Характеристика воды как экологического фактора. аридные и гумидные условия

Зоны с полярным климатом

Пустынные зоны располагаются в северной части Земли. В январе средняя температура достигает -5 градусов по Цельсию, в июле — +5. Регионы с полярным климатом характеризуются коротким летом и продолжительным зимним периодом. Чаще всего выпадают снега, а дождь здесь достаточно редкое явление. Ежегодное число осадков не более 350 мм.

Арктический климатический пояс не отличается повышенной влажностью — в условиях холодного воздуха это невозможно. Сильные бури и ветры характеризуют пустынные полярные районы.

В Российской Федерации в этот пояс входит тайга, она занимает сразу два пояса: субарктический и умеренный. Этот район обильно заполнен болотами.

Песок и пыль

Для стран, расположенных в сухом тропическом климате, характерно большое количество песка и пыли. Таблица 1-11 Бури в пустынях и степях

Буря в пустыне тропиков может поднять в вихре от миллионов до миллиардов тонн песка и перемещать его на большую высоту (табл. 1-11). Вследствие завихрений и различных сил и направлений ветров происходит, распределение песка по большим областям, которые могут простираться на миллионы квадратных километров. Пыль из африканских пустынь может распространяться до широт расположения Великобритании и Дании.

На малой части огромнейшего материка Евразия попали под влияние данного климата Аравийский полуостров, южные части Иранского нагорья и Месопотамии, северо-западная часть полуострова Индостан. Тропический климат Евразии кратко можно охарактеризовать как сухой, жаркий с очень малым количеством осадков.

И в холодный, и в тёплый сезоны территория подвержена влиянию тропических воздушных масс, которые летом в среднем прогревают воздух до +30-35°С, а зимой дневная температура не падает ниже +12-16°С. Годовое колебание показателей термометра имеет большую амплитуду от 20°С до 50°С, в зависимости от удалённости моря или океана, чем ближе к нему, тем прохладнее.

Тоже самое происходит и с дневным изменением градусов, например, летом днём жара может достигать 40-45 °С, а ночью опускаться до 10-20°С. Температура зимой падает и до +5-10°С, а ближе к субтропикам возможны и небольшие заморозки. Интересным фактом является то, что в тропическом климате была зафиксирована максимально высокая температура в тени на планете + 58°С в Ливии, на территории же Евразии до +55°С наблюдалось в Эр-Рияде, что на Аравийском полуострове.

Как уже говорилось выше, тропическому поясу свойственны несущественные осадки, что за год не превышают 50-200 мм. Немного лучше обстоит дело с влагой на побережьях морей и океана. Засушливость образовала в природе загадочные и всем известные, если не с уроков географии, то из телевизора и газет, пустыни и полупустыни. Тропический климат Евразии создал их в Пакистане, западной части Индии, Иране и центральной части полуострова Малая Азия. Оказывается, вода в пустынях – это не только оазисы, но и целых 50-60 мм осадков в год, тогда, как в полупустынях выпадает 200 мм.

Несложно догадаться, что дюна – это очень жарко, чаще 30-40°С в летние месяца и, как ни странно, 0°С ночью, а зимой пустыни и полупустыни тропического климата даже подмерзают от заморозков. Скудная растительность и обширные безводные территории песка – отличное место для сильных ветров, что нередко образуют песчаные бури.

Все эти очень нелёгкие климатические и природные условия не стали преградой для заселения этих земель людьми, животными и растениями. Как уже можно догадаться, основное занятие местного населения — это скотоводство и земледелие.

Пустыня – это не только кактусы, скорпионы и верблюды, в её условиях научились существовать и размножаться немало видов копытных животных, грызунов, насекомых, пресмыкающихся, птиц. Растения же приспособились к проживанию в песках благодаря развитости корневой системы, что добывает питьё из глубоких подземных вод. Это различные кустарники, древовидные злаки, мимозы, песчаные акации и всем известные, финиковые пальмы.

Некой противоположностью в тропическом поясе засушливых пустынь и полупустынь является зона, где определяется влажный тропический климат. В Евразии он представлен малой территорией увлажненных мест с периодами засухи, в частности прибрежных районах – это Индия, южная часть Азии, где произрастают тропические леса, как их называют территориально муссонные и саванновые. Они представлены полувечнозелёными лесами, а их образование и существование обеспечено границей с субэкваториальным климатическим поясом.

Тропический климат Евразии, двигаясь с запада на восток, сменяет огромные засушливые пустыни на тропические леса с большим количеством осадков. На территории Российской Федерации он не господствует, а только имеет небольшой «отголосок» в виде субтропического пояса со средней летней температурой воздуха 20°С, что охватывает южный берег Крыма, Черноморское побережье вплоть до границы с Абхазией.

Система классификации зон жизни Холдриджа

Работа Холдриджа была направлена ​​​​на сопоставление формаций растений в мире с простыми климатическими данными, система, охватывающая все основные факторы окружающей среды на трех иерархических уровнях.

Уровень I – Зона Жизни

Это определяется конкретными количественными диапазонами среднегодовых осадков, среднегодовой биотемпературы и коэффициента потенциальной эвапотранспирации. Они модифицированы для горных систем.

Уровень II – Ассоциация 

Это участок земли, который в нетронутых условиях поддерживает самобытное природное сообщество, адаптированное путем эволюции к определенному узкому диапазону атмосферных условий. Никакая ассоциация не может возникать более чем в одной жизненной зоне.

Уровень III – следующий этап

Также известен как тип хеджирования, который учитывает, что сообщество может не соответствовать вашему климатическому состоянию.

Полярный климат

Полярный климат (арктический и антарктический) характерны для районов, которые находятся за Полярным кругом. Здесь весь год господствуют арктические воздушные массы. Для таких районов характерна зона арктических пустынь. Здесь весь год стоит морозная погода. Особенно сильные морозы свойственны Антарктиде – именно здесь находится самое холодное место на Земле – станция Восток, на которой была зафиксирована максимально низкая температура – 89 градусов мороза. Выделяют два вида субполярного климата – субарктический и субантарктический климат, для которых характерна природная зона тундры и лесотурдры.

Субарктическому (субантарктическому) морскому климату свойственна влажная и мягкая зима и холодное лето.

Субарктический (субантарктический) континентальный климат характеризуется очень холодной зимой и прохладным летом. В районах с таким климатом выпадает очень мало осадков. Здесь господствуют континентальные воздушные массы.

Тропический сухой климат . — континентальная разновидность пассатного климата, где нет смены муссонов, то есть где круглый год преобладает тропический воздух. Режим ветра в этих континентальных районах не так характерен и устойчив, как в пассатах над океанами, так как эти районы могут находиться под влиянием не только антициклонов, но (летом) и размытых депрессий. Характерен: Африканские (Сахара, Намиб) , Аравийские (Нефуд, Руб-эль-Хали) , Австралийские (Большая Песчаная пустыня, Большая пустыня Виктория, Пустыня Гибсона, Пустыня Симпсона) , Калифорнийские (Сонора, Нижнекалифорнийская пустыня) . Облачность и осадки здесь очень малы. Лето здесь исключительно жаркое, со средней температурой самого тёплого месяца не ниже +26˚, а местами почти до +40˚. Именно в зоне тропических пустынь наблюдаются самые высокие максимумы температуры на Земном шаре, около +57˚ — +58˚. Зима также тёплая, с температурой самого холодного месяца между +10˚ и +22˚ В Асуане средняя температура июня — июля +33˚, а января +15˚; в Алис-Спрингс соответственно +12˚ и +28˚. Годовые амплитуды, таким образом, значительны для тропического пояса — в среднем 15˚ — 20˚. Очень велики суточные колебания температуры, иногда достигающие 40˚. Осадки выпадают редко, но возможны и сильные ливни (в Сахаре до 80 мм в сутки) . Годовые суммы осадков в большинстве случаев меньше 250 мм, а местами меньше 100 мм. В Асуане отмечались периоды, когда дождя не выпадало вовсе несколько лет подряд. В общем, при слабых ветрах для тропических пустынь характерны пыльные вихри, и даже песчаные бури, переносящие огромные количества песка (самумы) . Они связаны с крайним перегреванием нижнего слоя воздуха. Жаркий и крайне сухой климат тропических пустынь экстремален для живых организмов. Однако обитающие в этих местах животные сумели приспособиться к подобным условиям. Они могут подолгу не пить и преодолевать огромные расстояния в поисках воды. В самый жаркий сезон года в тропических пустынях многие беспозвоночные впадают в анабиоз, а рептилии и грызуны — в спячку. Некоторые животные почти всю жизнь проводят под землёй, а копытные и большинство видов птиц на летний период мигрируют из жарких регионов. Многие животные пустынь ведут ночной образ жизни. Из своих нор они выползают только на короткий промежуток времени между ночным холодом и обжигающим дневным зноем, а некоторые животные в дневное время прячутся в тени кустарников или забираются на высокие ветви, подальше от раскаленной земли. В тропических пустынях распространены тушканчики, полёвки, слепыши, гиены, гепарды, пустынные кошки, миниатюрные лисички; копытные представлены антилопами, ослами, горными баранами; птицы — рябками, жаворонками. В пустынях много рептилий (гекконы, ящерицы, змеи) , паукообразных и насекомых (жуки-чернотелки, фаланги, скорпионы) . Когда выпадают редкие дожди, пустыня оживает: просыпаются луковицы и семена растений, зеленеют травы, а вслед за растениями на поверхность выбираются животные

Природные зоны

Климат Южной Америки преимущественно влажный и теплый, особенно субэкваториальный пояс. Тем не менее из-за больших размеров континента он меняется в зависимости от региона, в зависимости от географического положения, океанических течений и ветров. В каких климатических поясах расположена Южная Америка:

• умеренном;
• тропическом;
• субтропическом;
• экваториальном;
• субэкваториальном.

Кратко каждый из них можно охарактеризовать с помощью таблицы:

Все климатические пояса Южной Америки можно широко разделить на семь различных типов климата. В зависимости от типа климата будет меняться режим осадков и температура в течение года:

1. Пустыня — тепло до высоких температур с очень небольшим количеством осадков.
2. Степи — довольно холодное зимнее время года и жаркое летнее с количеством осадков выше среднего.
3. Лиственный лес — четыре разных сезона с теплым летом и холодной, влажной зимой. Деревья сбрасывают листья осенью.
4. Тропический лес — огромное количество осадков выпадает в течение года. Также температура держится на уровне 25 градусов Цельсия в течение всего года.
5. Саванна — в этом регионе очень высокие температуры круглый год, а дожди только летом.
6. Средиземноморье — варьируется от теплых до высоких температур с осадками в осенние и зимние месяцы.
7. Альпийский / горный — холодный, ветреный и снежный. Зима с октября по май, с температурой ниже нуля, а лето с июня по сентябрь, где температура может достигать 15 °C.

Пустынный регион Чили — самая сухая часть материка. Западные ветры, несущие влагу, теряют её в западных частях Анд, оставляя тем самым в восточных частях гор незначительное количество осадков. Холодное Перуанское течение отвечает за прибрежные районы Перу, где выпадает малое количество осадков, а также северную часть Чили. Холодный поток воздуха реже удерживает влагу, чем теплый.

Самая широкая экваториальная климатическая зона этого материка располагается на восток вдоль экватора, от Тихого до Атлантического океана. Она отличается тропическим, влажным климатом с высокими температурами. По мере продвижения к северу и югу от экватора количество выпадающих осадков уменьшается. В нескольких основных областях можно увидеть ливень значительно выше 80 дюймов в год.

Режим осадков в тропическом поясе очень частый. Самое влажное место на континенте — в Колумбии, где годовой нормой выпадения осадков является 350 дюймов, или 890 сантиметров. Четырьмя регионами, в которых выпадает много осадков, являются: бассейн реки Амазонки, прибрежные районы Французской Гвианы, Гайаны и Суринама и юго-западные побережья Чили, Колумбии и Эквадора.

На другой стороне Анд, в Патагонии, Аргентине погода более сухая. В этом климатическом поясе другой режим выпадения осадков. А среднегодовой нормой является выпадение всего около 10 дюймов осадков. Горы Анды, простирающиеся на всю длину континента от Венесуэлы до Чили, создают климат с холодным сухим воздухом, благодаря которому горы покрыты снегом круглый год.

Показатели древних климатов

Среди геологических индикаторов древнего климата выделяются три основные группы: литологические, палеоботанические и палеозоологические.

Литологические показатели распространены почти повсеместно; они отражают климатические условия прошлого через характер и интенсивность процесса выветривания, степень осадочной дифференциации и масштабы аутигенного минералообразования. В климатах жарких и влажных выветривание исходных пород протекало интенсивно, круглогодично и выражалось преимущественно в химических изменениях их минерального вещества. Для этих климатов характерны литогенетические (климатические) формации осадков, крайне пёстрые по составу, обладающие предельно выраженной осадочной дифференциацией, содержащие много минеральных новообразований (чистые кварцевые пески, каолиновые глины, кремнистые породы, известняки, железо-марганценосные осадки и др.). В умеренном климате, где процессы выветривания были ослаблены и протекали сезонно, формировались осадки, сложенные в основном кварцево-полевошпатовыми и граувакковыми песчаниками при малом участии гидрослюдистых и монтмориллонитовых глин; они отличаются наименьшей зрелостью выветривания и минимальной степенью осадочной дифференциации его продуктов. Карбонатные осадки здесь полностью отсутствуют, масштабы аутигенного минералообразования незначительны. Для территории с аридным климатом, в прошлом целиком располагавшейся в тропическом поясе, характерны формации: карбонатных красноцветов (в континентальных бассейнах седиментации), карбонатно-сульфатная (зоны морского мелководья и лагун) и экстракарбонатная (в условиях открытого моря). Показателями аридного климата являются обильная карбонатоносность и соленосность осадков и широкое распространение в них малогидратированных и совершенно безводных соединений (гематит, ангидрит, бёмит).

Палеоботанические показатели — ископаемые остатки растений, отражающие влияние климата, времени и места своего произрастания в родовом и видовом составе, экологических особенностях, в жизненных формах и их морфологии, а также в дифференциации древней растительности на зональные и провинциальные типы. Например, жарко-влажный климат реконструируется по формации тропических лесов, жарко-сухой климат — по распространению формации саванн и ксерофильного редколесья, индикатором умеренного климата служит формация листопадных лесов. Палеоботаническими индикаторами являются также отпечатки годичных колец древесных растений, изучением которых занимается дендроклиматология.

Палеозоологические показатели — ископаемые остатки древних организмов, которые отражают климат времени своего существования в составе сообществ и в ареалах их обитания. Морская фауна начиная с каменноугольного периода была дифференцирована на биогеографические пояса: тропический и бореальный с широкой переходной зоной между ними; в этих поясах нашёл отражение слабо дифференцированный температурный режим прошлого. Периодические изменения структуры и положение границ биогеографических поясов свидетельствуют об исторических изменениях климата. Наземные позвоночные появились в девоне; последовавшие затем обновления родового состава экологических типов по времени совпадали со сменами аридных и гумидных климатов Земли. У позвоночных палеозоя и мезозоя уровень приспособлений к окружающей среде был ниже, а отсюда и их меньшее экологическое разнообразие. Млекопитающие кайнозоя обладали широким диапазоном климатической выносливости и соответственно большим разнообразием условий обитания; среди них устанавливаются фаунистические комплексы тропических лесов и саванн, листопадных лесов и степей умеренного климата.

Наиболее надёжные результаты дают реконструкции, основанные на комплексном использовании всех групп индикаторов древнего климата — комплексном методе. Последний сопровождается составлением карт природной зональности соответствующего времени и позволяет давать не только качественные характеристики климатов прошлого (жаркий и влажный, жаркий и сухой и т.д.), но и грубые количественные оценки его основных элементов (температуры, атмосферных осадков) по отдельным природным зонам. Заключения о характере климатов прошлого основываются на сравнении климатических типов выветривания и осадконакопления, экологических и термических типов флоры и фауны с их современными аналогами, климатические условия существования которых хорошо известны.

Классификация климатических областей

Классификация климатических областей основывается на анализе различных климатических характеристик, таких как температура, атмосферные осадки, влажность и др. Существует несколько систем классификации климатических областей, но одна из самых распространенных — это классификация Кёппена.

Классификация Кёппена основывается на сочетании климатических характеристик и биомов — типов растительности, которые характерны для каждой конкретной области.

Система Кёппена разделяет климатические области на пять основных типов:

1. Экваториальный климат — тип климата, характерный для регионов вблизи экватора. Он характеризуется высокими температурами круглый год, атмосферными осадками и высокой влажностью. Биомами, характерными для экваториального климата, являются тропические леса и тропические дождевые леса.
2. Субэкваториальный климат — тип климата, характерный для регионов неподалеку от экватора. Он также характеризуется высокими температурами, атмосферными осадками и высокой влажностью, но сезонные изменения более заметны. Биомами, характерными для субэкваториального климата, являются тропические леса и саванны.
3. Тропический климат — тип климата, характерный для регионов в окрестностях тропических зон. Он характеризуется высокими температурами, но имеет сезонные изменения в атмосферных осадках. Биомами, характерными для тропического климата, являются сухие тропические леса и саванны.
4. Умеренный климат — тип климата, характерный для регионов с умеренными широтами. Он характеризуется сезонными изменениями температуры и атмосферных осадков. Биомами, характерными для умеренного климата, являются лиственные леса и степи.
5. Арктический и антарктический климат — тип климата, характерный для регионов около полюсов. Он характеризуется низкими температурами, небольшими атмосферными осадками и низкой влажностью. Биомами, характерными для арктического и антарктического климата, являются тундра и полярные пустыни.

Классификация Кёппена является одной из наиболее широко используемых систем классификации климатических областей и помогает в понимании климатических характеристик и биомов различных регионов мира.

Литогенез. Стадии и типы литогенеза

Образование осадочной породы представляет собой сложный, включающий в себя несколько стадий, процесс. Рассмотрим, например, образование обыкновенного песчаника. Сначала за счёт разрушения каких-либо пород образовывались песчаные зёрна. Эти зёрна переносились (реками, ветрами, морскими течениями или другими путями) и затем отлагались – образовывался осадок. Этот осадок постепенно погребался под тощей накапливающихся слой за слоем вновь приносимых осадков. Происходило постепенное обезвоживание и уплотнение за счёт давления вышележащих накоплений: осадок превращался в горную породу (в данном случае – в песок). Последующие процессы цементации и кристаллизации привели к скреплению зёрен. В итоге рыхлый песок превращался в сцементированный песчаник.

Таким образом, можно выделить несколько последовательных стадий формирования осадочных горных пород, объединяемых общим понятием «стадии литогенеза» («литос» — камень + «генезис» — происхождение»). Рассмотрим эти стадии.

Гипергенез – стадия физического и химического выветривания (например, образование песчаных зёрен за счёт разрушения магматических, метаморфических или ранее образовавшихся осадочных пород).

Седиментогенез – совокупность явлений, протекающих на поверхности Земли и приводящих к образованию новых осадочных образований за счёт переработки ранее существовавших пород.
Этапы седиментогенеза:
1) смыв и транспортировка материала;
2) осаждение (седиментация) материала.

Диагенез – стадия преобразования осадка в осадочную горную породу. Необходимо подчеркнуть принципиальную разницу между понятиями «осадок» и «осадочная порода». Осадок – это обычно сильно обводнённая неуравновешенная физико-химическая система, со значительным количеством живого (бактерии) или мёртвого органического вещества. Чтобы представить себе типичный осадок вспомним ил – сильно обводнённый тонкозернистый осадок современных водоёмов, содержащий огромное количество микроорганизмов, разлагающих органические остатки.
На стадии диагенеза процессы направлены на уравновешивание системы (разложение неустойчивых минералов, разложение органики, выделение газов – продуктов химических реакций и пр.). Диагенез протекает обычно при температуре до 25С и на глубине до 300 м.
Главными процессами, протекающими на этой стадии, являются:
1) обезвоживание и уплотнение под давлением накопившихся новых слоёв;
2) цементация;
3) кристаллизация и перекристаллизация: аморфный опал превращается в халцедон и, затем, в кварц; сложенные карбонатными скелетами кораллов рифовые известняки начинают превращаться в кристаллические известняки и т.п.
4) образование конкреций.

Катагенез – стадия вторичных изменений осадочной породы, следующая за стадией диагенеза. Условия катагенеза: температура до 300-350С, глубина погружения пород – до нескольких километров. Так, на глубине 4-5 км глина превращается в аргиллит. Факторами катагенеза, определяющими преобразование пород, являются температура, давление, состав поровых вод, геологическое время.
В условиях катагенеза образуется каменный уголь высоких степеней преобразования (в том числе антрацит), нефть и газ.

Нужно отметить особое положение стадии гипергенеза. С одной стороны, гипергенез предшествует седиментогенезу и всем последующим стадиям формирования осадочных пород, с другой – может завершать цикл развития осадочной породы – см. рис. На стадии гипергенеза может происходить не только выветривание существующих пород и формирование исходного материала для осадков, но и образование особого типа остаточных пород, не вовлекаемых в стадию седиментогенеза – пород кор выветривания. В эволюции процесса гипергенеза можно выделить три этапа. Гипергенез начинается обычно с глубинного «выветривания», связанно с воздействием на породы поверхностных агентов (кислорода, органических кислот и т.д.), проникающих в недра главным образом вместе с инфильтрационными водами. Этот этап получил название скрытого гипергенеза. По мере приближения к поверхности породы начинают подвергаться всё более активному воздействию гипергенных факторов: наступает второй этап – этап собственно гипергенеза. И, наконец, третий этап связан с выветриванием на поверхности.

Весь цикл образования осадочной породы объединяется термином «литогенез». Литогенез – совокупность процессов образования осадков (седиментогенез), превращения осадков в осадочную горную породу (диагенез) и последующего изменения осадочных пород (катагенез), а также процессов гипергенеза.

Общая схема стадий литогенеза (по Н.Б. Вассоевичу)