Топографические (орографические) факторы
Топографические (орографические) факторы
В самых общих чертах ознакомившись с климатическими факторами, перейдем к рассмотрению других групп абиотических факторов. Начнем с факторов, известных как топографические, или орографические. Под этими названиями имеют в виду факторы, связанные с рельефом местности. По размерам рельеф подразделяют на планетарные формы, мегарельеф, макрорельеф, мезорельеф, микрорельеф и нанорельеф. Планетарные формы рельефа – самые крупные формы рельефа, соизмеримые с размерами самой планеты Земля: материки, ложе Мирового океана. Мегарельеф – крупные формы рельефа, части планетарных форм: материковые выступы, впадины океанов, горные страны, великие равнины, срединно-океанические хребты, островные дуги и др. Макрорельеф – крупные формы рельефа: горные хребты, плоскогорья, низменности и т.п., определяющие особенности природы обширной территории. Мезорельеф – формы рельефа, занимающие промежуточное положение между формами макрорельефа и микрорельефа. Относительные высоты мезорельефа обычно не превышают нескольких десятков метров: долины рек, второстепенные отроги хребтов, холмы, дюны, грязевые вулканы и др. Микрорельеф – мелкие формы рельефа, размеры которых не превышают обычно метров как в плане, так и в высоту: неровности речных пойм, промоины, песчаные бугры и др. Нанорельеф – самые мелкие формы рельефа земной поверхности высотой до нескольких десятков сантиметров.
Рельеф местности оказывает очень сильное влияние на распределение тепла, света, влажности почвы и воздуха. Крупные формы рельефа оказывают существенное влияние на климат. Если говорить о планетарных формах рельефа, то они определяют соотношение между сушей и Мировым океаном. Близость или удаленность той или иной территории суши от крупных водоемов очень серьезно сказывается на ее гидротермических условиях, поскольку океан – не только основной источник водяных паров, накапливающихся в атмосфере и конденсирующихся в виде облаков и атмосферных осадков, но и резервуар тепла, но и место зарождения областей пониженного давления – циклонов. Если говорить о мега- и макрорельефе, то возвышенности и горы образуют препятствия, вынуждающие воздух подниматься вверх и расширяться. По мере расширения он охлаждается. Такое охлаждение, называемое адиабатическим, часто приводит к конденсации влаги и формированию облаков и осадков. Бóльшая часть осадков, обусловленных барьерным эффектом гор, выпадает на их наветренной стороне, а подветренная сторона остается в «дождевой тени». Таким образом, горные хребты могут быть причиной существенных различий между гидротермическими условиями разделяемых ими территорий. Примером может послужить Уральский хребет, разделяющий Русскую и Западно-Сибирскую равнины. Благодаря его барьерному эффекту, создается направленная вдоль меридиана полоса повышенных сумм осадков к западу от хребта, особенно хорошо выраженная в холодный период. Наоборот, на некотором расстоянии восточнее хребта проходит полоса пониженных сумм осадков. Другим примером могут послужить горы Большого Кавказа, защищающие Закавказье от холодных воздушных масс с севера, благодаря чему они фактически оказываются естественной границей умеренного и субтропического поясов. Такую же роль в Центральной Азии выполняют горы Тянь-Шаня.
Другое проявление влияния крупных форм рельефа на гидротермические условия состоит в том, что гидротермические условия закономерно изменяются с повышением высоты. С увеличением абсолютной высоты температура воздуха у поверхности земли снижается. Хотя интенсивность солнечной радиации с высотой возрастает (приблизительно на 10% на 1 км высоты), длинноволновое излучение Земли увеличивается с высотой быстрее. Считается, что на каждые 100 м поднятия местности температура снижается несколько более, чем на 0,5 оС.
С возрастанием высоты становятся обильнее осадки. Однако наибольшее количество осадков не всегда приходится на высшие точки гор. Ранее считалось, что в горах имеется некий предел высоты (зона максимального количества осадков), выше которого количество осадков опять начинает уменьшаться. Однако в настоящее время для этого правила становится известно всё больше исключений.
Прозрачность воздуха в горах гораздо больше, чем на низменностях. Вследствие уменьшения плотности атмосферы с высотой уменьшается рассеяние света. Из-за уменьшения толщины атмосферы, поглощающей и рассеивающей солнечную радиацию, убывания содержания водяного пара (сухой воздух слабее поглощает солнечное излучение) и меньшей запыленности воздуха (пыль сильно рассеивает коротковолновую радиацию) в горах увеличивается интенсивность радиации. Высокие горы богаче низменностей синими, фиолетовыми и ультрафиолетовыми лучами. Последние воздействуют на организмы высокогорья намного сильнее, чем на низких равнинах.
Рекомендуем посмотреть лекцию "14 Патофизиология водно-солевого обмена и кислотно-щелочного равновесия".
Особенности циркуляции воздуха в горах приводят к возникновению особых, только горам присущих ветров. Например, при нисходящих движениях воздуха развиваются фeны – теплые и сухие порывистые ветры. Важным широко распространенным типом местной циркуляции воздуха в горах служат горно-долинные ветры. Так называют периодически сменяющиеся ветры, которые днем направлены по склонам вверх и вдоль самой долины к ее верховью – долинный, низовой ветер, а ночью со склонов вниз в долину – горный верховой ветер. Эти ветры участвуют в перераспределении тепла и водяных паров.
Закономерное изменение гидротермических условий с увеличением абсолютной высоты является причиной формирования высотной климатической зональности (поясности). Высотная поясность (высотная зональность) – закономерная смена природных условий в горах по мере возрастания абсолютной высоты. Сопровождается изменениями геоморфологических, гидрологических, почвообразовательных процессов, состава растительности и животного мира. Число поясов обычно возрастает в высоких горах и с приближением к экватору. Так, в горах Башкирского (Южного) Урала выделяются 4 пояса: горной лесостепи; горно-лесной, представленный горными широколиственными и хвойными лесами; подгольцовый, представленный дубовым криволесьем в комплексе с луговыми полянами и лиственным редколесьем; горно-тундровый. А в чилийских Андах один из спектров поясности представляет собой последовательность целых 7 поясов и подпоясов: горно-пустынный; горно-лесной вечнозеленый; горно-лесной листопадный; горно-лесной хвойный; горно-степной, горно-луговой; нивально-гляциальный (т. е. пояс вечных снегов и ледников).
Структура высотной поясности, видовой состав и пространственное размещение живых организмов даже на разных склонах одного и того же хребта могут сильно различаться. Помимо уже обсуждавшихся различий в режиме осадков, большую роль в формировании гидротермических условий может играть экспозиция склона, то есть его расположение по отношению к сторонам света или преобладающим ветрам. В северном полушарии склоны, обращенные на юг, получают больше солнечного света. Поэтому интенсивность света и температура здесь выше, чем на дне долин и на склонах северной экспозиции. В южном полушарии имеет место обратная ситуация. Роль экспозиции склонов велика и для элементов мезорельефа. Её мы уже касались на прошлой лекции, когда обсуждали совместное действие температуры и влажности и, в частности, правило Алехина.
Важным фактором макро- и мезорельефа является также крутизна склона. Для крутых склонов характерны быстрый дренаж и смывание почв, поэтому здесь почвы маломощные и более сухие. Если уклон превышает 35о, почва и растительность обычно не образуются, а создаются осыпи из рыхлого материала.
Элементы мега-, макро- и мезорельефа служат также барьерами для распространения и миграции организмов и могут играть роль лимитирующего фактора в процессах видообразования, препятствуя встречам и скрещиванию представителей разных популяций.
Элементы микро- и даже нанорельефа нередко также имеют значение для формирования микроклимата, в котором существуют живые организмы, оказывая влияние на условия освещенности и на гидротермические условия. Велика их роль в перераспределении поверхностного стока воды (что отчасти определяет, между прочим, и закономерности эрозии почв, в частности – на образование оврагов). Нередко можно наблюдать приуроченность определенных типов экосистем к элементам микро- и нанорельефа. Например, на Восточном Алтае наблюдали четко выраженную мозаику участков степного и тундрового типа, причем кусочки тундры были приурочены к микро- и нано-повышениям рельефа, а степи – к микро- и нано-понижениям рельефа. Наконец, такие элементы нанорельефа, как ямы или норы, могут использоваться животными в качестве укрытий.
