичные потоки энергии поступают в ландшафт извне. Важнейший из них солнечная энергия Солнца. Она наиболее эффективна, т.к. способна превращаться в различные виды энер­гии, прежде всего в тепловую, а также в химическую и механи­ческую. За счет солнечной энергии осуществляются внутренние обменные процессы, включая влагооборот и биологический кру­гооборот.

Поток суммарной радиации к поверхности суши составляет в среднем около 5600 МДж/м в год, а радиационный баланс примерно 2100 МДж/м в год. С потоком солнечной радиации связана пространственная и временная упорядоченность вещест­венного метаболизма в ландшафтах. Обеспеченность солнечной энергией определяет интенсивность функционирования ланд­шафта. На земной поверхности электромагнитное излучение Солнца в основном превращается в тепловую энергию, а затем в виде тепла уходит в космос.

Преобразование приходящей солнечной радиации начинает­ся с отражения части ее от земной поверхности. Потери радиа­ции па отражение широко колеблются в зависимости от характе­ра поверхности ландшафта.

Так, альбедо свежевыпавшего снега составляет 0,80- 0,95, тающего снега - 0,30 - 0.60, песков - 0,20 - 0,40, хвойного леса -0,10- 0,15. В результате наибольшую часть суммарной радиа­ции теряют приполярные ландшафты (около 87%), затем тунд­ровые (80%), а также пустынные и таежные (65%). Наименьшие потери радиации характерны для экваториальных лесов (Шубаев).

Подавляющая часть тепла, поглощаемого землей, затрачива­ется на испарение и на турбулентную отдачу тепла в атмосферу (влагооборот и нагревание воздуха). Соотношение двух частей различается по ландшафтам. В гумидных ландшафтах большая часть тепла расходуется на влагооборот, в аридных - на турбу­лентный поток тепла в атмосферу.

На другие тепловые потоки в ландшафте расходуется лишь небольшая часть радиационного баланса. Тем не менее эти пото­ки имеют существенное значение для функционирования ланд­шафта.

Теплообмен земной поверхности с почвой и грунтами. Он имеет циклический характер: в теплое время тепловой поток на­правлен от поверхности к почве, в холодное время - наоборот и в среднем за год оба этих потока компенсируются. Интенсив­ность этого теплообмена наибольшая в континентальных ланд­шафтах. Кроме того, величина теплообмена зависит от влажно­сти и литологического состава почво-грунтов, а также от растительного покрова.

В высоких и умеренных широтах некоторая часть тепла (око­ло 5%) расходуется на таяние снега, льда, сезонной мерзлоты.

В трансформации солнечной энергии важнейшая роль при­надлежит биоте. При фотосинтезе растения используют так на­зываемую фотосинтетически активную радиацию (ФАР) - часть солнечного излучения в диапазоне волн от 0,4 до 0,7 мкм. В среднем при фотосинтезе используется 1,5% радиационного ба­ланса. Наиболее высокий коэффициент использования ФАР на­блюдается при максимальной теплообеспеченности в сочетании с оптимальным соотношением тепла и влаги, т.е. на экваторе. В процессе дыхания живых организмов и разложения органического вещества энергия, использованная при фотосинтезе, снова превращается в тепло и затем рассеивается. Биологически связываемая энергия Солнца может накапливаться, причем в огромных количествах, в виде мертвой органической массы. Результатом этого процесса являются месторождения органических полезных ископаемых. Преобразование энергии может служить одним из показателей интенсивности функционирования ландшафта. Сравнивая ландшафты по отдельным частным показателям функционирования (трансформация солнечной энергии, влагооборот, биологический круговорот и т.д.), мы находим между ними опреде­ленное соответствие, отсюда интенсивность функционирования тем выше, чем интенсивнее в нем внутренний оборот вещества и энергии и связанная с ними биологическая продуктивность.

Рис 1. Пирамида энергий для Сильвер-Спрингс в ккал/м² год (по Ю. Одуму)

(заштрихованные части прямоугольника и цифры в скобках – энергия, аккумулированная в биомассе):P – продуценты, Н – травоядные, С- плотоядные, ТС хищные рыбы, D- деструктор