Природные зоны умеренного пояса Северной Америки

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»

Геолого-географический факультет

Кафедра экологии

Природные зоны умеренного пояса Северной Америки

Курсовая работа

Исполнитель

студентка группы ГЭ -21 __________ Ю.Ю. Беломутова

Научный руководитель

зав. кафедрой экологии,

канд. биол. наук, доцент __________ О.В. Ковалева

Гомель 2013



Содержание

Введение.

1. Зона тайги

2. Зона смешанных и широколиственных лесов.

3. Зона степей и лесостепей.

4. Экологические проблемы умеренного пояса Северной Америки

Заключение

Список использованных источников



Введение

Северная Америка лежит в западном полушарии. По величине территории 24,2 млн км2 (с островами). Она уступает Евразии и Африке. Северная Америка лежит в субарктическом, северном, умеренном и субтропическом поясах.

Берега материка омывают воды трех океанов (Тихий, Атлантический, Северный ледовитый). На юге он соединён узким Панамским перешейком с Южной Америкой, через который вначале 20 века прорыт судоходный морской канал. От Евразии Северную Америку отделяет узкий Берингов пролив. В прошлом на месте пролива был перешеек, соединявший Северную Америку с Евразией, что определило сходство растительного и животного мира этих материков.

На севере материка природные зоны протягиваются полосами с запада на восток, в то время как в средней и южной частях они вытянуты с севера на юг. Поэтому на севере континента зоны вытянуты в широтном направлении, а в центральной части они имеют расположение близкое к меридиональному.

Наибольшим разнообразием в Северной Америке отличаются природные зоны умеренного пояса. Это связано в первую очередь со значительными размерами данного пояса (более 2/3 площади материка) и с большими климатическими различиями в его разных частях. В нем выделяются природные зоны.

Тайга простирается к югу от лесотундры. Растительность представлена хвойными лесами из черной и белой ели, бальзамической пихты, американской лиственницы, туи. На более сухих местах произрастают леса из сосны белой, сосны Банкса и красной сосны. В зоне тайги типичны подзолистые почвы, а на низменных территориях крупными участками встречаются болотные почвы. Тайга обладает разнообразным животным миром. Здесь много крупных копытных. Это олень вапити, американский лось с огромными пальмовидными рогами, лесной олень, а в горной тайге - снежная коза и толсторогий баран. Много хищников - куница, волк, канадская рысь, горностай, росомаха, лисица. Встречаются бурый и черный американский медведь, а также пума (или кугуар), серая и красная белка, бурундук. В реках много бобров, выдр и мускусных крыс (ондатр). Разнообразны лесные птицы (клесты, славки).

Природные зоны смешанных и широколиственных лесов. Занимают территорию, прилегающую к Великим озерам, а также значительную часть Аппалачей. В умеренном мягком довольно влажном климате создаются благоприятные условия для развития разнообразной растительности. На севере в смешанных лесах наряду с типичными представителями тайги широко распространены лиственные породы. Кроме кленов, из лиственных пород встречаются американские виды вяза, бука, липы, дуба, березы. Почвы в смешанных лесах дерново-подзолистые. В Аппалачских горах господствуют широколиственные леса. Они отличаются исключительным разнообразием видов. Основными породами являются различные виды дуба, каштана, бука, дерево гикори, листопадная магнолия, желтый тополь, черный орех, тюльпанное дерево. В широколиственном лесу опадающая в обилии листва деревьев при разложении дает много органических веществ. Поэтому здесь сформировались плодородные бурые лесные почвы. Это явилось одной из причин (наряду с ценностью древесины) активной вырубки Аппалачских лесов под пашни. Богат животный мир этих лесов. Здесь живут виргинский олень, серая лисица, рысь, черный медведь барибал, древесный дикобраз, американская норка, ласка, барсук, енот. Эндемичны белки-летяги, скунсы (или вонючки), а также единственные в Северной Америке сумчатые - опоссумы. Разнообразны птицы, много змей, пресноводных черепах и земноводных.

Природные зоны лесостепей и степей в основном расположены в центре материка. Для лесостепей характерны суровые и сухие зимы. За год выпадает около 400 мм осадков. В зоне чередуются небольшие осиновые и березовые рощи и злаковые луга. Основные типы почв - серые лесные на севере и лугово-черноземные на юге. Западную часть Центральных равнин занимает зона прерий. Они образуют переходную зону между зонами широколиственных лесов и степей. По сравнению с лесостепями, зона прерий получает значительно больше тепла и осадков (800 мм). В этих условиях бурно развиваются высокие (до 1,5-2 м) травы. Много цветковых растений - астр, флоксов и др. Обилие тепла и влаги, богатый растительный покров, который ежегодно отмирает, обусловили формирование в прерии плодородных черноземовидных почв. В настоящее время прерии практически полностью распаханы. Природная зона степей простирается с севера на юг у восточных предгорий Кордильер и занимает Великие равнины. В степях выпадает меньше осадков, чем в прериях (400-550 мм), их количество уменьшается при движении на запад. Почвы степей изменяются от черноземов на востоке зоны к каштановым и серо-коричневым на западе. Ландшафты степей сильно изменены деятельностью человека. Они используются под выпас скота, а в местах, где возможно орошение, распаханы. Животный мир лесостепей, прерий и степей похож. Крупнейшим млекопитающим и своеобразным символом бескрайних равнин Северной Америки является бизон, родственник нашего зубра. Еще один типичный представитель копытных антилопа - вилорог. Очень много грызунов (луговые собачки, суслики, сурки, мешетчатые прыгуны). Наиболее встречающимся хищником является степной волк - койот. Много птиц (луговой тетерев, куропатка, индюковый гриф), пресмыкающихся (ящерицы, черепахи, ядовитые гремучие змеи). В Миссисипи и ее притоках водится редкий вид крокодилов - аллигатор.



1. Зона тайги

Огромные территории в Северной Америке охватывает зона тайги умеренного пояса на подзолистых почвах. Занимает побережье Тихого океана примерно от 61 до 42 ° с.ш., переходит на нижние части склонов Кордильер и к востоку от них выходит на равнину. К востоку от Кордильер южная граница хвойных лесов резко поднимается на север до 54 - 55 ° с.ш., а затем спускается к югу до Великих озер и низовьев реки Св. Лаврентия. На обширной территории от побережья Лабрадора до восточных склонов гор Аляски [13].

Климат суровый с сильными ветрами, снежный покров держится от семи до девяти месяцев, длинная полярная ночь сменяется коротким и влажным летом (летние температуры не превышают 10 °C). Осадков выпадает немного 200-400 мм, в основном в твердом виде, но и они не успевают испарится, и для тундры характерно избыточное увлажнение, обилие озер и болот, чему способствует и повсеместно распространенная вечная мерзлота.. Почвы в тайге подзолистые и мерзлотно-таежные.

Для тайги вообще и для американской в частности характерно значительное участие хвойных и мелколиственных пород. Широколиственные деревья почти отсутствуют, а для хвойного леса характерно большое однообразие видового состава[1].

Однако для американской тайги типична существенная примесь лиственных пород даже в северных подзонах. По общему видовому разнообразию эти леса превосходят тайгу Евразии. Особенно богаты темнохвойные леса Тихоокеанского гористого побережья с мягким климатом, не испытавшим в прошлом резких похолоданий и катастрофических оледенений. Севернее их распространены лиственничники, сходные с аналогичными группировками Восточной Сибири. Большое сходство с тайгой Евразии имеют и хвойно-мелколиственные северотаежные комплексы восточной части материка.

Наиболее богатые и древние темнохвойные леса (рисунок 1) (частично горные) южной тайги Тихоокеанского побережья состоят из множества видов елей, пихт и сосен. Вообще из 50 видов ели 40 свойственно Северной Америке, из 40 видов пихт - 30, из 100 видов сосен - около 80.

Рисунок 1 - Темнохвойный лес тайги [18]

Именно западный район характеризуется максимальным разнообразием елей и пихт. Для ареалов основных лесообразующих пород запада характерна вытянутость по долготе, причем на юге (Калифорния) большая часть их произрастает высоко в горах, а севернее спускается и на равнину. Четко выражена флористическая и фаунистическая связь американских темнохвойных (и хвойно-широколиственных) лесов с горными и даже субтропическими лесами Восточной Азии. Например, виды туи, тсуги, псевдотсуги, торреи свойственны этим двум удалённым областям суши.

Наибольшее распространение в восточном таежном районе имеют такие виды, как ель ситхинская, тополь бальзамический, дугласова пихта, складчатая туя, тсуга, бумажная береза. Все эти породы, а также представленные на Аляске леса из лиственницы доходят до границы леса.

Леса Тихоокеанского побережья часто образуют густые и высокоствольные сообщества с большими запасами биомассы. Они же отличаются наибольшей (особенно ближе к югу) продуктивностью. Нередки полидоминантные насаждения с двумя древесными ярусами, с выраженным кустарниковым подлеском, с высокотравными полянами. Отдельные экземпляры дугласовой пихты достигают в высоту 75 м при диаметре ствола до 2 м. Туя складчатая достигает в высоту 60 м. Высота мамонтовых деревьев возрастом в несколько тысяч лет превышает 100 м и толщине 15-18 м.

Восточный сектор американской тайги, как и самый север ее, уже во многом похожи на северные леса Евразии. Из хвойных пород здесь доминируют канадская, или белая, ель и американская лиственница, ель черная. Мелколиственные породы представлены бумажной березой и американской осиной, американская лиственница, как и близкая к ней аляскинская, систематически и внешне сходны с даурской лиственницей Сибири. Черная ель приурочена к наиболее влажным участкам, она часто образует сфагновые ельники. Кроме указанных пород часто встречается бальзамическая пихта, на песчаных почвах растут сосняки из сосны Банкса. Типично американские группы представлены канадской тсугой и восточной туей. Из мелколиственных пород характерны различные ивы, ольха. Заметим, что серая ольха свойственна как Евразии, так и Америке. Канадская ель занимает первое место среди всех видов деревьев по той доле, которую она составляет в производстве бумаги [2].

Животный мир, как и растительный, наиболее богат в западном тихоокеанском секторе американской тайги. Здесь значителен процент древних видов, часть из них близка к некоторым животным Восточной Азии. В общем биогеографически таежные зоны Америки и Евразии существенно ближе, нежели более южные зоны этих материков, поэтому большинство особенностей животного мира, которые перечисляются ниже, применимы ко всей тайге северного полушария.

Почвенный ярус животного населения сосредоточен в самых верхних горизонтах и в хвойной подстилке. Здесь доминируют дождевые черви, мелкие членистоногие - панцирные клещи и коллемболы, личинки некоторых двукрылых (типулиды, бибиониды, галлицы) и жуков (долгоносики, щелкуны лесных видов). Настоящих почвообитающих позвоночных (кротов) мало, но кормящиеся в подстилке землеройки-бурозубки относятся к одной из самых многочисленных групп зверей. Такие зверьки, как белки (несколько видов), бурундуки (также несколько видов), лесные полевки (например, общая с евроазиатской тайгой красная полевка), потребляют разнообразные корма, в том числе и семена хвойных деревьев. Однако их численность чаще всего изменяется в соответствии с урожаем или неурожаем именно этого корма, иногда чуть ли не единственного в зимнее время или ранней весной. В еще большей степени связаны с урожаем шишек клесты (общие с Евразией клесты - еловики и белокрылые). Семена, ягоды и почки - основа питания также щура, который распространен там же, где и клёст. Чрезвычайно характерная таежная группа птиц - тетеревиные, свойственные только Северной Америке и Евразии. Эти оседлые в основном животные холодную часть года питаются различными частями древесных растений: сережками, почками, хвоей. Житель темнохвойных лесов канадская дикуша - близкий родственник дальневосточной дикуши, связанной с лесами из белокорой пихты и аянской ели. Близкородственны и рябчики таежной зоны обоих материков. Другие лесные птицы в основном мелкие насекомоядные виды (синицы, гаички, пищухи, Корольки). Они ведут оседлый или кочевой в зимнее время образ жизни и не покидают заснеженных лесов. Летом к ним присоединяются перелетные мелкие насекомоядные птицы. Одними из самых массовых будут виды древесниц, или американских славок, заменяющих в Америке пеночек из семейства славковых.

Из крупных зверей характерным жителем тайги следует считать лося; проникают сюда из более южных лесов также белохвостый олень и вапити. Наоборот, из тундры и лесотундры проникают карибу, или американские северные олени (как и лось, это общий с Евразией вид). Такую же общность можно видеть на примере волков, бурых медведей, лисиц, росомах, очень близки также бобры, соболи и ряд других животных.

По запасам биомассы и продуктивности наиболее южные горнотаежные варианты лесов западного побережья континента не уступают широколиственным лесам. Однако основные среднетаежные и северотаежные леса имеют запасы сухой фитомассы от 300 т/га на юге до 50 т/га на севере, в редколесьях и лесотундре. В соответствии с этим годовая чистая первичная продукция будет изменяться от 100 до 40 ц/га [4].

2. Зона смешанных и широколиственных лесов

В восточной части материка хвойные леса постепенно переходят в смешанные и широколиственные, распространенные в области Великих озер и в бассейне реки Св. Лаврентия.

В смешанных лесах Северной Америки вместе с хвойными растет много широколиственных деревьев. Из хвойных наиболее характерны белая, или веймутова, сосна (Pinus strobus), достигающая 50 м высоты, красная сосна (Pinus resinosa) и восточный хемлок (Tsuga canadensis). Из лиственных широко распространены желтая береза (Betula lutea) с твердой желтоватой древесиной, сахарный клен (Acer saccharum) - национальный символ Канады (рисунок 2), американский ясень (Fraxinus americana), американский вяз (Ulmus americana), бук, липа (Tilia americana). Леса эти растут на серых лесных и дерново-подзолистых почвах, более плодородных, чем почвы тайги.



Рисунок 2 - Сахарный клен (Acer saccharum) [18]

Серые лесные почвы, сформированные во внутриконтинентальных района. Почвы промачиваются осадками на большую глубину, но так как грунтовые воды в этой зоне залегают глубоко, то промывной водный режим здесь не характерен, лишь в наиболее увлажненных районах происходит сплошное промачивание почвенной толщи до грунтовых вод.

Подзолистые почвы - почвы широколиственных и смешанных лесов. формируются в условиях континентального и умеренно-континентального климата при избыточном увлажнении и постоянном промыве просачивающимися водами, содержат мало гумуса (1-4 %), малоплодородны, требуют внесения удобрений. Хорошо выражен подзолистый горизонт (A-2), из которого вымываются частички гумуса, глинистые частицы, оксиды железа и др., которые откладываются в нижнем, иллювиальном горизонте, плотном, бурого цвета. В смешанных лесах, где в лесной подстилке больше трав, гумусовый горизонт развит лучше (дерново-подзолистые почвы).

Климат смешанных лесов характеризуется более теплым и продолжительным летом (средняя температура июля от 16 до 24 °С) и более теплой зимой (средняя температура января от 0 до минус 16 °С) по сравнению с зоной таежных лесов. Ежегодное количество осадков - от 500 до 1000 мм. Количество осадков везде превышает испарение, что обуславливает хорошо выраженный промывной водный режим [8].

Характерной чертой смешанных лесов является более или менее развитый травяной покров. Биомасса смешанных лесов больше, чем в тайге, и составляет 2000-3000 ц/га. Масса опада также превышает биомассу таежных лесов, но благодаря более интенсивной микробиологической деятельности процессы разрушения мертвого органического вещества идут более энергично, поэтому в смешанных лесах подстилка имеет меньшую мощность, чем в тайге, и больше разложена.

Животный мир североамериканских смешанных и широколиственных лесов очень похож на таёжную фауну. Однако в этих лесах встречаются такие животные, которых нет в таёжных лесах. Например, в дикой фауне лиственных лесов водятся чёрный медведь - барибал. Такое же животное встречается и в таёжных лесах. А вот в дикой фауне тайги водятся американский барсук, норки, еноты, волки, скунсы; такие же животные водятся и в лиственных лесах. Символом североамериканских широколиственных лесов является - Виргинский олень (Odocoileus virginianus) (рисунок 3), который является родственником благородного оленя живущего в Европе. Виргинский (белохвостый) олень - это красивое животное с огромными ветвистыми рогами, питается побегами различных деревьев, а также поедает молодые посевы, что делает его нежелательным соседом населённых пунктов. Раньше виргинские олени очень ценились в хозяйстве человека, однако, в связи с браконьерством численность их сократилась.

лес тайга северный америка



Рисунок 3 - Виргинский олень (Odocoileus virginianus) [18]

В естественных местообитаниях охота на них запрещена, охотиться на них можно только в заповедниках на юго-востоке Канады. В лесах водится ещё один типичный представитель данной фауны - это опоссум (Didelphis marsupialis) или сумчатая крыса. В водоёмах данной области встречаются такие пресмыкающиеся как миссисипская аллигаторовая черепаха и миссисипский аллигатор. Среди земноводных встречается лягушка-бык, которая имеет длину около 20 см. Североамериканские широколиственные леса очень богаты птицами. К типичным представителям этой североамериканской флоры принадлежат дикие индейки и вилохвостый лунь. Здесь также встречаются некоторые виды колибри, но это не собственники леса, они проникают сюда из южной части континента, из Неотропической области [11].

Смешанные леса издавна подвергались сильному истреблению и сохранились сейчас преимущественно в верхних частях склонов Аппалачей. Они страдают в равной степени и от вырубок, и от пожаров.

Пояс широколиственных лесов Северной Америки протянулся вдоль Атлантического побережья в меридиональном направлении. Такая протяженность, вызванная в первую очередь достаточным увлажнением и мягкой зимой, приводит к ряду особенностей биогеографического характера.

К югу от смешанных лесов в восточной части материка появляются широколиственные, так называемые аппалачские леса, представляющие собой один из наиболее замечательных типов растительности Северной Америки. В прошлом широколиственные леса распространялись почти на всю Аппалачскую горную систему и на равнины к востоку от нее и к югу от Великих озер. Они растут в условиях мягкого влажного климата на серых лесных почвах, богатых окислами железа [3].

В аппалачских лесах преобладают широколиственные виды деревьев, общие с некоторыми европейскими или восточноазиатскими родами, и встречаются также многие древние реликтовые эндемичные виды. По видовому составу аппалачские леса - одни из богатейших на Земле. Больше всего в них американских видов дубов (Quercus macrocarpa, Q. alba и др.), вместе с ними распространены каштан (Castanea dentata), бук (Fagus grandifolia), ясень, липа, платан (Platanus occidentalis). Преобладают высокие деревья с мощной раскидистой кроной, часто обвитые вьющимися растениями - виноградом или плющом. В южной части зоны встречаются такие древние теплолюбивые виды, как гикори (Carya alba), магнолия (Magnolia acuminata), тюльпанное дерево (Liriodendron tulipifera) и ликвидамбар (Liquidambar orientalis).

В своем первобытном виде аппалачский лес не сохранился. Он сильно пострадал от вырубок и расчистки под пашню, сильно изменены: лесная растительность либо полностью уничтожена, либо заменена вторичной растительностью.Даже там, где леса еще существуют, видовой состав их очень изменен.

Среди почв, сформированных в этих ландшафтах, выделяются два типа:

1 Серые лесные почвы, сформированные во внутриконтинентальных районах. Растительность, под которой сформировались серые лесные почвы, представлена преимущественно широколиственными лесами с богатым травяным покровом.

Масса опада этих лесов значительно превышает массу опада таежных лесов и составляет 70-90 ц/га.

Опад богат зольными элементами, особенно кальцием. Почвообразующими породами служат преимущественно покровные лессовидные суглинки. Благоприятные климатические условия обуславливают развитие почвенной фауны и микробного населения. В результате их деятельности происходит более энергичное преобразование растительных остатков, чем в дерново-подзолистых почвах. Это обуславливает более мощный гумусовый горизонт. Однако часть опада все-таки не разрушается, а накапливается в лесной подстилке, мощность которой меньше, чем мощность подстилки в дерново-подзолистых почвах.

Тип серых лесных почв разделяется на три подтипа - светло-серых, серых и темно-серых, названия которых связаны с интенсивностью окраски гумусового горизонта. С потемнением гумусового горизонта несколько увеличивается мощность гумусового горизонта и уменьшается степень выраженности вымывания этих почв. Элювиальный горизонт А2 есть только у светло-серых и серых лесных почв, у темно-серых его нет, хотя нижняя часть гумусового горизонта А1 имеет белесоватый оттенок. Образование подтипов серых лесных почв обусловлено биоклиматическими условиями, поэтому светло-серые лесные почвы тяготеют к северным районам полосы серых почв, серые - к срединным, а темно-серые - к южным.

Серые лесные почвы значительно плодороднее дерново-подзолистых, они благоприятны для выращивания зерновых, кормовых, садово-огородных и некоторых технических культур. Основной недостаток - сильно сниженное плодородие в результате многовекового их использования и значительное разрушение в результате эрозии.

2 Бурые лесные почвы образовались на территориях с мягким и влажным океанического климатом, в Северной Америке - приатлантическая часть континента.

Годовое количество осадков значительно (600-650 мм), однако большая их часть выпадает летом, поэтому промывной режим действует на протяжении коротких промежутков времени. В то же время мягкие климатические условия и значительное атмосферное увлажнение активизируют процессы преобразования органического вещества. Значительную массу опада перерабатывают и перемешивают многочисленные беспозвоночные, способствуя образованию гумусового горизонта. При разрушении гумусовых веществ начинается медленное перемещение глинистых частиц в горизонт вмывания.

Профиль бурых лесных почв характеризуется слабо дифференцированным и маломощным не очень темным гумусовым горизонтом.

Содержание гумуса в бурых почвах довольно высокое - 4-6 % и более. В верхней части почвенного профиля реакция этих почв близка к нейтральной (рН = 6,6-6,8). К нижней части переходного горизонта В реакция становится слабо щелочной (рН = 7,8).

При большом количестве вносимых удобрений и рациональной агротехнике эти почвы дают очень высокие урожаи различных сельскохозяйственных культур, в частности, самые высокие урожаи зерновых культур получают именно на этих почвах.

Животный мир широколиственных умеренных и хвойно-широколиственных субтропических лесов Северной Америки имеет те же особенности, что и растительный мир, богатое видовое разнообразие с включением древних элементов, южное влияние даже у северных границ зоны (например, колибри встречаются вплоть до Аляски). Вместе с тем имеется и немало общих черт с другими материками, особенно в соотношении биологических групп и в облике многих близких по образу жизни видов. Большинство групп животных, типичных для лиственных лесов, обитает также в лесопрериях, а частью и в северных таежных лесах.

Наряду со столь же богатым, как в высокотравных прериях, почвенным комплексом беспозвоночных и группировкой травянистого яруса большое место в животном населении занимают обитатели крон деревьев и кустарников. Из них весьма обильны листогрызущие насекомые: пяденицы, листовертки, шелкопряды и другие бабочки (вернее, их гусеницы), пилильщики, жуки-листоеды, хрущи. В стволах поселяются личинки усачей и златок. Многочисленны группы сосущих, соки из побегов и корней: цикадовые, тли, листоблошки [5].

3. Зона степей и лесостепей

В Северной Америке также есть зоны лесостепей и степей, западнее зон смешанных и широколиственных лесов. Субмеридиональное простирание - с севера они граничат с зоной тайги (около 53 ° с.ш.) а на юге доходят до побережья Мексиканского залива (24 ° с.ш.), однако полоса черноземных почв расположена только во внутриконтинентальной области и к морскому побережью не выходит [16].

Зона лесостепи и степей в Северной Америки, носит название прерий (рисунок 4).



Рисунок 4 - Прерии Северной Америки [18]

Слово «прерия» - французское, французы называют травянистую растительность холмистых равнин «прериями» от слова «луг для выпаса коровы». Если в cевероамериканских прериях передвигаться с востока на запад, количество осадков уменьшается. Ближе к Скалистым горам климат опять становится гумиднее, таким образом наиболее засушливая зона находится в центре. Поэтому растительность прерий неоднородна. Наиболее влажные прерии - высокотравные, растения здесь могут достигать высоты 3 м. В центральной зоне распространены прерии смешанного характера, а в дождевой тени Скалистых гор - низкотравные прерии. Таким образом, прерии Северной Америки идут тремя широкими полосами на Великих равнинах: низкотравные, смешанные и высокотравные прерии (с высокотравными на более влажном востоке) [7].

Они вытянуты вдоль Кордильер и представляют собой относительно ровную поверхность с небольшими всхолмлениями, выделяют высокотравные, смешанные и низкотравные прерии (рисунок 5).



Рисунок 5 - Географическое распространение прерий [18]

Средние высоты возрастают от 600 м на востоке до 1500 м. Реки в целом следуют общему уклону поверхности к востоку и относятся к водосборному бассейну Миссисипи - Миссури. Равнины располагаются на двух тектонических структурах на склоне плиты докембрийской платформы и предкордильерском прогибе. Территория сложена мощной толщей морских отложений кайнозоя и мезозоя. В неогене равнины испытали мощный подъем вместе с Кордильерами, в результате чего сформировались поверхности денудации с расчлененным рельефом гидрологической сети [9].

Основные почвы прерий - это темно-бурые почвы (черноземовидные почвы прерий, или бруниземы), относящиеся к числу самых плодородных почв в мире. Эти почвы прерий занимают в системе классификации почв промежуточное положение между типичными черноземами и лесными буроземами и формируются на ледниковых отложениях в прериях Среднего Запада. Характерная растительность на бруниземах - высокотравная прерия. По классификации американских почвоведов, эти почвы называются «моллисоли». Это мощные плодородные почвы с темным горизонтом A и высокой (больше 50 %) насыщенностью основаниями (особенно кальция). Удивительно, но в горизонте А содержатся глинистые частицы, причем их содержание примерно такое же, как в горизонте B. В переводе глин из горизонта В в горизонт А участвуют несколько почвенных организмов, в том числе обычный муравей прерий (Formica cinerea) . Американские почвоведы называют процесс почвообразования в моллисолях «меланизацией» и состоит он из 5 процессов:

1 Прорастание корневой системы растений в почвенный профиль.

2 Частичное разложение органики в почве.

3 Насыщение почвы почвенными микроорганизмами.

4 Вмывание и вымывание органических коллоидов и некоторых неорганических коллоидов.

5 Образование устойчивых «лигно-протеиновых» остатков, образующих темное окрашивание почвы.

Черноземы, распространенные в более западных местностях, отличаются черной или темно-бурой окраской и имеют большую мощность. Они еще более плодородны, чем почвы прерий, но в отличие от последних, гораздо меньше обеспечены влагой. Черноземы распространены в обширном пшеничном поясе Северной Дакоты и Южной Дакоты, Небраски и Канзаса и характерны для зоны настоящих прерий.

Каштановые почвы, развитые к западу от ареала черноземов, типичны для Великих равнин и развиваются в основном под сухими - низкотравными прериями. Они имеют окраску от бурой до красной и плодородны при достаточном орошении и тщательной обработке, однако находятся в зоне неустойчивых осадков, где засухи чередуются с обильными дождями. Для зоны каштановых почв характерны многочисленные участки засоления.

Основной составляющей климата в прериях является высотное струйное течение - мощные потоки воздуха, приносящие влагу с севера Тихоокеанского региона. Но Каскадные горы, Сьерра-Невада и Скалистые горы забирают почти всю влагу, оставляя к востоку от себя дождевую тень, формирующую полупустынный климат на западе Великих равнин.

Сухие ветра высотного струйного течения, попадая на совершенно плоские Великие равнины, не встречают больше препятствий и снова к востоку набирают влагу. Их встречи с насыщенными потоками из Мексиканского залива часто приводят к сильным штормам и грозам. Зимой они являются причиной интенсивных снегопадов на северо-восточном побережье США. Зачастую огромные плоские равнины США являются причиной крайне быстрых, иногда имеющих катастрофический результат, изменений погоды. Температура может стремительно повышаться и также стремительно падать в зависимости от того, какие воздушные массы «захвачены» высотным течением - от холодных арктических на севере до теплых тропических над Мексиканским заливом.

Сильные ветры на Великих равнинах дуют более постоянно, чем в любой другой населенной области США. Летом над равнинами проносятся жаркие ветры. Их сила меняется от легких бризов до ураганов. Зимой со Скалистых гор дует очень сухой ветер «чинук», поднимающий в воздух клубы пыли. Если он теплый, то за сутки температура может повыситься на 22 °С, а слой снега мощностью 30 см может испариться всего за час. Спускаясь на южные равнины под густым покровом черных облаков, ветер может вызвать сильное похолодание: за один - два дня температура может понизиться на 28 °С. Иногда этот ветер насыщен влагой и приносит моросящие дожди. Зимой на Великих равнинах бушуют бураны. При температуре минус 18 °С они достигают огромной силы и сопровождаются сильными снегопадами.

Северная часть Великих равнин до 35 ° с.ш. располагается в умеренном климатическом поясе. Осадки выпадают преимущественно летом и приходят с Атлантического океана и Мексиканского залива, поэтому годовые суммы их убывают с юго-востока на северо-запад. В восточных и юго-восточных районах в год выпадает до 600 мм осадков, а на западе - менее 300 мм . В районах предгорий Скалистых гор, в их дождевой тени, в низкотравных прериях выпадает 250-500 мм осадков в год. Градиент осадков очень велик: в Грили (Колорадо) выпадает 320 мм, а в Канзас-Сити (Миссури) - почти 900 мм. Сезонные ритмы в выпадении осадков в центральных равнинах сильно изменяются с севера на юг: в южной части низкоткотравных прерий обычно максимум осадков выпадает летом, в то время как на востоке в распределении осадков наблюдается два пика: один в конце весны - начале лета и другой в конце лета - начале осени. В северной части Великих равнин обычен пик дождей весной, а в регионе верхнего течения р. Миссури и Великих озер два пика - летом и осенью.

Зимние и летние температуры. Для январских температур широтные различия более заметны, чем для июльских. Средние январские температуры прерий составляют около минус 20 °С (иногда случаются морозы до минус 50 °С). Более низкие зимние температуры на севере влияют на биологию растений и животных, однако снежный покров несколько защищает от перемерзания на поверхности почвы.

Примерно каждые пять лет территории с прериями подвергаются влиянию пожаров. Эти пожары проходят очень быстро и не проникают глубоко в почву. Они уничтожают мортмассу и большую часть проростков, но вегетативные почки в узлах кущения остаются живыми. Минеральные вещества от пожара позволяют интенсивно расти ранневесенним растениям.

Естественная растительность - лесостепная и степная. Северная граница прерий проходит в пределах Канады - прерии здесь сменяются лесостепью (parkland), переходящей в хвойные леса плато Альберта. Лесостепи Северной Америки с их березовыми и осиновыми колками и злаково-травянистым покровом формируются на серых лесных почвах и оподзоленных черноземах. К Югу и Юго - Востоку на черноземовидных и черноземных почвах формируются прерии.

Для западной части с их сухим климатом и значительной многолетней неравномерностью увлажнения характерно преобладание низкотравной прерии с каштановыми почвами и разреженным растительным покровом из бизоновой травы и травы грама. Только горы Блэк-Хилс выделяются на открытой местности в виде высоких лесистых островов. В наиболее сухих местах, особенно на юго-западе, появляются заросли жестких и колючих низкорослых кустарников (мескита, акаций), свидетельствующих о переходе к полупустынным условиям. На крайнем юге, на плато Эдуардс и Льяно-Эстакадо, есть участки, внешне сходные с саванной, - среди низкорослого и разреженного злакового покрова поднимаются отдельные кустарники или небольшие деревья мескита, а также кактусы, агавы и юкки.

Долгое время прерии считались огромными безжизненными территориями, и лишь в конце прошлого века американские колонисты обнаружили, что эта земля плодородна, а фауна богата и разнообразна. Так началось освоение прерии, большая часть которой сейчас превратилась в фермы и скотоводческие ранчо [12].

Самые многочисленные обитатели прерий - луговые собачки - родственники белок. Предупреждая друг друга об опасности, эти грызуны издают лающие звуки, за что и получили свое название. Они живут большими колониями, выкапывая под землей сложные норы глубиной до 5 м. Несколько колоний образуют подземный городок, население которого раньше могло достигать десятков миллионов особей. А общее количество луговых собачек в прериях превышало все население нашей планеты. Такое количество мелких грызунов поедало очень много травы, и фермеры стали уничтожать луговых собачек, считая, что они вредят посевам. За короткое время этих зверьков на всей территории Северной Америки осталось всего несколько миллионов. На самом деле луговые собачки приносят большую пользу - разрыхляя землю, они способствуют лучшему росту трав и их разнообразию. Эти грызуны играют важную роль в экосистеме в целом: от них зависит существование многих других видов животных.

В условиях степей, где негде укрыться от хищников или от непогоды, норы луговых собачек служат убежищем, а иногда и постоянным жилищем для многих видов животных. А сами эти грызуны являются основной пищей для целого ряда хищников: барсуков, черноногих хорьков, койота, мексиканского сокола, ястребов, кроличьих сов, гремучих змей. Уничтожение луговых собачек повлекло за собой сокращение численности других животных.

Больше всего от уничтожения луговых собачек пострадали черноногие хорьки - проворные хищники, охотящиеся преимущественно на этих грызунов. Долгое время хорьки считались совсем исчезнувшими, но недавно была обнаружена небольшая колония этих хищников. Благодаря усилиям ученых они были сохранены и размножились в неволе. Сейчас черноногие хорьки возвращаются в прерии.

Койоты - луговые волки - живут и охотятся стаями. Койоты питаются не только луговыми собачками, но и зайцами, барсуками, птицами, например луговыми тетеревами, а также падалью. В отличие от волков, они легко приручаются и могут служить человеку вместо собаки.

В норах луговых собачек могут появиться непрошеные соседи - гремучие змеи. Гремучими они называются потому, что на конце хвоста у них находится трещотка, или погремушка, состоящая из роговых пластин. Змея отпугивает врагов, потрясая погремушкой, которая издает громкий звук. Эти ядовитые змеи питаются кроликами, птицами и птичьими яйцами, грызунами, в том числе луговыми собачками. Поэтому, если луговые собачки почуют змею в одном из своих ходов, они постараются отгородить этот туннель от остальных владений. В заброшенных норах луговых собачек выводят потомство небольшие кроличьи совы. В отличие от других сов, кроличьи совы могут охотиться не только ночью, но и в дневное время. Они самые длинноногие из всех сов и передвигаются прыжками. Столбиками стоят эти птицы у входа в свою нору и высматривают добычу.

Так же, как и луговые собачки, в норах живут и броненосцы Девяти-поясный броненосец - единственный вид броненосцев, встречающийся в Северной Америке. Он охотится по ночам на насекомых, земноводных, пресмыкающихся, лакомится плодами и семенами растений. V броненосца тело и хвост покрыты панцирем, состоящим из отдельных полос и щитков, что позволяет ему в случае опасности свернуться шар.

Некогда огромные стада диких быков бизонов и вилорогов населяли прерии Северной Америки. Коренные жители - индейцы - охотились на них. Мясо животных шло в пишу, из шкур шипи одежду, жилы использовались вместо ниток и как тетива для пуков, из костей изготавливались орудия труда, на кости позвоночника натягивали шкуры и делали из них сани - ничего не пропадало зря. Но все изменилось с появлением европейцев, которые соревновались между собой, кто убьет больше бизонов. Этик животных сотнями отстреливали не для пропитания, а для забавы, оставляя ненужные туши гнить в степи. Бизоны и вилороги оказались на грани исчезновения. Сейчас эти животные находятся под охраной, их численность постепенно увеличивается, но встречаются они в основном в заповедниках. С тех пор как в прериях были уничтожены волки, бизоны и вилороги не имеют естественных врагов в природе.

Вилороги - это отдельное семейство парнокопытных. Свое название они получили из-за раздвоенных рогов. Вилороги собираются в большие стадо, а в период размножения стада распадаются на отдельные группы: самец и несколько самок. Вилороги - отличные бегуны, способные развивать скорость до 95 км/ч.

Не только крупные травоядные пострадали от деятельности человека. Легкой добычей становились луговые и степные тетерева, а также дикие индюки. Дикие индюки значительно превосходят в размерах тетеревов. Эти крупные птицы редко летают, предпочитая передвигаться по земле.

Огромные стада бизонов оставили на Великих Равнинах следы своего пребывания - «бизоньи ямы». В летний зной бизоны валялись в грязи, чтобы охладиться и защитить тело от насекомых Ток образовывались небольшие ямы, которые углублялись и расширялись несколькими поколениями быков. Во время дождя эти ямы заполняются водой, давая приют большому числу водоплавающих птиц, которые ежегодно посещают Великие Равнины, мигрируя с юга на север. «Бизоньи ямы», канавы и болота в прериях - место временного обитания бурых пеликанов канадских казарок диких уток и гусей.

Прерия в прошлом была идеальным местом для жизни крупных копытных животных. Еще в начале 19 века по прерии кочевали миллионные стада бизонов. Здесь обитали десятки видов редких птиц, различные

грызуны - луговой заяц, слепыши, сурки, луговые собачки. В течение нескольких десятилетий бизоны были почти полностью истреблены белыми поселенцами, и сегодня их можно увидеть только в зоопарках и заповедниках [10].

4. Экологические проблемы умеренного пояса Северной Америки

лес тайга северный америка

В Северной Америке чрезвычайно остро стоит проблема окружающей среды. С каждым годом ухудшаются условия жизни населения в городах, особенно промышленных центрах, используются активно эксплуатируемые природные ресурсы - поверхностные воды, почвы и т. п. Этот процесс сопровождается разрушением природного ландшафта и вытеснением его «искусственной средой», не всегда пригодной для жизни людей. Воздействие человека затрагивает важнейшие компоненты природной среды - атмосферу, гидросферу, почву, а поскольку они все взаимосвязаны, то разрушение или загрязнение природных компонентов приобретает повсеместный характер.

Загрязнение атмосферы. Загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека.

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека - диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода и твердые частицы. На их долю приходится около 98 % в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых - формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др.

В количественном отношении первое место среди них занимает особенно опасное вещество - угарный газ, который образуется в результате неполного сгорания топлива главным образом в двигателях автомобилей. Из 150 млн. т угарного газа, поступающего ежегодно в атмосферу США, более 110 млн. т выбрасывают различные средства транспорта. Именно там, где много автомобилей, наиболее сильно загрязнена атмосфера. В крупных городах отходы электростанций и промышленных предприятий отравляют воздух окислами серы и наполняют его пылью.

Циклоны, сопровождающиеся сильными ветрами, дождем или снегом, способствуют очищению атмосферы. Поэтому восточная часть Северной Америки, где циклоны бывают довольно часто, особенно зимой, менее страдает от загрязнения атмосферы, чем западная и юго-западная. Наиболее тяжелая обстановка возникает в США на побережье штата Калифорния, вдоль которого проходит холодное течение. В конденсирующихся над прибрежными водами парах задерживаются выхлопные газы многих тысяч автомобилей, заполняющих улицы Лос-Анджелеса и пригородных автострад. Антициклональная погода, постоянная в летнее полугодие, усиливает приток солнечной радиации, которая в свою очередь способствует сложным химическим превращениям в атмосфере. В результате образуется густой, насыщенный ядовитыми парами туман, так называемый «лосанджелесский смог», губительно сказывающийся на богатой субтропической растительности побережья и способствующий распространению различных заболеваний среди людей.

Не меньшую известность получил также «фэрбанкский смог», образующийся зимой в глубоких котловинах Аляски. В условиях антициклонической циркуляции, способствующей застаиванию холодного воздуха, выбросы тепловых электростанций и различных отопительных систем надолго задерживаются в атмосфере. Пока на Аляске не так много городов и промышленных объектов, но в будущем загрязнение атмосферы зимой может принести большой ущерб ее природе.

В пределах основной территории США уже сейчас стало ощутимым воздействие загрязнения воздуха

Наиболее опасное загрязнение атмосферы - радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами - продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники [3].

В зоне умеренного пояса АЭС насчитывается около 70 станций, что устанавливает мировое лидерство в атомной энергетики.

Примером загрязнения может послужить авария на АЭС Пенсильвании.

Авария на АЭС Три-Майл-Айленд (англ. Three Mile Island accident) - одна из крупнейших аварий в истории ядерной энергетики, произошедшая 28 марта 1979 года на атомной станции Три-Майл-Айленд, расположенной на реке Саскуэханна, неподалёку от Гаррисберга (Пенсильвания, США). Последствия. Хотя ядерное топливо частично расплавилось, оно не прожгло корпус реактора, так что радиоактивные вещества, в основном, остались внутри. По разным оценкам, радиоактивность благородных газов, выброшенных в атмосферу, составила от 2,5 до 13 миллионов кюри (480·1015 Бк), однако выброс опасных нуклидов, таких как йод-131, был незначительным. Территория станции также была загрязнена радиоактивной водой, вытекшей из первого контура. Было решено, что в эвакуации населения, проживавшего рядом со станцией, нет необходимости, однако губернатор Пенсильвании посоветовал покинуть пятимильную (8 км) зону беременным женщинам и детям дошкольного возраста. Средняя эквивалентная доза радиации для людей живущих в 10-мильной (16 км) зоне составила 8 миллибэр (80 мкЗв) и не превысила 100 миллибэр (1 мЗв) для любого из жителей. Для сравнения, восемь миллибэр примерно соответствуют дозе, получаемой при флюорографии, а 100 миллибэр равны одной трети от средней дозы, получаемой жителем США за год за счёт фонового излучения.

Работы по устранению последствий аварии были начаты в августе 1979 года и официально завершены в декабре 1993 г. Они обошлись в 975 миллионов долларов США. Была проведена дезактивация территории станции, топливо было выгружено из реактора. Однако часть радиоактивной воды впиталась в бетон защитной оболочки, и эту радиоактивность практически невозможно удалить.

Загрязнение гидросферы. Другой важной экологической проблемой является истощение водных ресурсов. Потребление воды в США непрерывно растет и к 2000 г., согласно прогнозам, оно достигнет 1112 км3 в год, в то время как реально можно использовать лишь 750-800 км3 воды (в настоящее время общий забор воды приближается к 600 куб. км в год). Это означает, что вода должна использоваться неоднократно. Во многих районах страны это уже давно стало необходимостью. Известный американский экономист А. Уолмен еще в середине 60-х годов писал о том, что более 100 млн. жителей США потребляют воду, которая по меньшей мере один раз использовалась и прошла через канализацию. Такие масштабы потребления воды требуют соблюдения двух условий: постоянного поддержания первоначального объема воды в реках и восстановления ее качества. Выполнение этих условий представляет для США трудную, практически неразрешимую задачу.

Очень велики потери воды при использовании ее в сельском хозяйстве, особенно при орошении земель. На сельское хозяйство приходится почти 1/3 потребляемой воды, причем большая часть ее расходуется безвозвратно. Пополнение недостающих водных ресурсов - одна из самых острых проблем. Уже сейчас, особенно в жаркие сухие дни, крупные города испытывают водный кризис: иссякает вода в водопроводах, надвигается угроза пожаров, эпидемий. В некоторых районах широко используют ресурсы подземных вод, но их потребление превосходит поступление вод в подземные горизонты. В результате уровень подземных вод понижается. В штате Техас, например, он понизился на несколько десятков метров, а в Калифорнии место пресных вод начали занимать проникающие из океана соленые воды.

Не менее трудную проблему представляет загрязнение воды в водоемах. Среди различных форм загрязнения вод - биологического, химического, теплового - последнее приобрело в США самые широкие размеры. Из 600 км3 воды, изымаемых ежегодно из водоемов США, около 180-200 км3 приходится на тепловые и атомные электростанции. Почти вся вода возвращается вновь в реки, но после нагрева содержание кислорода в ней понижается. Организмы, оказавшиеся в такой воде, часто обречены на гибель. Известно, что АЭС мощностью 1 млн. кВт в год потребляет до 1,7 км3 воды, повышая ее температуру при возвращении в водоемы на 10-12 °С. Во многих реках южной части страны температура и без того бывает довольно высокой и ее повышение хотя бы на 3-4 °С становится опасной для жизни многих видов рыб. С середины 60-х годов в США ежегодно от загрязнения в водоемах погибает от 10 до 17 млн. особей рыбы.

Под давлением общественности в последние годы был принят ряд законов, ограничивающих хозяйничанье промышленных компаний и способствующих созданию очистных сооружений. В некоторых районах вода стала чище, но возникли новые проблемы. Во-первых, значительно возросло число источников загрязнения. На сельскохозяйственных территориях, где все больше селится покидающих города людей, где в землю (а оттуда и в воду) все больше поступает химикатов и других веществ, очищать сточные воды гораздо сложнее, чем в городах или на отдельных предприятиях. Стоки с полей трудно заключить в трубу и подвергнуть очистке до того, как они поступят в реку. Поэтому в районах интенсивного земледелия восстановить прежнее качество вод практически невозможно. Во-вторых, обнаружилось, что во многих водоемах, вода которых содержит сравнительно «безопасные» загрязнители, появились новые вещества с весьма неблагоприятной реакцией на живые организмы. Они возникли в результате взаимодействия различных химических веществ, и прежде всего «безопасных загрязнителей».

В-третьих, расширилась сфера загрязнения вод. Грязные стоки стали отравлять прибрежные воды морей, проникать в грунтовые воды. Последнее часто случается в местах добычи полезных ископаемых, где нарушено залегание пластов земли, или там, где вода широко используется для извлечения или транспортировки сырья. Кроме того, грязные воды поступают в грунт из многочисленных свалок. Специальные исследования показали, что многие источники водоснабжения, базирующиеся на грунтовых водах, в настоящее время не отвечают санитарным нормам [17].

На территории умеренного пояса располагаются Великие озера, которые не только являются большой достопримечательностью, но и широко используются человеком, что непосредственно ведет к загрязнению и ухудшению качества воды.

Великие озера /Great Lakes/ (США, Канада) включают группу из 5 озер в восточной части Северной Америки, в бассейне реки Святого Лаврентия:

1 Верхнее (площадь - 82 400 км2, максимальная глубина - 393 м),

2 Гурон (59 600 км2, 208 м),

3 Мичиган (58 000 км2, 281 м),

4 Эри (25 700 км2, 64 м),

5 Онтарио (19 500 км2, 236 м).

Озеро Мичиган находится в США, по другим озерам и соединяющим их коротким рекам проходит граница между США и Канадой. Канаде принадлежит часть акватории 4 озер. Великие озера имеют общую длину береговой линии около 18 000 км, площадь водного зеркала - 245 200 км2. Площадь бассейна Великих озер оценивается в 768 000 км2 (включая площадь самих озер). Объем воды составляет около 22 725 км3. Великие озера расположены ступенями, разница в высоте озер Верхнее, Гурон, Мичиган и Эри не превышает в 9 м, и только озеро Онтарио находится почти на 100 м ниже озера Эри. Озера соединены между собой относительно короткими, но многоводными реками: озера Верхнее и Гурон рекой Сент-Мэрис (длина 112 км), озера Гурон и Эри рекой Сент-Клэр (длина 43 км) и озеро Сент-Клэр (площадь 1275 км2) рекой Детройт (длина 51 км), озера Эри и Онтарио рекой Ниагара (длина 54 км), образующей Ниагарский водопад (высота около 50 м). Озера Гурон и Мичиган соединяет пролив Макино шириной около 3 км. В Великие озера впадает несколько сотен малых рек, сток из озер происходит по реке Св. Лаврентия, вытекающего из озера Онтарио) и впадающего в Атлантический океан. Средний расход воды в истоке - около 6640 м3/сек. Воды Великих озер имеют малую минерализацию (от 0,06 до 0,13 г/л). В озёрах водится боле 170 видов рыб (карповые, окуневые, лососевые, сиговые, форелевые и др.). С юга и юго-востока к Великим озерам примыкают густо заселенные индустриальные районы, с севера и запада - аграрно-сырьевые районы США и Канады. На Великих озерах расположены крупнейшие города США - Чикаго и Милуоки на берегах озера Мичиган, Буффало и Кливленд - озера Эри, Детройт на берегах одноименной реки, а также второй по величине город Канады - Торонто на берегах озера Онтарио. Великие озера соединены с бассейнами реки Миссисипи системой судоходных каналов, начинающейся у г.Чикаго, и реки Гудзон каналом, берущим начало из озера Эри.

...