Лекция 6. Закономерности строения и структуры географической оболочки

Единство и целостность географической оболочки проявляются в том, что нельзя выделить ее часть (геосферу), не нарушив целое и не разрушив самой части, которая не может существовать вне целого.

Каждый компонент географической оболочки (рельеф, почва, воды, органический мир и др.) существует и развивается по своим законам. Однако ни один из них не существует и не развивается изолированно от других компонентов. Взаимодействие всех компонентов связывает их в единую материальную систему, где все части зависят и влияют одна на другую. Непрерывный обмен вещества и энергии между отдельными частями географической оболочки определяет ее целостность, которая настолько велика, что изменение в одном звене неизбежно отразится на остальных.

Практическое значение закона целостности. Закон целостности географической оболочки — основа рационального природопользования. Вторгаясь в природу, человек порождает в ней цепную реакцию. Закон целостности предупреждает о необходимости предварительного и тщательного изучения структуры всякой территории и акватории, подвергающихся воздействию.

Географическая зональность. Важнейшей чертой Земли является закономерное изменение природных компонентов от экватора к полюсам, что проявляется в зональности. Основные причины зональности — форма и положение Земли относительно Солнца, вследствие чего солнечные лучи падают на земную поверхность под разными углами, постепенно уменьшающимися в обе стороны от экватора. Очевидно, что если бы Земля была плоскостью, как угодно ориентированной к потоку солнечных лучей, они падали бы на нее всюду одинаково и равномерно ее нагревали.

Сферы проявления зональности. Зональность тепловых условий была известна географам античного времени, а тепловые пояса выделяли еще древние греки. А. Гумбольдт установил зональность и высотную поясность растительности. Но честь и заслуга научного открытия географической зональности принадлежит В.В.Докучаеву, который в 1899 г. назвал зональность мировым законом.

Радиационные пояса. Количество солнечной радиации, получаемое Землей, зависит от расстояния между Землей и Солнцем и угла падения солнечных лучей на земную поверхность. Ближе всего к Солнцу Земля находится в начале января, дальше всего — в начале июля. Разница между этими расстояниями составляет 5 млн км, вследствие чего Земля в первом случае получает на 3,4% больше, а во втором на 3,5% меньше радиации, чем при среднем расстоянии от Земли до Солнца (в начале апреля и в начале октября). Угол падения солнечных лучей зависит в свою очередь от географической широты и высоты Солнца над горизонтом (меняющейся в течение суток и по временам года). Различный приход солнечной радиации на разных широтах позволяет выделить радиационные пояса: жаркий (между тропиками), два умеренных (между тропиками и полярными кругами) и два холодных (между полюсами и полярными кругами). Их иногда изображают в виде поясов освещенности Земли.

Тепловые пояса. Помимо географической широты, на распределение тепла на Земле влияют соотношение площадей суши и моря, состояние атмосферы, рельеф, высота местности над уровнем моря, морские и воздушные течения. Если принять во внимание эти факторы, то, очевидно, что границы тепловых поясов совмещать с конкретными параллелями не совсем правильно. Поэтому в качестве границ обычно принимают изотермы: годовые — для выделения пояса, в котором годовые амплитуды температуры воздуха; малы, и самого теплого месяца — для выделения поясов, где колебания температуры в году более резкие. По этому принципу выделяют тепловые пояса, которых также пять: теплый, или жаркий, ограниченный в каждом полушарии годовой изотермой +20°С, проходящей вблизи 30-й северной и 30-й южной параллели, два умеренных, которые в каждом полушарии лежат между годовой изотермой +20°С и изотермой +10°С самого теплого месяца (соответственно, июля или января), два холодных, в которых средняя температура самого теплого в данном полушарии месяца менее +10°С.

Климатические пояса. В.В.Докучаев обратил внимание на то, что в формировании природных зон участвуют не только прямая солнечная радиация, но и такие важные элементы климата, как адвективное тепло и влага. Он также установил, что для каждой природной зоны характерно определенное количество тепла и годовое количество атмосферных осадков, а также соотношение между ними. Рассматривая проблему географической зональности, А.А. Григорьев констатировал, что в основе изменений строения и развития географической среды по поясам, зонам и подзонам лежат, прежде всего, изменения количеств тепла, влаги и их соотношения. М.И. Будыко доказал тесную связь географических зон с двумя климатическими параметрами — радиационным балансом земной поверхности и радиационным индексом сухости. Из этого можно заключить, что основным фактором формирования географических зон является климат.

По относительной устойчивости климата отдельных участков земной поверхности выделяют тринадцать климатических поясов: экваториальный, два субэкваториальных, два тропических, два субтропических, два умеренных, два субарктических, два арктических.

Географические пояса. Климатические пояса служат основой для выделения географических поясов — наиболее крупных зональных подразделений географической оболочки. По числу и даже по названиям географические пояса совпадают с климатическими. Однако границы этих поясов совпадают не везде, что связано с более сложной организацией географических поясов, включающих почвенно-растительный покров, геоморфологические, биохимические, гидрогеологические объекты, которые могут не соответствовать всем параметрам современного климата.

В пределах географических поясов выделяют географические, или ландшафтные зоны, которые характеризуются господством одного зонального типа ландшафта. Зоны в меньшей степени, чем пояса, имеют широтную ориентацию и протяженность, так как условия увлажнения обусловлены не только климатическими факторами, но и структурой самого ландшафта. Ландшафтными географические зоны впервые назвал Л.С. Берг, утверждавший, что их границы подвижны, т. е. с течением времени меняют свое положение на земной поверхности. Причиной такого перемещения он считал коренные изменения климата в прошлом.

Периодический закон географической зональности. Климатические условия географических поясов и зон можно оценить с помощью показателей: коэффициента увлажнения Высоцкого—Иванова к = Х/Е0 (где X— годовая сумма осадков, мм; Е0 — годовая испаряемость, мм) и радиационного индекса сухости Будыко r = R/LX ( где R — годовой радиационный баланс; LX— энергия, которая потребовалась бы на испарение выпадающих атмосферных осадков). Значения показателей определяют характер увлажненности ландшафтов: аридный (засушливый) или гумидный (влажный). Чтобы отобразить влияние ландшафтных условий на увлажнение, А.М. Рябчиков предложил соотносить радиационный баланс не с атмосферными осадками (они в большей мере зависят от циркуляционных процессов, чем от структуры ландшафта), а с валовым, или продуктивным, увлажнением W, которое равно количеству осадков минус поверхностный сток.

В низких широтах (примерно от 0° до 30°) фактором, лимитирующим произрастание растительности, является влага. Здесь наблюдаются следующие зоны: влажные экваториальные леса, тропические леса, листопадные леса, саванны, опустыненные саванны, тропические пустыни. В высоких широтах (примерно от 65° и выше) лимитирующим фактором является теплота. Здесь сформировались лесотундры, тундры, арктические пустыни. Между высокими и низкими широтами в условиях субтропических и умеренных поясов наблюдаются разные сочетания тепла и влаги. Так, пустыни (субтропические и умеренного пояса) находятся в тех районах, где увлажнение недостаточное (к< 1, r> 1), а влажные субтропические, широколиственные, смешанные леса и тайга сформировались в районах с хорошим увлажнением (к и r близки к 1).

Изложенные закономерности справедливы для равнинных территорий. В горных районах с высотой понижается температура, изменяется количество осадков (обычно увеличивается до определенных высот, а затем уменьшается). Имеют значение крутизна и экспозиция склонов, а также облачность. Соответственно этому изменяются и водно-тепловые условия, что приводит к смене ландшафтных зон с высотой. Закономерная смена природных условий и ландшафтов с высотой получила название высотной поясности (высотная зональность, вертикальная зональность).

Зоны на равнинах и высотные пояса формируют своеобразную систему. Например, зона арктических (полярных) пустынь на уровне моря находится на широте 65 — 85°, а в более низких широтах она возможна лишь на определенной высоте в горах. В реальности сплошного распределения зон от уровня моря до снеговой границы не существует, имеются лишь фрагменты такой картины в разных горных системах.

Общие черты циркуляции атмосферы, управляющие переносом влаги, необходимо учитывать при делении географических поясов на секторы. Выделяют три сектора: два океанических и один континентальный, или западный, центральный и восточный. В холодном поясе секторы не выявляют, так как морская и континентальная области не имеют резких различий. По классификации А. Г. Исаченко, целесообразно выделение пяти секторов: западный приокеанический, восточный приокеанический, слабо- и умеренно континентальный, континентальный, резко континентальный.

Понятие «ландшафт» относится к физико-географическому комплексу, т.е. к сочетанию взаимодействующих природных компонентов — геологического строения, рельефа, атмосферного воздуха, вод суши, почв, растительности и животного мира. Под ландшафтом обычно понимают территорию, природные условия которой относительно однородны. К одному ландшафту можно отнести территории, разобщенные между собой, но сходные по природным характеристикам. Помимо ландшафтов суши есть попытки выделения подводных ландшафтов — аквальных природных комплексов. Типы ландшафтов определяют своеобразие природных, или ландшафтных, зон — крупных подразделений земной поверхности внутри географических поясов.

Классификации ландшафтных зон и ландшафтов Земли многоуровенны и неоднозначны по содержанию. В качестве примеров приведем некоторые из них.

Ландшафтные зоны Земли (по С. В.Калеснику):