Микроклимат холмистого рельефа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Микроклимат холмистого рельефа

2. Из истории представлений о природной целостности

3. Главные понятия классического ландшафтоведения: ландшафтная оболочка, природный территориальный комплекс, ландшафт

1. Микроклимат холмистого рельефа

микроклимат вершина холм рельеф

Ранее было показано влияние различных элементов рельефа на изменение агроклиматических условий по отдельным их показателям. Рассмотрим общую картину перераспределения агроклиматических ресурсов и формирования микроклимата на примере холмистого рельефа центральной части Нечерноземной зоны по материалам Е.Н.Романовой и др. Эта картина весьма отчетливо изменяется в вертикальном разрезе.

Микроклимат вершин холмов характеризуется значительным увеличением интенсивности ветрового режима. При средней скорости ветра 3 -- 5 м/с на открытых ровных местах скорость ветра на вершине и верхней части открытого пологого холма (4 -- 8°) возрастает в 1,2 -- 1,4 раза, а в долине или лощине, лежащей перпендикулярно направлению ветра, снижается и составляет 0,6--0,7 от скорости ветра на равнине.

Вследствие усиления турбулентного перемешивания в дневные часы на вершинах холмов наблюдается снижение температур на 0,5 -- 1,0 °С. В ночное время температуры повышаются на 1 -- 3 °С вследствие стекания охлаждающихся воздушных масс вниз по склону и поступления из атмосферы более теплого воздуха. Продолжительность безморозного периода увеличивается на 5 -- 15 дней в результате повышения минимальных температур. По этой причине суммы температур за безморозный период возрастают на 50 -- 150 °С. Влажность почвы меньше, чем на ровных участках, на 20 -- 30 % ПВ, запасы продуктивной влаги уменьшены на 50 -- 75 мм.

Микроклимат верхних частей склонов во многом зависит от экспозиции склона. В верхних частях пологих склонов южной экспозиции радиационный баланс на 5 -- 7 % больше, чем ,на равнине, за счет увеличения Прихода прямой радиации. Дневные и ночные температуры воздуха повышены (максимальная на 1,0 -- 1,5 °С, минимальная на 1 -- 3 °С). Дневные температуры возрастают за счет увеличения радиационного баланса и уменьшения затрат тепла на испарение вследствие малых запасов влаги в почве (за исключением избыточно влажной зоны). Повышение ночного минимума обусловлено, так же как и на вершине, стоком охлаждающихся воздушных масс вниз по склону. В результате увеличивается продолжительность безморозного периода (на 5 -- 15 дней) и суммы температур за этот период (на 75 -- 175 °С).

Влажность почвы за счет перераспределения выпавших осадков и увеличения испаряемости уменьшена на 30 -- 35 % ПВ, или на 70 -- 80 мм продуктивной влага.

Микроклимат верхних частей пологих склонов северной экспозиции характеризуется уменьшением радиационного баланса на 10--12 % по сравнению с ровным местом вследствие снижения прихода прямой радиации.

Скорости ветра возрастают здесь в 1,2 -- 1,3 раза при северных направлениях. Дневные температуры понижены на 0,5 -- 1,0 °С вследствие уменьшения радиационного баланса. Ночной режим температуры, как и на склонах южной экспозиции, определяется в основном стоком охлаждающегося воздуха вниз по склону, поэтому в верхних частях северных склонов минимальные температуры повышены по сравнению с фоновыми на 1 -- 3 °С.

Продолжительность безморозного периода такая же, как на склонах южной экспозиции, а суммы температур за безморозный период больше фоновых на 25 -- 125 °С, но несколько меньше, чем на склонах южной экспозиции, за счет более низких дневных температур.

Микроклимат средних частей склонов в условиях холмистого рельефа соответствует по ряду микроклиматических показателей фоновым значениям, что обусловлено особенностями ночного стока-притока охлаждающихся воздушных масс вдоль склона, поскольку именно в средних частях склонов приток сверху компенсируется оттоком воздушных масс вниз по склону. В связи с этим минимальные температуры воздуха в средних частях склонов, так же как продолжительность безморозного периода и суммы температур за этот период, не отличаются от фоновых значений. Однако по некоторым показателям определенные особенности существуют. Так, для средних частей южных склонов характерен дополнительный приток солнечной радиации, обеспечивающий увеличение радиационного баланса на 5 -- 7 %, в связи с чем дневные температуры здесь несколько повышены (на 0,5 -- 1,0 °С). Влажность почвы меньше фоновых значений, но не более чем на 20 % ПВ. Для микроклимата средних частей северных склонов характерно уменьшение радиационного баланса на 8 -- 10 %, что вызывает понижение дневных температур на 0,5 -- 1,0 оС.

Микроклимат нижних частей склонов формируется под влиянием преобладания притока охлаждающихся воздушных масс в понижения над их стоком. Здесь ниже, чем на ровных участках, минимальные температуры воздуха (на 1 -- 3 °С), продолжительность безморозного периода короче на 5 10 дней, суммы температур за этот период меньше на 50 -- 100 °С. Нижние части южных склонов увлажнены так же, как ровные участки, а северные более влажные, причем различия составляют 10 -- 20 % ПВ.

Микроклимат подножий склонов определяется притоком охлажденного воздуха и его застоем, т.е. наличием "озер холода". Вследствие этого минимальные температуры на 3 -- 5 °С ниже, а максимальные практически такие же, как на равнине, безморозный период короче на 10 -- 15 дней, суммы температур за этот период меньше на 100 -- 200 °С, чем на прилегающих равнинах, влажность почвы больше на 20 -- 30 % ПВ. Подножия склонов часто переувлажнены и их использование для выращивания сельскохозяйственных культур требует применения мелиорации.

Микроклимат замкнутых понижений в целом характеризуется наиболее неблагоприятными условиями: застой холодного воздуха выражен очень резко. Это наиболее морозобойные местоположения: минимальные температуры воздуха в среднем за месяц здесь ниже фоновых на 4 -- 6 °С, безморозный период сокращается на 20 -- 30 дней, суммы температур за безморозный период меньше на 250 -- 300 °С, влажность почвы в таких местоположениях выше, чем на равнине, более чем на 30 % ПВ.

Оптимальные по микроклиматическим условиям местоположения для возделывания сельскохозяйственных культур в пределах холмистого рельефа выбирают в соответствии с рассмотренными закономерностями. В северных районах (севернее 60° с.ш.) оптимальными местоположениями для произрастания сельскохозяйственных культур являются средние части склонов южной, юго-западной и западной экспозиций. Особое значение имеет выявление местоположений с относительно благоприятными микроклиматическими условиями в районах Крайнего Севера. К таковым относятся сравнительно крутые береговые склоны (крутизна 15 -- 25°) южной ориентации, которые по сравнению с соседними равнинными участками получают примерно в 1,5 раза больше солнечной радиации, защищены от холодных северных ветров; близость водных объектов приводит к повышению минимальных температур, наклонная поверхность способствует стоку избыточной влаги. Закрытые от холодных ветров долины, т.е. вытянутые в широтном направлении и хорошо инсолируемые, также относятся к оптимальным по микроклимату местоположениям в этом районе.

В средней части европейской территории России (50 -- 60° с.ш.) для теплолюбивых культур также предпочтительны склоны южных ориентации, но вследствие меньшей опасности повреждения холодными адвекциями можно использовать и верхние части возвышений.

Южнее 50° с.ш. уже ощущается недостаток влаги, и к оптимальным местоположениям для растениеводства относят, наоборот, северные экспозиции, подножия склонов и пониженные местоположения.

2. Из истории представлений о природной целостности

С незапамятных времен в сознании людей укоренилось представление о целостности окружающего мира. Античные мыслители воспринимали его как великий порядок, именуемый Космосом, который противостоит разрушительной стихии хаоса. Одним из первых теоретиков единого, системно организованного космоса выступил Платон (IV век до н. э.). Во П-Ш веках до н. э. идеи о системном устройстве мира уже прочно утвердились. Понятие "система" было введено в научный обиход философами-стоиками: в Древней Греции Зеноном и Хрисиппом, в Древнем Риме - Сенекой и Марком Аврелием. Природа виделась им и как высшая мудрость, воплощенная в системно организованном единстве. Философы-стоики утверждали, что целое не сводимо к простой сумме слагающих его частей; оно всегда качественно новое, особенное.

Однако в последующие века развитие научной мысли пошло по пути расчленения природы на ее составные части и изучения каждой из них в отдельности. Научный анализ стал превалирующим, затмив на время системный подход. По-видимому, такой путь развития науки был неизбежен, так как стало очевидно, что для понимания природы как целого необходимы знания о ее составляющих. Эволюция естествознания уподобилась так называемому герменевтическому кругу*^* Герменевтика- учение о понимании, толковании чего-либо; использовалось до недавнего времени главным образом в гуманитарных науках, ныне получило общенаучное признание., в котором после общего восприятия целого следует анализ его частей, а затем выполняется их синтез с возвращением к пониманию целого на основе данных анализа. Если так, то рано или поздно следовало ожидать возврата к системному синтезу, но на более высоком витке развития научной мысли.

Вопреки господству в научных исследованиях механистических подходов; философы XVII-XVIII веков - Б. Спиноза (1632-1677), Г. В. Лейбниц (1646-1716), И. Кант (1724-1804) и др., убеждали в своих трудах, что сущность сложно организованных объектов не исчерпывается простым набором элементов. В главном она зависит от тех связей, которыми эти элементы объединяются в систему. Родоначальник немецкой классической философии И. Кант в своем исследовании "Критика чистого разума" (1781) рассматривает природу как совокупность явлений, которые "находятся во всепроникающей связи друг с другом благодаря некоторому принципу причинности" и образуют "динамическое целое" в пространстве и времени.

К середине XIX века в науках о природе стала остро ощущаться нехватка знаний о сложных системах, не познаваемых путем разложения на элементарные части. В географической науке одними из первых осознали это требование времени великие ученые-мыслители, основоположники современной географии А. Гумбольдт (1769-1859), К. Риттер (1779-1859), В. В. Докучаев (1846-1903). Каждый из них понимал, что география, распавшись на множество отраслевых дисциплин, подчас никак не связанных между собой, исчезает как единая наука. Целостному природному миру предлагается неадекватное ему, раздробленное, мозаичное отражение, состоящее из сведений об отдельных земных телах и явлениях, изолированных друг от друга. Такая расчлененная картина мира искажала его системную суть.

Пытливый исследователь, неутомимый путешественник, ученый-энциклопедист А. Гумбольдт на склоне лет трудился над многотомным сочинением "Космос". На первых же страницах труда он сформулировал свою доктрину: "... природа есть единство во множестве, соединение разнообразного через форму и смешение, есть понятие естественных вещей и естественных сил как понятие живого целого".

Его знаменитый современник и соотечественник, необыкновенный эрудит К. Риттер возродил понятие система применительно к земной природе и географии. В своем курсе "Общее землеведение" он активно внедряет представления о ландшафте как необходимом синтезирующем звене в физической географии.

Но, пожалуй, наиболее убедительно звучат для нас мысли В, В. Докучаева, высказанные им в 1898 г. по поводу дезинтегрированного состояния естествознания в конце XIX века и необходимости создания синтезирующей науки о природе: "Изучались, главным образом, отдельные тела, - минералы, горные породы, растения и животные, - и явления, отдельные стихии, - огонь (вулканизм), вода, земля, воздух, в чем ... наука и достигла ... удивительных результатов, но не их соотношения, не та генетическая, вековечная, и всегда закономерная связь, какая существует между силами, телами и явлениями, между мертвой и живой природой, между растительными, животными и минеральными царствами, с одной стороны, человеком, его бытом и даже духовным миром -- с другой. А между тем, именно эти соотношения, эти закономерные взаимодействия и составляют сущность познания естества, ядро истинной натурфилософии, -- лучшую и высшую прелесть естествознания. Они же ... должны лежать в основе и всего склада человеческой жизни со включением даже мира нравственного и религиозного...". В. В. Докучаев призывает изучать "всю единую, цельную и нераздельную природу, а не отрывочные ее части".

Говоря современным языком, В. В. Докучаев видел сущность познания естества, концептуальное ядро новой интеграционной науки о природе в изучении сложных, системно организованных объектов, какими являются природные и природно-антропогенные ландшафты.

Все, к чему призывал наш великий соотечественник, не было только общей фразой. Свои идеи он всегда стремился воплотить в жизнь. Наиболее ярко эта черта его научной деятельности проявилась в работе "Наши степи прежде и теперь" (1892), написанной в год страшного голода, постигшего Россию из-за засухи. В этом труде сконцентрированы основные идеи, принципы, направления современного ландшафтоведения. Главные среди них:

а) анализ компонентов природы как единого целого;

б) изучение не только естественной, но и антропогенной эволюции природы;

в) исследование как природных, так и природно-хозяйственных комплексов;

г) естественноисторическое (сейчас бы мы сказали - геоэкологическое) обоснование системы мероприятий по созданию культурных ландшафтов, знаменующее зарождение созидательно-конструктивного ландшафтоведения.

Спустя более века после В. В. Докучаева мы убеждаемся в том, что своими трудами он на многие десятилетия вперед "запрограммировал" развитие ландшафтоведения как эколого-географической науки.

В дальнейшем ее укрепляли и совершенствовали многие талантливые российские естествоиспытатели XX века. Среди них: Г. Н. Высоцкий (1865-1940), Г. Ф. Морозов (1867-1920), Л. С. Берг (1876-1950), Б. Б. Полынов( 1877-1952), В. Н. Сукачев (1880-1967), Л. Г. Раменский (1884-1953), Н. А. Солнцев (1902-1991), Д. Л. Арманд (1905-1976),В. Б. Сочава (1905-1978),Ф. Н. Мильков(1918-1996), В. С. Преображенский (1918-1998), А. Г. Исаченко (род. 1922) и другие. Все они исповедовали принцип системною единства, целостности природы.

В одной из работ Б. Б. Полынов пишет: "То замечательное направление в географической науке, которое определяет ее будущее значение как синтетического естествознания, следует назвать ландшафтным направлением.... ландшафт мы должны рассматривать не только как эффект взаимодействия природных процессов, но и как систему, осуществляющую работу этого взаимодействия. Из этого последнего положения вытекает методологическое следствие о необходимости применения исторического метода в учении о ландшафтах" [31, с. 474, 509]. Таким образом, перед ландшафтоведением ставилась задача изучения не только свойств ландшафтов, но также факторов, их обусловивших в ходе ландшафтной эволюции, и природных процессов, происходящих в ландшафтах. Иными словами, предусматривалась необходимость пространственно-временного анализа ландшафтов. В итоге была углублена и модифицирована известная формула В. В. Докучаева "факторы -свойства", применявшаяся им в почвенно-географических исследованиях. В ландшафтоведении она приобрела иной вид: факторы - эволюция - свойства - процессы.

Подводя итог краткому историческому обзору, отметим, что в эпоху перехода к системному мышлению, которым было охвачено все естествознание на рубеже XIX-XX веков, география активно участвовала в решении общенаучных методологических проблем. Обосновав учение о ландшафте, географы внесли достойный вклад в становление системной парадигмы.

3. Главные понятия классического ландшафтоведения:
ландшафтная оболочка, природный территориальный комплекс, ландшафт

Что же представляет собой наука, именуемая ландшафтоведением? Каковы объекты, изучением которых она занимается? В чем специфические свойства ландшафтных объектов? Какое пространство и какое время следует считать ландшафтным?

Ответы на эти принципиальные вопросы не так просты. Они могут быть достаточно лаконичны, но в то же время требуют немалых пояснений, дополнений, а порой и новых исследований.

Наиболее общими определениями могут быть признаны:

а) ландшафтоведение -- наука о ландшафтной оболочке Земли и ее структурных элементах;

б) ландшафтоведение - наука о природных и природно-антропогенных ландшафтах, их генезисе, эволюции, структуре, динамике, функционировании;

в) ландшафтоведение -- наука о ландшафтах как ресурсовоспроизводящих и средообразующих географических системах, обеспечивающих существование человечества.

Вероятно, можно продолжить перечень определений. Все они характеризуют нашу науку с различных позиций, но не противоречат, а дополняют друг друга.

До сих пор дискуссионным остается вопрос о границах ландшафтного пространства. На этот счет географам пока не удалось выработать единую точку зрения. Однако большинство сходятся на том, что критерием обособления ландшафтного пространства должна быть наблюдаемая в нем и свойственная только ему глубочайшая интеграция всех состояний вещества, характерных для земной поверхности: абиогенного - твердого, жидкого, газообразного - и качественно совершенно особого - живого. Поэтому ландшафтное пространство занимает ту контактную позицию в географической оболочке, в которой наиболее тесно смыкаются, пронизывают друг друга, осуществляют взаимный обмен веществом и энергией литосфера, атмосфера, гидросфера и биосфера. Если первые три составляющие большей своей частью выходят далеко за пределы контактного ландшафтного пространства, то последняя, т. е. биосфера, основной своей массой сконцентрирована именно в нем. Ландшафтное пространство облекает всю нашу планету. Будучи трехмерным (объемным) образованием, оно вместе с тем имеет "пленочный", пограничный характер, т. е. распластано по земной поверхности.

Качественно охарактеризовав ландшафтное пространство, мы подошли к пониманию особого земного тела - ландшафтной оболочки (сферы). Согласно Ф. Н. Милькову, ландшафтная сфера в составе географической оболочки образует центральный, очень тонкий слой, который по насыщенности органической жизнью "... представляет собою биологический фокус географической оболочки Земли. ... Ландшафтная сфера - место трансформации солнечной энергии в различные виды земной энергии, среда, наиболее благоприятная для развития жизни.... Ландшафтная сфера - это совокупность ландшафтных комплексов, выстилающих сушу, океаны и ледниковые покровы". При непосредственном участии или под контролем живых организмов здесь происходит множество процессов энерго-массообмена, результатом которых становятся специфичные ландшафтные тела, которые не могут возникнуть и существовать в каких-либо иных условиях. Это растительный покров и животный мир, почвы, коры выветривания, осадочные горные породы (в том числе, многие полезные ископаемые гипергенного происхождения), ландшафтные воды и приземный (ландшафтный) воздух.

Особо подчеркнем, что ландшафтная оболочка в ходе своей длительной эволюции породила человечество, на протяжении тысячелетий была колыбелью его цивилизации и ныне является сферой обитания человека и объектом его труда. Со временем ландшафтная оболочка стала антропогенной, техногенной и, наконец, как считали А. Гумбольдт, В. И. Вернадский, П. Флоренский, -интеллектуальной и духовной.

Каковы вертикальные границы ландшафтной оболочки? Нижний рубеж принято ограничивать зоной проникновения вглубь земной коры процессов гипергенного преобразования горных пород под воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов (по А. И. Перельману). В зоне гипергенеза образуются почвы, коры выветривания, осадочные горные породы, грунтовые воды. Для наземных ландшафтов нижней границей обычно признается горизонт грунтовых вод. Что касается вопроса о верхних рубежах ландшафтного пространства (оболочки), то решить его нелегко. Для этого необходимо определить ту толщу приземного слоя воздуха, которая насыщена, пропитана вещественно-энергетическими потоками самого ландшафта. Условно предлагается ограничивать эту толщу первыми сотнями метров нижней части тропосферы. В ней содержатся большая часть водяного пара, продуцируемого ландшафтом, аэрозоли твердых и жидких веществ, основная масса живых организмов аэробиосферы, в том числе аэропланктон.

В итоге мы приходим к заключению, что ландшафтная оболочка, хотя и является относительно малой по объему частью географической оболочки, но наиболее сложно организованной, гетерогенной, энергетически самой активной и наиважнейшей в экологическом отношении. В обобщенном виде ее определение может быть следующим: ландшафтная оболочка - тонкий приземный (приповерхностный) слой географической оболочки, ее "сердцевина ", представляющая зону контакта и активного энерго-массообмена литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы, питаемую лучистой энергией Солнца и энергией внутриземного происхождения, сферу наивысшего сгущения жизни на Земле, зарождения, развития и современного существования человечества и земной цивилизации. В масштабе всей планеты ландшафтная оболочка выглядит как тонкая живая "кожица" на теле Земли -- контактная пленка, земной планетарный экотон.

Помимо понятия "ландшафтная оболочка", в классическом ландшафтоведении закрепились и стали профилирующими понятия-термины природный территориальный комплекс (ПТК) и ландшафт. Они отображают объекты исследования ландшафтоведения, толкуя их как природные единства. Термином ПТК принято обозначать ланшафтно-географические объекты любой размерности: от небольшого верхового болота среди тайги или отдельного песчаного бархана в пустыне до целой физико-географической странны (например, Восточно-Европейской, Западно-Сибирской или Кавказской) и даже всей ландшафтной оболочки. ПТК-ландшафтное понятие, однозначно интерпретируемое практически во всех трудах ландшафтоведов как совокупность взаимосвязанных природных компонентов (литогенной основы, воздушных масс, природных вод, почв, растительности и животного мира) в форме территориальных образований различного иерархического ранга.

Иное дело - понятие "ландшафт", до сих пор определяемое по-разному. Главное, что объединяет различные трактовки, так это признание за ландшафтом его природного единства, целостности, а также понимание ландшафта как структурного элемента ландшафтной (в иных трудах- географической) оболочки Земли. В московской университетской ландшафтной школе ландшафт понимается как ПТК региональной размерности. Ландшафты как региональные природные единства, закономерно сочетаясь в пространстве, образуют такие крупные физико-географические системы, как физико-географические провинции и страны, зональные ландшафтные области. В свою очередь, ландшафты состоят из более мелких структурных элементов - ПТК локальной размерности.

Этимология (происхождение) слова "ландшафт" такова: ланд - земля; шафт- суффикс, обозначающий некое сочленение, соединение; в русском языке соответствует суффиксу "ств" - например, единство, содружество, соседство и т. п. Как видно, этимология термина говорит о том, что ландшафт - не просто земля, а совокупность земель (земельных участков). Будучи внутренне неоднородным, ландшафт состоит из нескольких взаимосвязанных земельных массивов, образующих территориально организованное целое. В немецкой географической литературе указанным термином, как правило, обозначают ландшафты, преобразованные хозяйственной деятельностью человека. Иных в Центральной Европе практически нет. В России, напротив, сохранилось еще немало природных ландшафтов. Поэтому целесообразно особо пояснять, о каких ландшафтах идет речь - природных (естественных) или природно-антропогенных. В дальнейшем мы еще раз вернемся к определению понятия "ландшафт".

Список литературы

1. Николаев В. А. Ландшафтоведение. Семинарские и практические занятия. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. - 94 с.

2. Кирюшин В. И. Экологические основы земледелия. -- М.: Колос, 1996. -- 367 с: ил.

Размещено на Allbest.ru