Региональная дифференциация эпигеосферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Интерес к сухим, маловодным, пустынным землям разных континентов существовал издавна. Исторически интерес этот менялся вместе с социально-экономическими условиями жизни человечества и научными задачами исследователей. Первоначально преобладали торговые, военные и познавательные цели; позже наиболее развитые феодальные а затем и капиталистические державы старались вовлечь пустынные земли в орбиту своих колониальных устремлений. Некоторые пустыни использовались для политического проникновения в соседние страны.

Современное освоение пустынь ведет к преобразованию ландшафта, вкраплению индустрии, но не менее крупной проблемой остается адаптация населения в аридной зоне. Оазисное земледелие более всего способно изменить и преобразить ландшафты пустыни. Но орошение при неумеренном его использовании таит в себе угрозу засоления почв.

На очереди стоят задачи создания системы контролируемой природной среды, природных систем с регулируемыми процессами, разработка методов надежного прогноза природопользования. Не менее важными проблемами остаются выработка экономической технологии опреснения минерализованных подземных вод, использование солнца и ветра в качестве источников энергии, разработка проверенных средств борьбы с опустыниванием и засолением, восстановление природного потенциала пустыни там, где возникает такая необходимость. Все это повышает целесообразность объединения усилий ученных и практиков всего мира для рационального освоения природных богатств аридных земель, обмена опыта, создания программ дальнейших работ по решению назревших проблем.

Между тем природа одарила пустыни большой интенсивностью солнечного сияния, оптимальными тепловыми ресурсами и длительным вегетационным периодом.

Следует указать, что пустыни оказались тем полигоном, на котором возникали и изучались некоторые теоретические проблемы, частично уже получившие удовлетворительные решения, а частично еще ждущие однозначного ответа. ландшафтный географический природный пустыня

С изучением пустынь связана и проблема, долго бывшая дискуссионной,- о блуждании рек и озер на равнинах, сложенных рыхлыми аллювиальными отложениями. Наиболее яркой иллюстрацией такого явления оказался пример реки Тарим и озера Лобнор в Центральной Азии, а также перемещение дельтовых русел Амударьи. Наконец следует вспомнить многолетний спор о естественном усыхании пустынь, о прогрессирующем ухудшении климата за исторический период, т. е. за последние 2 тысячи лет. Дискуссии на эти темы продолжаются, несмотря на достижения современной методики исследований.

Именно на аридных землях сейчас страдает от нищеты, голода и болезней население десятков развивающихся стран Африки и Азии. По оценке ЮНЕП в мире ежегодные потери только орошаемых земель в результате опустынивания составляют 6 млн. га. Было установлено, что площадь пустынь, созданных человеком, составляет 9,1 млн. км. Кроме того, около 3,5 млрд. га. подвержены опустыниванию - эта опасность угрожает территории более ста стран мира. Ежегодно около 21 млн. га. переходит в состояние полной деградации, а 6 млн. га. поглощается пустынями. Наиболее высокий уровень опустынивания наблюдается в странах Африки и Азии. Особенно опасны и распространены эти процессы в развивающихся странах. (2).

Цель курсового проектирования - выявить причины формирования природных зон, а также азональности и секторности ландшафтных зон; дать физико-географическую характеристику природной зоны пустынь; выявить географические особенности зоны пустынь на материках; рассмотреть проблему опустынивания и пути ее решения.

При проектировании мероприятий по освоению аридных территорий необходим научный прогноз динамики природных процессов, с тем, чтобы предотвратить и возникновение отрицательных для хозяйства явлений и применяемой техники на экологические системы. Важное значение в этой связи должно получить долгосрочное прогнозирование физико-географических процессов в местах сильного воздействия человека на при роду. Для этого приходится учитывать большое количество факторов и процессов, относящихся как к природной среде, так и к системе будущего хозяйства. Прогнозирование может быть проведено только путем применения комплексных физико-географических исследований с использованием математических и физических методов, в том числе и моделирования природных процессов.

Проблема опустынивания остается актуальной по сегодняшний день, поскольку площади пустынных территорий увеличиваются с каждым годом. Это связано с неправильным применением людьми сельскохозяйственной техники в аридных условиях, с истреблением растительности, с постоянными засухами и рядом других причин.

Для решения всех изложенных задач по борьбе с опустыниванием необходимо более широкое сотрудничество как в рамках двусторонних и многосторонних отношений так и в рамках ООН.

Международное сотрудничество в области охраны природы и борьбы с опустыниванием - вот главный рычаг успешного решения этой глобальной проблемы. От того, насколько своевременно и безотлагательно будут решаться задачи по контролю и управлению природными процессами, во многом зависит жизнь Земли и жизнь на Земле. (2).

Глава 1. Региональная дифференциация эпигеосферы

Дифференциация эпигеосферы - это разделение единого планетарного комплекса на объективно существующие природные комплексы разного ранга. Дифференциация зависит от зональных и азональных причин (7).

Региональная дифференциация обусловлена соотношением главнейших, внешних по отношению к эпигеосфере, энергетических факторов - лучистой энергии Солнца и внутренней энергии Земли. Оба фактора проявляются неравномерно как в пространстве так и во времени. Специфические проявления того и другого в природе эпигеосферы и определяют две наиболее общие географические закономерности: зональность и азональность.

1.1 Причины формирования природных зон

Благодаря шарообразной форме Земли существует такая закономерность как зональность. Зональность - это закономерное изменение компонентов или комплексов от экватора к полюсам благодаря изменению угла падения солнечных лучей.

Географы разделяют понятия компонентная и комплексная зональность. Представление о компонентной зональности сложилось с античных времен. Еще Аристотель выделил на Земле тепловые пояса. Комплексную зональность открыл и обосновал В.В.Докучаев. Ученые выделяют горизонтальную, широтную и меридиональную зональность. На равнинах она проявляется как широтная зональность, в приокеанических секторах ориентация зон становится почти меридиональной.

Наиболее крупные зональные подразделения географической оболочки - географические пояса и природные зоны. Они отличаются друг от друга температурными условиями, особенностями циркуляции атмосферы, почвенно-растительного покрова и животного мира. Зональность - историческая категория. Наиболее древние зоны расположены в пределах экваториального и тропического поясов, наиболее молодые - в умеренном. По мере развития географической оболочки происходило усложнение зональности.

Для выявления закономерностей в расположении географических поясов и природных зон группой ученых (А.М.Рябчиков и др., 1972) был построен гипотетический материк (рис. 1.1.). Размеры материка соответствуют половине площади суши, конфигурация - ее расположению по широтам, поверхность представляет невысокую равнину, омываемую океаном. Нанесенные на гипотетический материк границы поясов и зон отражают средние контуры и на равнинах реальных материков, а на месте горных районов они приведены к уровню этой равнины. Оказалось, что большее распространение суши в Северном полушарии вызывает сильное растягивание зон в континентальных секторах северных умеренного и субтропического поясов. В Южном полушарии эти секторы выклиниваются. В общих чертах зональность Южного полушария повторяет зональность Северного полушария. Меридиональное расположение природных ярко выражено у Северной Америки. Только на территории Канады и России, преимущественно в континентальных секторах умеренного и субарктического поясов, преобладает широтное расположение зон. Зональность прекрасно выражена на Восточно - Европейской равнине. Именно при изучении почвы этой равнины В.В.Докучаев открыл закон зональности (7).



Рис.1.1. Гипотетический материк.

1.2 Азональность и секторность ландшафтных зон

Ландшафт - территориально ограниченный участок земной поверхности, характеризующийся генетическим единством и тесной взаимосвязью слагающих его компонентов. То есть ландшафт имеет вполне определенное место в системе таксономических единиц. Этого определения придерживались А.А.Григорьев, Н.А.Солнцев, С.В.Калесник, А.Г.Исаченко и др. В этой трактовке ландшафт близок к понятию физико-географический район.

Ландшафт - территориальная система, состоящая из взаимодействующих природных и антропогенных компонентов и комплексов более низкого таксономического ранга. При всех различиях определений ландшафта между ними есть сходство в самом главном - признании взаимосвязей между элементами природы в реальных природных комплексах.

Азональность ландшафтных зон - это изменение компонентов и комплексов ландшафта, связанное с проявлениями эндогенных процессов. Причина азональности - неоднородность земной поверхности, наличие материков и океанов, гор и равнин на материках, своеобразие местных факторов: состав горных пород, рельеф, условия увлажнения и др. Азонален эндогенный рельеф, т.е. размещение вулканов и тектонических гор, строение материков и океанов (7).

Еще Докучаев не мыслил себе природные зоны в идее идеально правильных полос, ограниченных параллелями. Он говорил, что природа - не математика, и зональность - это лишь схема, или закон. Впоследствии, по мере более подробного исследования ландшафтных зон, обнаружилось, что они далеко не всегда имеют вид сплошных полос и нередко разорваны; одни зоны (например широколиственных лесов) развиты только в периферических частях материков, другие (пустыни, степи), напротив, тяготеют к внутренним районам; границы зон местами приобретают направление, близкое к меридиональному (например в центре Северной Америки).

В ходе тектонического развития Земли ее поверхность дифференцировалась, она характеризовалась не только зональными, но и азональными закономерностями, в основе которых лежит проявление внутренней энергии Земли.

Самое главное выражение азональной дифференциации состоит в делении земной поверхности на материковые выступы и океанические впадины, т.е. на сушу и Мировой океан. В силу различия физических свойств твердой поверхности и водной толщи над ними формируются разные воздушные массы - континентальные и морские соответственно.

Дополнительным фактором перераспределения тепла и влаги оказываются морские течения, обусловленные главным образом общей циркуляцией атмосферы, но в большой степени зависящие от расположения материков и их конфигурации.

Ландшафтно-географические следствия континентально-океанической циркуляции воздушных масс чрезвычайно многообразны. Уже давно было замечено, что по мере удаления от океанических побережий вглубь материков происходит закономерная смена растительных сообществ, животного населения, почвенных типов. В.Л.Комаров в 1921 году назвал это явление меридиональной зональностью. В настоящее время принят термин секторность. Секторность - такая же всеобщая закономерность, как и зональность. Между ними заметна некоторая аналогия.

В субтропиках секторная дифференциация имеет переходный характер, но ближе к тропической. Между зональностью и секторностью существуют сложные соотношения и в определенной степени взаимообусловленность. Было бы неверным трактовать секторность как просто долготную дифференциацию. Чаще секторная дифференциация направлена вкрест простирания широтных ландшафтных зон, т.е. сектора секут различные зоны. Следствием этого обстоятельства является то, что каждая зона претерпевает более или менее существенные трансформации при переходе из одного сектора в другой. Поскольку протяженность секторов по долготе в ряде случаев накладывает ограничения на распространение ландшафтных зон, такие зоны оказываются «укороченными» вплоть до того, что «длина» (т.е. долготная протяженность) оказывается у них короче «ширины» (широтной протяженности).

Подытоживая сказанное о взаимоотношении между секторностью и зональностью, следует признать наличие не одной, а нескольких систем ландшафтных зон (4).

Глава 2. Физико-географическая характеристика природной зоны пустынь

2.1 Географическое положение

Рис. 2.2. Размещение пустынь на земном шаре.

В Африке пустыни протянулись с запада на восток через весь материк на севере, тогда как на всех других материках пустыни занимают только западные их части. То, что в Африке Сахара пролегла через весь материк, связано с господством на этой территории сухих северо-восточных пассатов. На востоке ее (в противоположность другим материкам, где пассаты, направляющиеся со стороны океанов влажные) они тоже сухие, поскольку по соседству находится Аравийский полуостров, то есть почти сплошная суша, откуда и приходит зимой на восток Сахары северо-восточный пассат.

В южной части Африки, на востоке которой действует влажный юго-восточный пассат со стороны Индийского океана, пустыня (Намиб) выражена только на западной окраине, находящейся под действием сухого пассата, приходящего со стороны материка.

В Южной Америке пустыни по западному побережью тянутся почти до самого экватора, тогда как в Африке они не достигают и 15 градусов как в северном, так и в южном полушариях, а в Северной Америке они даже не доходят до северного тропика.

Такое различие в протяженности пустынь с севера на юг на западных окраинах материков объясняется различиями в протяженности зон действия сухих пассатов, а вместе с ними холодных течений, проходящих вдоль западных берегов материков (над этими течениями испарение невелико, что и обуславливает небольшие здесь количества осадков). Холодное Перуанское течение у западных берегов Южной Америки самое протяженное из них, не только достигающее экватора, но и заходящее в северное полушарие, а вместе с ним оказываются и протяженными здесь береговые пустыни.

В Австралии в расположении пустынь наблюдается нечто подобное Сахаре, то есть здесь пустыни пролегли почти от берега и до берега (рис.1) благодаря действию на подавляющей части материка в тропических широтах сухих пассатов. Только на восточной окраине Австралии юго-восточные влажные. Поступая со стороны тихого океана, где проходит вдоль берега теплое Восточно-Австралийское течение, они отдают свои осадки на склонах прибрежных гор.

В Северной Америке пустыни занимают наименьшее место, ограничиваясь, по существу, полуостровом Калифорния и районом нижнего течения реки Колорадо, что связано с полуостровным характером западной окраины этого материка в тропических широтах (полуостров Калифорния) и общим его выклиниванием на юге как раз в тех широтах, в которых на других материках пустыни имеют наибольшее распространение. Поэтому климат здесь не столь сухой, как, например, в Сахаре, расположенной в аналогичных широтах.

В Евразии, на самом большом материке с обширными замкнутыми горами и равнинами, пустыни занимают самые большие территории и проникают далее всего на север - до 50-го градуса северной широты (в западной части Монголии). К тому же по соседству с Евразией находится Африка, которая отгораживает прилегающие к ней части Евразии (Аравию) от действия влажных ветров (6).

2.2 Климат и внутренние воды

Зональное распределение температур и атмосферного давления определяет специфику ветров, общую циркуляцию атмосферы. Над экватором, где происходит наибольший нагрев суши и водной поверхности, господствуют восходящие движения воздуха. Здесь образуется область штилей и слабых переменных ветров. Теплый воздух, поднявшийся над экватором, несколько охлаждаясь, теряет большое количество влаги, выпадающей в виде тропических ливней. Затем в верхних слоях атмосферы воздух стекает на север и юг, в сторону тропиков. Эти воздушные потоки называют антипассатами. Под действием вращения земли в северном полушарии антипассаты откланяются вправо, в южном - влево. Примерно над широтами 30-40С (у субтропиков) угол их отклонения составляет около 90С, и они начинают перемещаться уже по параллелям. На этих широтах воздушные массы опускаются к нагретой поверхности, где еще больше нагреваются, и удаляются от критической точки насыщения. В связи с тем что в тропиках круглый год высокое атмосферное давление, а у экватора, наоборот, пониженное, у поверхности земли возникает постоянное движение воздушных масс (пассатов) от субтропиков к экватору. Под воздействием того же отклоняющего влияния Земли в северном полушарии пассаты движутся с северо-востока на юго-запад, в южном - с юго-востока на северо-запад. Пассаты захватывают только нижнюю толщу тропосферы - 1,5-2,5 км. Господствующие в экваториально-тропических широтах пассаты определяют устойчивую стратификацию атмосферы, препятствуют вертикальным движениям и связанному с ними развитию облаков, выпадению осадков. Поэтому облачность в этих поясах не значительна, а приток солнечной радиации наибольший. Вследствие этого здесь наблюдается крайняя сухость воздуха (относительная влажность в летние месяцы составляет в среднем около 30%) и исключительно высокие летние температуры. Средняя температура воздуха на материках в тропическом поясе летом превышает 30-35С; здесь зафиксирована самая высокая на земном шаре температура воздуха - плюс 58С (недалеко от города Триполи). Средняя годовая амплитуда температуры воздуха - около 20С, а суточная может доходить до 50С, поверхности почвы - порой превышает 80С. Осадки выпадают очень редко, в виде ливней. В субтропических широтах (между 30 и 45С северных и южных широт) величина суммарной радиации уменьшается, а циклоническая деятельность способствует увлажнению и выпадению осадков, приуроченных главным образом к холодному периоду года. Однако на материках развиваются малоподвижные депрессии термического происхождения, вызывающие резкую засушливость. Здесь средняя температура летних месяцев 30С и более, максимальная же может достигнуть 50С. В субтропических широтах наибольшей сухостью отличаются межгорные впадины, где годовое количество осадков не превышает 100-200 мм (5)

В климатических особенностях умеренных, тропических и субтропических пустынь есть различия. В пустынях умеренного пояса на протяжении всего года господствуют умеренные воздушные массы. В умеренном поясе условия для формирования пустынь возникают во внутриконтинентальных районах, таких как Центральная Азия, где осадков выпадает не более 200 мм. В связи с тем что Центральная Азия отгорожена от циклонов и муссонов горными поднятиями, здесь летом образуется барическая депрессия. Воздух отличается большой сухостью, высокой температурой (до 40С и более) и сильной запыленностью. Редко проникающие сюда с циклонами воздушные массы с океанов и из Арктики быстро прогреваются и иссушаются.

Таким образом, характер общей циркуляции атмосферы, обусловленный планетарными особенностями, и местные географические условия создают своеобразную климатическую обстановку, формирующую к северу и югу от экватора, между 15 и 45С широты, зону пустынь. К этому добавляется влияние холодных течений тропических широт (Перуанское, Бенгальское, Западно-Австралийское, Канарское и Калифорнийское). Создавая температурную инверсию, прохладные, насыщенные влагой морские воздушные массы, восточных постоянных ветров барических максимумов приводят к образованию прибрежных прохладных и туманных пустынь с еще меньшим выпадением осадков в виде дождя.

По степени аридности - засушливости многие территории неодинаковы. Это дало основание делить аридные земли на экстрааридные, аридные и полуаридные, или чрезвычайно засушливые, засушливые и полузасушливые. При этом к экстрааридным относят области, где вероятность постоянных засух - 75-100%, к аридным - 50-75% и полуаридные - 20-40%. К последним относят саваны, пампы, пушты , прерии, где органическая жизнь протекает в природной обстановке, при которой, кроме отдельных лет, засуха не является определяющим условием развития. Редкие засухи с вероятностью 10-15% свойственны и степной зоне. Следовательно, к аридной зоне относятся не все области суши, где бывают засухи, а лишь те, где органическая жизнь в значительной степени находится под их влиянием длительное время (6).

К пустыням относятся территории с предельно засушливым климатом. Осадков выпадает менее 250 мм в год, испаряемость превышает осадки во много раз, земледелие без искусственного орошения невозможно, преобладает перемещение водорастворимых солей и концентрация их на поверхности, в почве мало органических веществ.

Большое значение для пустынь имеет также подземный и подрусловой сток, питающий их подземные воды. Горы - области, откуда выносятся продукты разрушения, для которых пустыни служат местом аккумуляции. Реки поставляют на равнину массу рыхлого материала. Здесь он отсортировывается, перетирается в еще более мелких частицы и выстилает поверхность пустынь. В результате многовековой работы рек равнины покрываются многометровым слоем аллювиальных отложений. Реки сточных областей выносят огромную массу перевеянного и обломочного материала в Мировой океан. Поэтому пустыни сточных областей отличаются незначительным распространением древнеаллювиальных и озерных отложений (Сахара и др.). Наоборот, бессточные области (Туранская низменность, Иранское нагорье и др.) отличаются мощными толщами отложений.

Для пустынь Южной Америки характерно небольшое количество воды, которая обеспечивается подземными водами различного качества и реками, которые начинаются в Андах и образовывают глубокие каньоны. Часто эти водотоки, не достигая океана, образуют небольшие оазисы. Здесь же отмечаются (иногда раз в 10 лет) кратковременные паводки, называемые «авенидас де аква». Они вызываются ливнями в Андах в период летних месяцев.

Как и в большинстве пустынь других континентов, географическая сеть пустынь Австралии представлена временными пересыхающими водотоками, называемыми здесь криками. Сток рек пустынь Австралии принадлежит частично бассейну Индийского океана и бассейну озера Эйр. Значительня часть озер Австралии расположена в пустынях. Самые крупные из них озера - Эйр, Торренс, Гэрднер, Амадиес, Маккай, Карнеги и другие - представляют собой солончаковые болота или высохшие котловины, покрытые мощным слоем солей, в составе которых преобладает гипс.

В континентальных пустынях Азии крупных озер мало. Они образуются лишь там, где реки с большим стоком выносят свои воды в глубокие котловины. Важное значение здесь имеют подземные воды, большая часть их минерализована, притом соленость меняется. Пресные воды залегают под барханными песками, где скапливаются атмосферные осадки, и около такыров, имеющих сток, уходящий в пески. Исследования подземных вод дают следующую картину их залегания. Верхний слой песков - зона аэрации. Через эту зону осадки и конденсационная влага проникают в нижележащие слои почвы. На глубине 10-15 метров и ниже залегают грунтовые воды.

Для пустынь Северной Америки также характерны временные водотоки, которые образуются при выпадении осадков. Днища сухих озер, сильно засоленные и лишь изредка наполняющиеся водой, практически лишены растительности. Самое крупное из таких древних сухих озер - озеро Бонвилл. Подземные воды достигают высокой минерализации за счет растворяющихся под воздействием скудных осадков солей. Затем влага из почвы испаряется, а соли опять кристаллизуются.

Пустыни сахаро-аравийского типа в целом слабо обеспечены водой, но посравнению с другими пустынями мира наиболее богаты подземными водами. Обедненность водой сложилась прежде всего из-за отсутствия поверхностных источников. Кроме Нила, который от места слияния Белого и Голубого Нила и до устья пересекает Сахару, не имея притоков, а также небольшого широтного участка реки Нигер (от Томбукту до Бурем), в этих пустынях нет ни одного поверхностного постоянного источника.

В Сахаре в районах с преобладанием песчаной поверхности, как правило, сток образуется при выпадении осадков более 30 мм., а на каменистых и щебнистых территориях - и при меньшем количестве (2).

2.3 Почвенно-растительный покров

Факторы почвообразования в пустынях имеют много общих черт, даже несмотря на разницу в продолжительности периода с положительными температурами на протяжении года в границах географических поясов. Поэтому между пустынями разных климатических поясов практически отсутствует разница в образовании зональных и азональных почв.

Серо-бурые почвы занимают внутриконтинентальные области в Центральной Азии; в Африке встречаются на территории пустыни Сахары; в Северной Америке эти почвы встречаются в пустынях Калифорнийского полуострова; в Австралии распространены на продуктах размыва древней красноцветной коры выветривания на элювии осадочных карбонатных пород. Испаряемость этих почв высокая и составляет 2500-3000 мм. Количество гумуса в серо-бурых почвах составляет около 1%, в составе которого фульвокислоты преобладают по сравнению с гуминовыми кислотами. На поверхности этих почв образуется карбонатная корка мощностью 3-6 сантиметров, с повышенным количеством кремнезема, который уменьшается вниз по профилю.

Такыры - типичные почвы пустынь. Общая площадь глинистых пустынь, на которых формируются такыры, составляет 268 тысяч километров квадратных. Почвообразующие породы карбонатные и засоленные. Профиль такыров слабо выраженный, но отличают глинистую поверхность и плотную палево-серую корку мощностью 2-3 сантиметра. В этой корке повышенное количество оксида кремния. Во всех случаях в такырах магний преобладает над кальцием. Количество гумуса в пределах 0,3-1,0%, преобладают фульвокислоты. Поглотительная способность такыров высокая. Реакция почвенного раствора слабощелочная. Водные и физические свойства такыров не удовлетворительны росту растений, поэтому при использовании этих почв их необходимо промывать осенью или зимой от легкорастворимых солей.

Солончаки - это почвы, в которых с самой поверхности содержится 0,6-3% легкорастворимых солей. Они могут образовываться при близком от поверхности залегании высокоминерализованных вод, при наличии засоленных почвообразующих пород, при переносе солей ветром. Морфологическое строение этих почв следующее: на поверхности залегает рыхлая землистая масса (до 2 сантиметров), ниже - засоленная почвообразующая порода без деления на горизонты. Наличие гумуса в верхнем горизонте меняется от 0,5 до 2%.

Солонцы - это засоленные почвы, которые в поглотительном состоянии имеют большое количество натрия, иногда большое количество в иллювиальном горизонте. Наличие гумуса в перегнойном солонцов может достигать 6-8%. Важной особенностью этих почв является резкая дифференциация на профили илистой фракции. Они имеют слабощелочную (засоленные нейтральными солями реакцию) или высокощелочную (засоленные содой) реакцию. Физико-механические свойства солонцов характеризуются плохими показателями. Водопроницаемость у них очень низкая.

Солоди - самостоятельный тип почвы полугидроморфного ряда. Распространены в умеренно-сухих областей географических поясов Земли. В Евразии распространены в пустынях умеренного пояса. Для солодей характерно наличие гумуса 3-4%, в составе гумуса преобладают фульво кислоты. Солоди имеют низкое природное плодородие. Это связано с плохими водно-физическими свойствами, часто высокой кислотностью.

Сероземы - почвы, сформировавшиеся на лессах. Наиболее типичные для предгорных районов Средней Азии. На других материках сероземы формируются на плотных осадочных массивнокристаллических породах. Они имеют супесчаный, суглинистый и глинистый состав. Содержание гумуса - 1-1,8%, редко гумуса накапливается до 4%. Реакция этой почвы щелочная. При орошении на сероземах выращивают хлопчатник, ри, бахчевые культуры.

Также выделяются так называемые неразвитые почвы пустынь, которые занимают площадь 3494,7 тысяч километров квадратных. Поверхностные горизонты возникли в результате физических, физико-химических и современных геологических процессов (эрозия, дефляция). Неразвитые почвы пустынь малогумусные, карбонатные, сиалитные или феролитные по химическому составу. Поглотительная способность этих почв низкая и реакция их меняется в широком диапазоне: от кислой в местах скопления самородной серы до нейтральной при наличии легкорастворимых солей с натрием (1).

У растений пустынь есть целый ряд характерных приспособлений. Один из них (юкка коротколистная) могут сохнуть без всякого вреда для себя. Старые листья высыхают полностью и отмирают, но молодые, хотя они тоже высыхают и буреют, продолжают расти при очередном выпадении осадков.

Другие растения умеют уклонятся от воздействия засухи. Цикл развития, например калифорнийского мака, завершается в течение очень короткого промежутка времени, так что засушливые периоды (иногда несколько лет) растение переживает в виде семени. Интересно, что семена пустынных растений после первого дождя прорастают не все или частично. Это помогает выживанию вида.

Засухоустойчивость - самый распространенный способ защиты. Одни растения сбрасывают листья, у других развивается очень длинные корни, достающие влагу из глубин. У мескитового дерева, саксаулов и акаций корни уходят до 15 и даже 21 м. У некоторых пустынных растений, наоборот, развиваются обширная поверхностная корневая система, быстро усваивающая влагу кратковременных дождей и предутренней росы. У австралийской еж-травы очень длинные корни и листья покрыты препятствующей испарению жесткой кутикулой. У многих растений (амариллисовые тюльпаны и другие) отмирают наземные части и остаются лишь клубни и луковицы. Многие растения запасают избыток влаги в листьях, как элоэ, или в стеблях - кактусы. У кактусов и форма растения (цилиндрическая или шаровая) и редуцирование листьев в шипы, комочки и ворсинки предохраняют от травоядных животных и уменьшают испарение. На засоленных землях растут соляросы и солянки.

Одной из особенностей пустыни и следствием ее климатических условий является бедность растительного мира (рис. 2.2). Некоторые районы пустыни, особенно каменистые, щебенистые, глинистые и солончаковые, почти полностью лишены растительности.Только районы постоянных водоисточников -- оазисы -- по-настоящему богаты растительностью. Ярко зеленеют перистые кроны финиковых пальм. В густой листве оливковых деревьев звонко щебечут птицы, звенят цикады. Здесь можно увидеть персики и лимоны, фиги и айву. Но как ничтожно малы эти островки жизни в безбрежном океане пустыни! Из миллионов квадратных километров Сахары на долю оазисов достается лишь 350 кв. км.При переходе из зоны степей, полупустынь и саванн к пустыне по мере разрежения растительного мира беднеет и фауна. Редко встречаются живые существа на солончаках и такырах. Однако полное их исчезновение следует считать явлением исключительным.Там, где есть хоть какая-нибудь растительность, всегда можно встретить живые существа. Многие из них, избегая губящего воздействия солнечных лучей, ведут ночной образ жизни, забираясь в дневное время в норы. В 30--40 см от поверхности песок более влажен и прохладен, а на глубине 1--1,5 м температура круглый год в любое время суток держится в пределах 10-17⁰ (5).

Рис.3.2. Скудная растительность пустыни.

2.4 Животный мир

Насекомые очень многочисленны в пустыне и играют важную роль в жизни ее обитателей, питающихся исключительно насекомыми. Приспособления этих мелких жителей пустыни к засушливым условиям разнообразны. Один из них, как например муравьи-жнецы, физиологически не приспособлены к условиям пустыни, устраивают гнезда глубоко под землей, где наружная температура не достигает их. Они совершают лишь кратковременные набеги на поверхность, чтобы запастись семенами.

Многие насекомые активны только ночью, а днем прячутся под камнями и в норы, как чернотелки, скорпионы и другие. Дневные насекомые имеют длинные конечности, либо могут летать. Многие забираются на растения. Большинство насекомых защищаются от обезвоживания, выделяя на поверхность катикулы тонкий слой воска, почти не проходимый для воды. Некоторые насекомые, например американский и австралийский медовые муравьи запасают пищу в части особей, которые служат как бы живыми бочками - кладовыми.

Сухие условия пустынь не позволяют обитать многим видам земноводных в пустыне, но примером приспособляемости может служить лягушка лапатоног. Это один из очень немногих земноводных пустыни, живущих большую часть жизни в норах, выходя ночью на охоту и ждущих редких дождей для спаривания и откладывания икры.

Рептилии - это еще одна группа обитателей пустыни, которая, вероятно, чувствует себя здесь лучше других. Это "холоднокровные" животные, которые в отличие от птиц и млекопитающихся не обладают способностью к терморегуляции. Поэтому при дневном повышении температуры надо прятаться либо в норы, либо на растениях. Но по ночам они ищут укрытия от холода. Пожалуй, самые многочисленные рептилия пустынь - змеи, но поскольку большинство из них ночные, они менее заметны, чем ящерицы, снующие здесь и там в течение всего дня. Некоторые животные, например гекконы, запасают жир на хвосте на неблагоприятные времена.

В пустынях встречаются много птиц - от крошечного сычика-эльфа до нелетающих гигантов страусов. Пустынные птицы питаются семенами или зелеными растениями (саксаульная сойка, кустарница, волнистый попугайчик, пустынный жаворонок, страус и другие). Но среди них есть немало хищников - средиземноморский сокол, сычик-эльф (до 15 см), земляная кукушка. Птицы, как более мобильный тип животных, залетают в пустыни из соседних более благоприятных территорий, особенно во время дождей и осенне-весенний период.

Конечно, млекопитающихся, как и птиц, особенно крупных, в пустынях меньше, чем в других зонах, но все же, на удивление, многие из них ухитряются выжить в столь суровых условиях благодаря приспособлениям в поведении, обмене веществ и строении.

Грызуны - самые обычные мелкие обитатели пустыни. Большинство из них активны ночью, а день проводят в норах, где влажность выше и не так жарко. Многие из них не пьют воды, а извлекают ее из растительных кормов. Известно также, что некоторые грызуны получают влагу путем окисления углеводов пищи, запасаемых в виде жира, кроме того, их почки отличаются высокой эффективностью аборции влаги из первичной мочи. Среда обитания привела к схожести различных животных. Тушканчики, песчанки Азии и Африки, прыгуны из Северной Америки и кенгуровые мыши из Австралии хотя и очень похожи друг на друга, но они не родственны между собой и сформировались на разных континентах.

В пустынях живет относительно немного крупных хищников: семейство кошачьих представлено лишь одним гепардом. Мелкие пустынные кошки, например манул и другие, ведут ночной образ жизни, подкарауливая других ночных животных.

Представителей семейства псовых в пустыне мало, но те, кто здесь живет, как фенек Сахары или карликовая лисица Южной Америки, очень похожи друг на друга по внешнему виду и окраске. Обычно они не велики, но имеют большие уши и всеядны.

Травоядные представлены очень малым видовым составом. К ним можно отнести верблюдов Сахары и Центральной Азии, адаксов Южной Африки, его родственных саблерогих ориксов Сахары, несколько видов газелей.

Адакс еще более неприхотлив, чем верблюд, поскольку совсем не пьет воды, получая ее из поедаемых растений.

Более подробный видовой состав растений и животных будет описан более подробно при характеристике крупнейших пустынь каждого континента (5).

Глава 3. Географические особенности зоны пустынь на материках

3.1 Тропические пустыни

Классический пример ландшафтов этой зональной группы - пустыни сахаро-аравийского типа. Сухость и континентальность тропического климата выражены здесь в своих крайних формах (коэффициент увлажнения меньше 0.02). В центральных районах Сахары осадки могут не выпадать годам и средняя многолетняя норма местами лишь около 1мм при годовой испаряемости до 5000мм. Характерны громадные массивы эоловых песков, каменисто-щебнистые хамады, солончаковые впадины. Растительность представлена разомкнутыми группировками из многолетних ксерофитных кустарников и злаков. Запасы фитомассы менее 1 тонны на гектар, продуктивность - не более 0,5-1,0 тонны на гектар. Животный мир беден: немногочисленные млекопитающие (грызуны, копытные, хищники), пресмыкающиеся, птицы; сравнительно многочисленны насекомые. Миграция растворимых солей приводит к образованию известково-гипсовых кор. Почвы на огромных пространствах не развиты. Сезонный ритм выражен слабо.

В сахаро-аравийских пустынях различаются три подтипа ландшафтов:

1. Северный, переходный к субтропикам с суммой температур более 10 градусов 7500-9000 градусов; с представителями средиземноморской растительности у временных водотоков и участием весенних эфемеров.

2. Центральный с суммой температур 9000-10000; со злаковыми группировками, редкими кустами акации, ежовника, карликового саксаула.

3. Южный с суммой температур 10000-11000 градусов; разреженный покров растительности из ксерофитных злаков и единичными колючими кустарниками.



Рис.4.3. Размещение пустынь тропического пояса.

Своеобразны приатлантические типы северо- и южноафриканских пустынь (рис.3.3.) с пониженной континентальностью и теплообеспеченностью, ничтожными осадками (10-50мм), но высокой относительной влажностью, туманами и обильной росой. Господствуют молочаи и другие суккуленты. Аналоги этих пустынь- ландшафты притихоокеанской полосы п-ва Калифорния. Тропические пустыни Мексиканского нагорья из-за высокого гипсометрического положения отличаются меньшим количеством тепла, в растительном покрове господствуют суккуленты - множество видов кактусов, юкки, отав и др. С высотой они переходят в горный аналог аридных субтропиков с мощным злаковым покровом, жестколистными кустарниками, акациями, юкками (4).

Южноамериканские тропические экстрааридные ландшафты тянуться вдоль тихоокеанского побережья и в основном относятся к типу приокеанических пустынь (с суммой температур более 10 градусов 6000-7000 градусов, осадки - 5-10мм), на прибрежной равнине растительный покров отсутствует, на высоте 500-600 м , в полосе туманов появляются эфемеры, некоторые злаки, колючие кустарники. Весь высотный спектр имеет крайне аридный характер. Внутреннее плоскогорье Пуна (3600-4600 м) имеет резко континентальный экстрааридный климат, ландшафты к подклассу высокогорных пустынь с разреженными ксерофитными кустарниками, подушковидными растениями, обширными солончаками.

Тропические пустыни занимают центральную часть материка Австралии. Обширные площади заняты грядовыми песками и каменистыми пустынями на реликтовых латеритных корах. Растительность представлена ксерофитными травяно-кустарниковыми сообществами, особенно типичны многочисленные виды акаций. Подобный характер покрова сохраняется и на склонах гор (6).

3.2 Субтропические пустыни

Пустыни расположены во внутренних секторах субтропического пояса, нередко выходят к западным побережьям материков (рис.4.3.). Климат резко и крайне континентальный, с большими запасами тепла, хотя зимой обычны заморозки с температурой до - 10 градусов. Увлажнение резко недостаточное, осадков выпадает менее 200 мм, часто менее 100мм. Коэфициент увлажнения ниже 0.05, реже 0.1, в режиме осадков обычно сказывается средиземноморский тип. Характерны дефляция, деятельность временных водотоков, накопление обломочного материала и солей. Растительный покров крайне разреженный, хотя по составу богаче, чем в суббореальных пустынях. В животном мире представлены разнообразные обитатели открытых пространств, в том числе грызуны и копытные, много птиц, пресмыкающихся, насекомых.



Рис.5.3. Размещение пустынь субтропического пояса.

В Евразии к этой группе относятся пустынные ландшафты переднеазиатского типа, занимающие большую часть Иранского нагорья. Преобладают разреженные сообщества полыней, солянок, псаммофитов и галофитов. Обширные впадины заняты солончаками. Вегетация начинается обычно в феврале, а к концу мая эфемеры и другие травянистые растения выгорают. С июня по сентябрь практически не бывает дождей. Нижний пояс гор (до 1800-2400м) занимают полынно эфемеровые пустыни с сообществами нагорных ксерофитов, местами - степей. В высокогорьях появляются фрагменты остепненых лугов.

В Северной Африке предсахарские субтропические пустыни постепенно, без четкого перехода, сливаются с тропическими пустынями. В Северной Америке между субтропическими и тропическими пустынями нет четкой грани. Первые отличаются исключительно аридным, крайне континентальным климатом, разреженными сообществами креозотова куста. Южноамериканские субтропические пустыни занимают межгорные впадины и предгорья в дождевой тени Анд с зарослями колючих кустарников, солончаками, солеными озерами. Южноафриканские экстрааридные субтропики выходят к берегам Атлантического океана. Приокеанические пустыни отличаются сравнительно прохладным летом, высокой относительной влажностью воздуха, частыми туманами. Основу растительности составляют суккуленты. Субтропические пустыни Австралии примыкают к Большому Австралийскому заливу. Здесь доминируют галофитные кустарнички (прутняк, лебеда) на маломощных серо-бурых карбонатах в нижних горизонтах засоленных и загипсованных почвах.

3.3 Пустыни умеренного пояса

Умеренные пустыни широко распространены в центре Евразии (рис.5.3.). Им присуща крайняя аридность (коэффициент увлажнения колеблется в пределах 0,10-0,15), жаркое лето и значительные запасы тепла (с суммами температур 3200-4000 градусов), но довольно холодная зима с минусовыми температурами, что отличает умеренные пустыни от тропических и субтропических пустынь. Различаются резко континентальные казахстанские и крайне континентальные центральноазиатские умеренные пустыни. Крайняя аридность проявляется в отсутствии местных рек с постоянным течением, развитии физического выветривания, аккумуляции обломочного материала, дефляции и эоловой аккумуляции, соленакоплении. Растительный покров сильно разрежен, для него характерны полыни и солянки, псамофитные сообщества на песках, сочные солянки на солончаках. Величина зоомассы также низкая, основную часть составляют беспозвоночные, среди позвоночных преобладают грызуны. Многие звери зимой впадают в спячку, а летом их активность резко снижается из-за выгорания растительности. Растительный опад быстро минерализуется, содержание гумуса в серо-бурых почвах - не более 1%.

Пустыни умеренного пояса относятся к континентальному типу. Это пустыни Средней Азии и Центральной Азии. Воздушные массы западного и восточного направлений не доносят влагу до центра Евразии, поэтому зесь характерно образование пустынь.

Остро стоит проблема Аральского моря, находящегося в пределах умеренных пустынь. В связи с неправильным орошением реки Амударья и Сырдарья перестали доносить свои воды до Арала. Возникла острая проблема усыхания Аральского моря. Стала резко сокращаться площадь водной поверхности.

Рис.6.3. Размещение пустынь умеренного пояса.

Зима в умеренных пустынях продолжительная (75-125 дней), с устойчивым, но маломощным снежным покровом. В конце марта - начале апреля на западе пробуждаются ранние эфемеры (в центральной Азии они исчезают), основной период вегетации - апрель - май. В июле - августе большинство пустынных кустарничков находится в состоянии покоя, а во второй половине октября они засыхают.

В пустынях казахстанского типа высотно-поясной ряд начинается низкогорными, преимущественно полынными пустынями (до 800 метров). В умеренных пустынях Центральной Азии пояс горных пустынь поднимается до 1600 метров, выше расположены горные полупустыни (до 2300 метров), горные степи (до 3500 метров), кобрезиевые пустоши, субнивальные каменистые россыпи и ледники.

В Северной Америке умеренные пустыни распространены в барьерной тени Каскадных гор и Сьерры-Невады. Для них характерны разреженные кустарниковые сообщества из полыни трехзубчатой на серо-бурых почвах. В марте-апреле вегетируют эфемеры. В южном полушарии аналоги описанных типов ландшафтов практически не выражены (4).

Глава 4. Проблема опустынивания и пути ее решения

В последние годы в аридных областях нашей планеты наблюдалось резкое усиление процессов аридизации и расширение пустынь, следствием чего явилось сокращение или полное уничтожение их биологической продуктивности. В литературе эти процессы названы опустыниванием. Оно имело место и в давно минувшие времена. В настоящее время в связи с большими потерями продуктивных земель опустынивание имеет глобальное значение и привлекло внимание ООН, общественных и научных кругов мира.

В целом - опустынивание - процесс сложный и многогранный, имеющий как общегеографические, так и социально-экономические и политические аспекты.

Два фактора в большей степени способствуют усилению процессов опустынивания и расширению границ пустынь. Это климатические колебания и антропогенные воздействия. Часть ученых склонна считать главной причиной проявления процессов опустынивания климат, периодические засухи. По мнению этих ученых, с точки зрения экологии пустыни - истощенные, обедненные жизненными формами территории (рис.6.4.) - сильнее отражают, чем поглощают, солнечные лучи, снижают интенсивность конвекции воздуха и в результате способствуют уменьшению количества атмосферной влаги в виде осадков.

Высказывается даже предположение, что по этим причинам в умеренных широтах, где пустыни наиболее распространены, имеет место сдвиг «дождевых поясов», тем самым еще более обостряются и без того сложные процессы опустынивания.

Другая часть ученых считает, что веские доказательства «виновности» климата отсутствуют, хотя его причастность к развитию опустынивания в глобальном масштабе установлена достаточно четко. По их мнению, человек является проводником опустынивания и в то же время его жертвой. Именно он психологически настроенный к неисчерпаемости ресурсов пустынь, чаще всего не должного значения последствиям хозяйственной деятельности, способствующим расширению границ пустынь.

Установлено, что из 45 выявленных факторов опустынивания 87% их приходится на нерациональное использование человеком воды, земли, растительности, полезных ископаемых и только 13% относится к природным процессам.

Установлено также, что опустынивание - это обратная сторона и неизбежный спутник широкого сельскохозяйственного и промышленного использования природных ресурсов аридных областей. При чрезмерно интенсивном и неоправданно длительном использовании пастбищ, поливах орошаемой пашни без коллекторно-дренажной системы, отсутствием севооборотов, использовании современных землеройных и транспортных машин и т.д. часто невольно нарушается сложившееся в экосистемах равновесие, антропогенная нагрузка переходит критическую грань и эксплуатируемая земля становится для сельскохозяйственного использования: почвы засоляются , пески оголятся и приходят в движение, усиливаются процессы эрозии. Более того, такие территории сами становятся фактором ухудшения лесорастительных условий соседних местностей.



Рис.7.4. Высохшее дерево в пустыне.

Разумеется, обширные бесплодные песчаные, каменистые, глинистые и солончаковые пустыни образованы естественными факторами. Расширение границ пустынь и проблемы опустынивания характерны для районов, непосредственно примыкающих к пустыням, где деятельность человека проявляется активно. Именно там наиболее зримы результаты антропогенного воздействия (2).

Существует много различных факторов, приводящих к опустыниванию в аридных регионах земного шара (рис.8.4.). Однако среди низ выделяются общие, играющие особую роль в усилении процессов опустынивания. К ним относятся:

истребление растительного покрова и разрушение почвенного покрова при промышленном, ирригационном строительстве;

деградация растительного покрова чрезмерным выпасом;

уничтожение древесно-кустарниковой растительности в результате заготовки топлива;

дефляция и эрозия почв при интенсивном богарном земледелии;

вторичное засоление и заболачивание почв в условиях орошаемого земледелия;

разрушение ландшафта в районах горных разработок за счет промышленных отходов, сброса сточных и дренажных вод.

Среди естественных процессов, приводящих к опустыниванию, наиболее опасными являются:

климатические - увеличение аридности, сокращение запасов влаги, вызываемых изменением макро- и микроклимата;

гидрогеологические - осадки становятся нерегулярными, питание подземных вод - эпизодическим;

морфодинамические - геоморфологические процессы становятся более активными (эрозия, дефляция и т. д.);

почвенные - усыхание почв и их засоление;

фитогенные - деградация почвенного покрова;

зоогенные - сокращение популяции и численности животных.

Борьба с процессами опустынивания ведется в следующих направлениях:

раннее выявление процессов опустынивания с целью их предотвращения и ликвидации, ориентирование на формирование условий рационального природопользования;

создание защитных лесных полос по окраинам оазисов, границам полей и вдоль каналов;

создание лесных массивов и зеленых "зонтов" из местных пород - псамофитов в глубине пустынь для защиты скота от сильных ветров, палящих лучей солнца и укрепления кормовой базы;

восстановление растительного покрова на территориях открытых горных разработок, вдоль строительства ирригационной сети, дорог, трубопроводов и всех мест, где он уничтожен;

закрепление и облесение подвижных песков с целью защиты от песчаных заносов и выдувания орошаемых земель, каналов, населенных пунктов, железных и шоссейных дорог, нефте- и газопроводов, промышленных предприятий (5).

Закрепление подвижных песков может быть стоячее, устилочное и комбинированное.

Стоячие защиты изготавливают из высохшего тростника или песчаного овса высотой 0,4-0,8 метров. Вяжут снопы и расставляют в плужные борозды, которые делают на расстоянии от 1,3 до 8 метров в зависимости от высоты снопов.

Лежащие, или устилочные, защиты представляют собой разложенную на поверхности песков солому песчаного овса или хворост. Солому вминают в песок, а хворост раскладывают без заделки. Такие защиты могут быть сплошными или в виде полос шириной 1-1,5 метра. Комбинированные защиты представляют собой сочетание стоячих и устилочных.

Битумизация песков (рис.7.4.) заключается в покрытии их эмульсией битума, цементирующей поверхностный слой на глубину 0,8-1 сантиметр. Сплошная корка успешно противостоит ветрам два года. Разбрызгивание эмульсии производится с помощью пожарного насоса с распылителем.

...