Географическая оболочка (ГО) и её свойства

Оборудование: тетрадь, атлас (карта географические пояса и природные зоны)

Задание 1.

А. Прочитать текст, представленный ниже, познакомится с периодическим законом географической зональности А.А. Григорьевым и М.И. Будыко. Выписать формулу.

В. Записатьвсе процессы и компоненты ГО, которые распределяются на планете Земля ЗОНАЛЬНО (можно составить в виде схемы!).

Открытие В.В. Докучаевым географических зон как целостных природных комплексов было одним их крупнейших событий в истории географической науки. После этого на протяжении почти полувека географы занимались конкретизацией и наполнением этой закономерности: уточнялись границы зон, делались их подробные характеристики, внутри зон выделялись подзоны и т.д.

Принципиально новый вклад в решение проблемы зональности был сделан А.А. Григорьевым и М.И. Будыко (1956), которые подвели под явление зональности физический и количественный базис и сформулировали периодический закон географической зональности, лежащий в основе структуры ландшафтной оболочки.

Закон гласит: со сменой физико-географических поясов ландшафтные зоны и их самые общие свойства периодически повторяются.

Согласно А.А. Григорьеву и М.И. Будыко, он отражает реально существующую дифференциацию ландшафтной оболочки на природные зоны, в основе которой лежат различные суммы приходящего радиационного тепла и атмосферной влаги. Это положение было формализовано при помощи введения радиационного индекса сухости:

K₁ = R/LO,

где K₁ – радиационный индекс сухости,

R – годовой радиационный баланс,

L – скрытая теплота парообразования,

О – годовая сумма осадков.

Этот индекс показывает отношение полезного запаса радиационного тепла к тому количеству тепла, которое нужно затратить, чтобы испарить все атмосферные осадки в данном месте. Вычисленные коэффициенты наглядно показывают, что соотношение тепла и влаги может быть одинаковым в разных географических поясах (см. рис. 1).

Радиционный индекс сухости меньше единицы описывает избыточное увлажнение, если больше – то имеют место засушливые условия. В зависимости от годового значения радиационного баланса и индекса сухости была проведена классификация природных зон. В табл. представлена связь природных зон с климатом в виде функции от величины радиационного баланса и индекса сухости.

Установленная законом периодичность проявляется в том, что величины К₁ меняются в различных природных зонах от 0 до 4-5. Трижды между полюсами и экватором радиационный индекс сухости близок к 1. Этим значениям соответствует наибольшая продуктивность ландшафтов.

Рис 1. Периодический закон географической зональности (по А.А. Григорьеву и М.И. Будыко) I_R – радиационныйиндекссухости; диаметрыкружковпропорциональныбиологическойпродуктивностиландшафтов

Географическая (широтная) зональность–одна изсамыхуниверсальныхгеографическихзакономерностей,имеющаястатусзакона.ВсоответствиисэтимзакономландшафтнаяоболочкаЗемлиразделяетсянаприродныезоны,повторяющиесявСев.иЮж.полушариях.

Широтная зональность сказывается буквально на всех компонентах ландшафта. Однако степень ее проявления в разных компонентах ландшафта неодинакова и распределяется поубывающей в таком порядке: климат – растительность – животный мир – почвы – воды – рельеф – горные породы.

Рассмотрим основные закономерности зонального распределения природных процессов и компонентов:

1) зональность радиационного баланса – поступление солнечной радиации уменьшается от экватора к полюсам.

В идеальном варианте – в соответствии со следующей закономерностью:

S = S₀cos a,

где S – количество солнечной радиации, поступающей к земной поверхности на конкретной широте;

S₀ – количество солнечной радиации, поступающей на поверхность, перпендикулярную солнечным лучам;

а – широта места.

Теоретически следовало бы ожидать, что радиационный баланс максимален на экваторе, но этот максимум смещается на пространство между 20 и 30° с.ш. Причина: на этих широтах атмосфера наиболее прозрачна для солнечных лучей. А над экватором в атмосфере много облаков, которые задерживают, рассеивают и поглощают коротковолновую радиацию.

2) зональность теплового баланса – появление тепловых поясов (7);

Вся лучистая энергия, которая достигает Земной поверхности, преобразуется в тепловую энергию. Основная закономерность в распределении тепла по земной поверхности – зональность – позволяет выделить тепловые (температурные) пояса. Выделяют семь тепловых поясов: жаркий, два умеренных, два холодных и два вечного мороза.

Тепловые пояса не совпадают с поясами освещения, образующимися по астрономическим законам, т.к. тепловой режим зависит не только от освещения, но и от ряда других факторов.

3) зональность воздушных масс и циркуляции атмосферы – циркуляционные зоны (13);

Важнейшие следствия неравномерного широтного распределения тепла – зональность воздушных масс и циркуляции атмосферы.

Под влиянием неравномерного нагрева и испарения формируются воздушные массы. Они различаются по плотности, влагосодержанию, температурным свойствам. Выделяют четыре основных зональных типа воздушных масс:

• экваториальные (теплые и влажные);

• тропические (жаркие и сухие);

• бореальные (прохладные и влажные);

• арктические или антарктические (холодные и сухие).

Неодинаковый нагрев и вследствие этого различная плотность воздушных масс вызывают их перемещение – циркуляцию. Если бы Земля не вращалась, то нагретый воздух поднимался бы вверх от приэкваториальных широт и растекался к полюсам. Тоесть в северном полушарии постоянно дули бы северные ветры, а в южном – южные. Но отклоняющее действие вращения Земли (сила Кориолиса) вносит в эту схему существенные поправки. В результате в тропосфере образуется несколько циркуляционных зон:

• экваториальная (низкое давление, штили);

• тропическая (высокое давление, восточные ветры);

• умеренная (пониженное давление, западные ветры);

• полярная (высокое давление, восточные ветры);

еще по три переходных зоны – субарктическая, субтропическая, субэкваториальная. Всего 13 циркуляционных зон.

4) зональность увлажнения – существует три максимума и четыре минимума;

С зональностью циркуляции атмосферы тесно связана зональность увлажнения. Зональность распределения осадков имеет некоторую специфику: существует три максимума и четыре минимума.

Однако количество выпадающих осадков еще не определяет условий увлажнения. Так, в заболоченной тундре и в пустынях Средней Азии выпадает около 200 мм осадков. Для оценки условий увлажнения надо учитывать не только выпадающие осадки, но и испаряемость – максимально возможное испарение, которое определяется температурой. Испаряемость не тождественна испарению, то есть фактически испарившейся величине влаги. На суше, испарение всегда меньше испаряемости.

В 1905 г. Г.Н. Высоцкий впервые ввел показатель климатического увлажнения (К₂) для характеристики природных зон европейской России. Этот коэффициент (по Н.Н. Иванову) равен отношению количества осадков (О) к испаряемости (Ио), т.е. определяется широтностью как термических условий, так и циркуляционных особенностей атмосферы.

Выделяют следующие зоны увлажнения:

• (К₂> 1) – избыточного увлажнения – лесные ландшафты разных типов;

• (К₂ около 1) – нормального увлажнения – лесостепи, саванны;

• (К₂< 1) – недостаточного увлажнения – сухие степи, полупустыни и пустыни.

5) зональность гидрологических процессов;

Формы гидрологической зональности разнообразны. Зональность теплового режима вод в связи с общими особенностями распределения температуры по Земле очевидна. Зональными чертами обладает минерализация подземных вод и глубина их залегания. В тундре и экваториальных лесах подземные воды ультрапресные и близко залегают к дневной поверхности. В аридных районах (сухих степях, полупустынях и пустынях) подземные воды – солоноватые и соленые, глубокого залегания. Зональными также являютсякоэффициент стока, соотношения между разными видами стока, режим рек и их питание.

Коэффициент стока:

• тундра – 0,75;

• тайга – 0,65;

• зона смешанных лесов – 0,3;

• лесостепи – 0,17;

• степи и полупустыни – от 0,06 до 0,04.

Зональны соотношения между разными видами стока:

• в ледниковом поясе (выше снеговой линии) сток имеет форму движения ледников и лавин;

• в тундре преобладает почвенный сток;

• в тайге – грунтовый сток;

• в степях и полупустынях – поверхностный сток;

• в пустынях стока нет.

Также зонален режим рек и их питание.

В экваториальном поясе – речной сток круглый год обильный (Амазонка, Конго).

Для тропиков и субтропиков (восточные окраины) – летний сток (преобладание летних осадков) (Ганг, Меконг, Янцзы, Замбези, Парана).

В умеренном и субтропическом поясе для западных окраин существует 4 режима стока:

1) в Средиземноморье – зимний сток;

2) на реках Британских островов, Франции, Бельгии, Нидерландов,Дании – преобладание зимнего, но при сильном испарении летом;

3) восточная часть Западной Европы и Южная Европа, США – преобладание весеннего дождевого стока;

4) Восточная Европа, Сибирь, север США, юг Канады, югПатагонии – преобладание весеннего снегового стока.

В бореальном субарктическом поясе летом на реках снеговое питание, зимой стока нет (северные окраины Евразии и Северной Америки).

В высокоширотном поясе вода весь год в замерзшем состоянии (Антарктида, Арктика).

6) геохимическая зональность;

Ярким отражением влияния зональности на геохимические процессы является распределение типов коры выветривания, характер почвообразования.

• В лесной зоне морозное выветривание затухает, сильнее становится химическое выветривание. Кора состоит из глинообразных и железистых продуктов (Al2O3, Fe2O3). Влага перемещается по почве вниз и удаляет щелочи и щелочные земли. Почвы – кислые подзолистые, в горизонте Е накапливается SiO2, а Al2O3, Fe2O3 вынесены в нижележащие горизонты. В выветривании велика роль гуминовых кислот. Распространенные элементы – H, Al, Fe, Si. В дефиците Co, J, F, Mo.

• В степной зоне кора сиаллитно-карбонатная, сложенная лессовидными продуктами. К распространенным элементам относится Na, Ca, Mg. Круговорот атомов быстрый, при разложении органики образуются гумусовые, угольная кислоты, нейтрализующиеся Ca. Поэтому почвы (черноземы) не обладают кислой реакцией.

• В полупустынях умеренного пояса происходит накопление Ca, Na, Mg, K. Растворы слабощелочные и нейтральные.

• В пустынях господствует физическое выветривание (дефляция), химическое из-за недостатка влаги подавлено. Почвенная влага движется вверх, и в коре накапливаются соли Na, Ca, Mg.

• Во влажных тропиках и субтропиках очень сильно идет и физическое, и химическое выветривание. Из почв вымываются и переходят в воду Na, Ca, K, Cl, S, Mg. Малоподвижные Fe, Al, Ti образуют коллоидные остатки, которые остаются в коре (сиаллитно-ферритная и аллитная), придавая ей ярко-красный цвет.

7) зональность рельефа (экзогенный рельеф);

Встречаются утверждения, что в рельефе земной поверхности зональность не проявляется. Рельеф в этом отношении не составляет исключение. Все процессы, связанные с прямым или косвенным участием солнечной энергии (выветривание, деятельность ледников, ветра, текучих вод и т.д.) имеют зональный характер.

В арктических и антарктических пустынях существуют специфические формы рельефа – нагорные ледниковые равнины, ледниковые шапки, потоки, снежные заструги.

Для тундр специфичны термокарстовые впадины, бугры пучения.

В заболоченной таежной зоне – гряды (гривы) и межгрядовые понижения.

В степях – овраги, балки, просадочные солончаковые западины.

В полупустынях и пустынях – эоловые формы разных типов: дюны, барханы; котловины выдувания.

Задание 2. На основе анализа таблицы 1 (см ниже) ответить на следующие вопросы.

А. При каком сочетании радиационного баланса и радиационного индекса сухости формируются самые богатые ландшафты планеты Земля – экваториальные леса?

В. Какое сочетание радиационного баланса и радиационного индекса сухости способствует развитию пустынь в умеренном поясе.

С. Выясните, какие географические зоны возникают при следующем сочетании показателей. Как результат – заполните 4-ю графу таблицы (таблицу нарисовать в тетради)

№	Радиационный баланс, кДж/см² в год	Радиационный индекс сухости	Географическая зона
		0,7 – 0,8
		2,0 – 3,0
		0,8 – 1,0
		5,0 – 10,0

Таблица 1. Периодический закон географической зональности (по М.И. Будыко)

Пояснение.В ТАБЛИЦЕ отражены ДВА основных показателя: (1) Тепловая энергетическая база – радиационный баланс и (2)условия увлажнения – радиационный индекс сухости. При различном их сочетании формируются различные типы ландшафтов

Продолжение таблицы

Задание 3.(Выполняется по географическому атласу).

Дать анализ карты географических поясов и зон суши Земли. Для этого ответить на следующие вопросы:

А. Сколько и какие географические пояса показаны на карте?

Б. Какие географические пояса имеют наиболее сложную и наиболее простую структуру?

В. Все ли географические пояса и природные зоны имеют субширотное простирание, и где их отклонение от широтного (запад-восток) наибольшее? Приведите примеры выявленных отклонений.

Г. Как отражено на карте влияние абсолютной высоты и рельефа на дифференциацию географической оболочки?

Д.Какие зоны и в каких поясах характерны только для внутриконетинентальных областей? Какие зоны и в каких поясах характерны только для западных побережий материков? Какие зоны и в каких поясах характерны только для восточных побережий материков? Приведите конкретные примеры.

Е. Какие географические пояса и природные оны наиболее характерны для суши северного и южного полушарий?

Задание 4. (выполняется по вариантам)

Построить столбиковые диаграммы соотношения природных зон для материков Земного шара. Дать сравнительный анализ диаграмм. Цифры для построения взять из таблицы 2 «Площадь географических поясов и зон суши» (См. ниже)

Номер варианта	Группы	Материки
Вариант 1.	ХТБ-1501, ХТБ-1502, ХТБ-1503	Северная Америка Южная Америка
Вариант 2.	ХМБ-1501, ПОБ-1501	Африка, Австралия
Вариант 3.	ГГб-1501, ЛДБ-1501	Евразия, Северная Америка

Пояснения к заданию: 1 этап. Для выполнения задания, нужно для каждого материка (см. свой вариант задания) выписать состав природных зон (в млн кв. км). В сумме эта цифра должна соответствовать площади соответствующего материка.

2 этап. Построить график, где – по вертикали отложить площадь природных зон (в млн. кв.км), по горизонтали – перечень природных зон (с севера на юг или с юга на север). 3 этап. Построить на графике столбиковые диаграммы каждой природной зоны. Ширину столбика взять по 1 см. Масштаб горизонтальный и вертикальный подобрать самостоятельно, исходя из площади материка.

4 этап. Сравнить полученные графики, выявив черты сходства и различия в составе и географии природных зон. Объяснить, почему возникают такие различия?

Таблица 2. Площадь географических поясов и зон суши