9.4. Ритмічні явища в географічній оболонці
Своєрідна різновид круговоротов в ГО і одна з закономірностей її розвитку - ритмічність.
Ритмічністю називається повторюваність в часі комплексу процесів, які кожен раз розвиваються в одному напрямку. Розрізняють дві форми ритміки: періодичну - це ритми однаковою тривалості, і циклічну - ритми змінної тривалості.
Ритми бувають різної тривалості: сверхвековие, внутрівекоиве, річні, добові. Найбільший ритм в історії Землі пов'язаний з рухом Сонячної системи навколо ядра Галактики і складає 180-220 млн. Років. У житті Землі він представлений тектонічними етапами: каледонская (кембрій - ордовік - силур, 200 млн. Років), герцинским (девон - перм, 180 млн. Років), мезозойским (тріас - крейда, 165 млн. Років), кайнозойским. У цей час активізуються тектонічні рухи, вулканізм, змінюються обриси материків, що, в свою чергу, обумовлює зміну клімату.
Річна ритміка пов'язана зі зміною пір року і обумовлена орбітальним рухом Землі і нахилом осі. Сезонна ритміка спостерігається у всіх геосферах: в атмосфері існує річний хід вологості, температур, атмосферних опадів, формуються сезонні вітри - мусони. У літосфері протягом року змінюється інтенсивність вивітрювання, інших екзогенних процесів. У гідросфері спостерігається річний хід температури води, солоності, щільності, сезонна міграція риб.
Добова ритміка пов'язана зі зміною дня і ночі, що виникає через обертання Землі навколо осі. Добовий ритм проявляється в добовому ході всіх метеоелементов, фотосинтез йде тільки вдень, на світлі. Людина також живе за «сонячним годинником»: активність організму знижується з 2 до 5 годин ранку і з 12 до 14 годин сонячного часу, в цей час зменшується частота пульсу, погіршується пам'ять, знижується температура. Найбільша активність людей з 8 до 12 год і з 14 до 17 год.
Добова ритміка на різних широтах має свою специфіку. Це пов'язано з тривалістю освітлення і висотою Сонця над горизонтом. На екваторі день дорівнює ночі протягом всього року. У напрямку до полюсів влітку тривалість дня збільшується, а ночі зменшується, взимку навпаки, збільшується тривалість ночі. У дні літнього сонцестояння на полярних колах тривалість дня дорівнює 24 годинам. За полярним колом влітку спостерігається полярний день.
Ритмічні явища як і кругообіг не замкнуті в собі, що протікають на тлі безперервного розвитку ГО, вони не можуть повторити в кінці ритму того стану, яке було в його початку. Вивчення ритмів в природі важливо для наукових і практичних прогнозів відбуваються в ній процесів.
9.5. Зональні і азональні в географічній оболонці
Найважливіша географічна закономірність - зональність - закономірна зміна компонентів або комплексів від екватора до полюсів завдяки зміні кута падіння сонячних променів. Основні причини зональності - форма Землі і положення Землі щодо Сонця, а передумова - падіння сонячних променів на земну поверхню під кутом, поступово зменшується в обидві сторони від екватора.
Основоположником вчення про зональність була російська грунтознавець і географ В.В. Докучаєв, який вважав, що зональність - це загальний закон природи. Географи розділяють поняття компонентна і комплексна зональність. Подання про компонентної зональності склалося з античних часів. Ще Аристотель виділив на Землі теплові пояси. Комплексну зональність відкрив і обгрунтував В.В. Докучаєв. Вчені виділяють горизонтальну, широтну і меридіональну зональність. Очевидно, більш загальне поняття - горизонтальна зональність (на рівнинах вона проявляється як широтная, в приокеанических секторах орієнтація зон стає майже меридіональної).
Унаслідок зонального розподілу сонячної променевої енергії на Землі зональні: температури повітря, води і грунту; випаровування і хмарність; атмосферні опади, баричний рельєф і системи вітрів, властивості ВМ, клімат; характер гідрографічної мережі і гідрологічні процеси; особливості геохімічних процесів і грунтоутворення; типи рослинності і життєві форми рослин і тварин; скульптурні форми рельєфу, до певної міри типи осадових порід, нарешті, географічні ландшафти, об'єднані в зв'язку з цим в систему природних зон.
Розмивається зональність у високих шарах атмосфери, на рубежі 20-25 км, тому що вище діє динамічна система, незалежна від тропосферного. Швидко зникають зональні відмінності і в земній корі. Сезонні і добові коливання температури охоплюють шар гірських порід товщиною не більше 15-30 м; на цій глибині встановлюється температура рівна середньої річної температури повітря даної місцевості. Нижче постійного шару температура з глибиною наростає, і її розподіл як у вертикальному, так і в горизонтальному напрямку пов'язане вже не із сонячною радіацією, а з джерелами енергії земних надр, що підтримує, як відомо, азональні процеси. Зональність у всіх випадках загасає в міру наближення до кордонів ГО.
Найбільші зональні підрозділи ГО - географічні пояси. Вони відрізняються один від одного температурними умовами, особливостями циркуляції атмосфери, грунтово-рослинного покриву і тваринного світу. Іншими словами, під географічним поясом розуміють широтне підрозділ ГО, обумовлене кліматом (відповідно до класифікації Б.П. Алісова). Головний сенс виділення географічних поясів полягає в окресленні лише найзагальніших рис розподілу первинного фактора зональності - тепла. Загальні риси циркуляції атмосфери, керуючі перенесенням вологи, тобто основного фактора внутрішньої неоднорідності природних зон, необхідно брати до уваги при розподілі географічних поясів на сектори (виділяють два океанічних і континентальний). Найбільш сприятливі умови для життя людей в помірному, субтропічному, субекваторіальному географічних поясах. Географічні пояси виділяються на материках і на океанах. Усередині поясів на суші по співвідношенню тепла і вологи (що призводить до спільності биологичеких компонентів - біоценозів) виділяються географічні зони. Зони діляться на підзони за ступенем вираженості зональних ознак. Теоретично в кожній зоні, витягнутої в широтному напрямку, можна виділити тільки три підзони: північну, центральну і південну. Слід зазначити, що зональність добре виражена тільки на земній поверхні, з висотою і глибиною зональність швидко згасає.
А.А. Григор'євим і М.І. Будико розроблений періодичний закон географічної зональності. Географічні пояси виділяються з радіаційного балансу, географічні зони за індексом сухості, тобто по співвідношенню радіаційного балансу і теплоти, необхідної для випаровування річної кількості опадів. При однаковому значенні радіаційного індекса сухості в кожному географічному поясі розвивається подібна зона. Наприклад, при індексі рівному 0,8, у всіх поясах розвивається зона лісів, проте екваторіальні ліси відрізняються від лісів помірного поясу. Отже, своєрідний вигляд географічній зоні надає відповідний географічний пояс (кількість тепла).
Для виявлення закономірностей в розташуванні географічних поясів і зон групою вчених (А.М. Рябчиков і ін. 1972) був побудований гіпотетичний материк, розміри якого відповідають половині площі суші, конфігурація - її розташуванню по широкій, поверхня являє собою невисоку рівнину, що омивається океаном. Нанесені на гіпотетичний материк кордону поясів і зон відображають середні контури їх на рівнинах реальних материків, а на місці гірських районів вони приведені до рівня цієї рівнини. Виявилося, що більшого поширення суші в СП викликає сильне розтягування зон в континентальних секторах північних помірного і субтропічного поясів. У ЮП ці сектори виклініваются. У загальних рисах зональність ЮП повторює зональність СП. Більшість географічних зон розташовується меридионально. Тільки на території Канади і Росії, переважно в континентальних секторах помірного і субарктичного поясів, переважає широтне положення зон. Зональність прекрасно виражена на Східно-Європейській рівнині (саме при вивченні грунту цієї рівнини В.В. Докучаєв відкрив закон зональності).
Характеристика провідних природних зон світу
Природні зони помірного поясу (тайга, змішані і широколисті ліси).
Помірний кліматичний пояс розвинений в обох півкулях: в ЮП клімат в основному океанічний, в СП спостерігаються всі чотири типи клімату (материковий, океанічний, західних і східних узбереж). Кордонами помірних поясів, зверненими в бік жарких країн, служать річні ізотерми 20 0. приблизно збігаються в обох півкулях з 30-ми паралелями (літнє положення полярного фронту і зимове положення арктичного фронту). Клімат помірних зон складається під впливом фізичних властивостей полярного повітря, входжень арктичних (антарктичних) і тропічних ВМ і циклонічної діяльності на полярному і арктичному (антарктичному) фронтах. Сумарна радіація становить 330-500 кДж / см 2 в рік, річний радіаційний баланс - 85-170 кДж / см 2. Так як Сонце влітку стоїть високо, а взимку - низько, коливання температури в році досить різкі. Теплові умови всюди допускають виростання дерев; існування безлісих ландшафтів пояснюється не браком тепла, а недоліком вологи. У помірних поясах досить чітко відокремлюються три сектори:
а) Західний приокеанический, більшою своєю частиною лежить у сфері переважання західних вітрів і цілорічної діяльності циклонів. Характерні природні зони сектора - змішані і широколисті ліси (Франція, Бельгія, Нідерланди, Британські острови, Норвегія, південна частина Чилі, північна частина Тихоокеанського узбережжя Північної Америки);
б) внутрішньоматерикові з континентальним кліматом. Дуже широкий діапазон природних зон - від тайгових до пустельних (велика частина території Росії, велика частина Канади між Скелястими горами і Гудзоновою затокою; клімат середньої Європи носить перехідні риси між континентальним і кліматом західних берегів);
в) Східний приокеанический - в сфері дії Мусон-циклональной циркуляції, характерні різні варіанти лісових зон (Далекий Схід і узбережжі Гудзонової затоки).
Основні масиви зони тайги розташовані в Євразії (Фенноскандия - Скандинавський і Кольський півострова, Європейська частина Росії і в Сибіру) і в Північній Америці (Канада). Найхолодніші місяці тут мають середню температуру від -10 0 С до -40 0 С, найтепліші 13-19 0 С. Зими суворі, особливо в Східному Сибіру, де абсолютний мінімум буває до -71 0 С. Літо порівняно тепле. Опадів - 400-600 мм. На значних просторах вічна мерзлота. Грунти мерзлотно-тайгові, підзолисті, дерново-підзолисті, болотні. Біомаса (кількість живої речовини на одиниці площі) рослин становить 1000-3500 ц / га.
Тайга - це сирі і похмурі хвойні та хвойно-дрібнолисті ліси простого будови (деревне, трав'яний і моховий яруси). Інші типи рослинності - луки і болота. Видовий склад тайги бідний: європейські, сибірські і американські види ялин, модрин, смерек, сосен (в тому числі кедрова сосна або кедр). У Росії в західній частині тайги переважає ялина європейська, в східній частині лісовими породами є модрина даурська. У південній частині тайги, на Далекому Сході, до хвойних порід додаються широколисті: дуб, в'яз, клен, липа. Неодмінним елементом тайги є верхові, сфагнові болота, утворення яких обумовлене багаторічної мерзлотою, невеликим випаровуванням і рівнинних територій. У тайзі поширені рисі, бурі ведмеді, соболі, горностаї, куниці. У тайзі мешкають 90 видів ссавців і 250 видів птахів. У ЮП зони тайги немає.
Зона змішаних і широколистяних лісів охоплює в СП схід США (район, що примикає до Аппалачів і Великих озер), західну Європу (без Середземномор'я), середню смугу Росії, частина Тихоокеанського сектора Азії. У ЮП - західне узбережжя Південної Америки, Тасманію і Південний острів Нової Зеландії. У порівнянні з тайгою, тут більш сприятливий кліматичний режим: середні температури найхолоднішого місяця в межах зони змінюються від -12 до +5 0 С (на Далекому Сході від -28 до -16 0 С), найтеплішого від 16 до 21 0 С , річні суми опадів від 500 до 1500 мм, річкова мережа густа, заболоченість значно менше, ніж в тайзі, грунту дерново-підзолисті, є бурі лісові грунти. У зоні мішаних лісів широколисті угруповання чергуються з ялинниками, сосновими борами, місцями розвиваються луки з багатим різнотрав'ям. Біомаса рослин становить 3000-5000 ц / га. Крім хвойних в Північній Америці ростуть американські види кленів, тополь, лип, ясенів, беріз, каштанів, дикий виноград і ін. В широколистяних лісах ростуть дуб, бук, граб, каштан, ясен, липа. У приморських районах Європи переважають каштанові ліси, на решті території - буки і дуби. Для Тихоокеанського сектора Азії (Уссурійський край, середня течія Амура, Маньчжурія - північно-східна частина Китаю) характерно багатство видів: поруч ростуть вічнозелені, листяні і хвойні дерева. У лісах ростуть клен, горіх, ясен, магнолія, вишня, камелія. У лісах помірних широт багато різноманітних кормів, тому й тваринний світ різноманітніше тайгового. Через відсутність вітру велика кількість слаболетающіх комах, і серед них великі Махаон Маака на Далекому Сході, тут же водяться кабани, соболь, плямистий олень, уссурійський тигр, фазан, заєць біляк: в Європі - білка, рись, бурий ведмідь, олень благородний, кабан, лісова кішка, європейська косуля, борсук, зустрічаються бобри, зубри, звичайні квакші (деревні жаби), дятел, іволга, дубоніс, синиця, зяблик, дрізд та ін .; в Америці - віргінський олень, ведмідь барабани, єнот, скунс, видра.
Аналогічна зона в ЮП лежить в сфері дії циклонів і західного переносу, дуже багата опадами (1200-3000 мм), і клімат тут м'який: середні температури найхолоднішого місяця в році 5-8 0 С, найтеплішого від 10 до 18 0 С. на бурих лісових ґрунтах ростуть густі вічнозелені ліси з широколистяних і хвойних порід з густим підліском, ліанами і епіфітами. Вічнозелені південні буки, чилійські кедри, кипариси, араукарії, мирти, бамбук панують в Південній Америці, евкаліпти - на Тасманії, араукарії, папороті - на новій Зеландії. Для тваринного світу характерні олень, видра, скунс (Південна Америка), сумчастий вовк, вомбат, качконіс, єхидна (Тасманія), а Нова Зеландія відрізняється відсутністю змій і черепах, не літають птахами (ківі, совиний папуга), бідністю ссавцями (кажани, лісова щур) і живим мезозойским реліктом - ящірка гаттерия.