Круговорот воды в ландшафте

В ландшафтной сфере Земли под влиянием солнечной радиации про­исходит постоянный процесс перехода одного состояния воды в другое и её обращение, то есть в природе она совершает большой и малый круговороты. Водяные пары, поднимающиеся с поверхности океана, большей частью конденсируются и возвращаются в виде атмосферных осадков в океан (малый круговорот). Часть же их переносится воздушными массами на сушу, и круговорот воды становится сложнее — большим. Достигнув поверхности земли, атмосферные осадки частично испаряются снова в атмосферу, просачиваются и образуют подземные воды, стекают по поверхности (реки), возвращаясь обратно в океан. Процесс испарения воды и выпадения осадков на сушу повторяется постоянно и идёт в направлении от океана — снова в океан, завершая свой большой круговорот.

Полное обновление воды в разных частях ландшафтной сферы проис­ходит за различные промежутки времени. Например, вода в океане об­новляется в среднем за 3000 лет, в проточных озерах за десятки лет, в реках - через каждые 12 сут., а в атмосфере через каждые 9 сут. Основное звено в системе круговорота воды в ландшафтах суши образуют речные бассейны — территории, с которых вода стекает в отдельную реку или речную систему. Круговорот воды в ландшафтах в пределах речного бассейна складывается из фаз. Знание этих фаз и взаимосвязей между ними имеет большое значение для водного хозяйства и ухода за ландшафтом в целях сохранения и рационального использования его ресурсов.

Атмосферные осадки в пределах бассейнов рек выпадают на разные поверхности ландшафта (леса, поля, поверхность водоёмов, выходы ко­ренных пород и т. д.) и проходят различный путь своего превращения. Вода, просачивающаяся в почву, частично поглощается растениями, которые затем транспирируют её в атмосферу. Остальная почвенная вода либо циркулирует в почвенном профиле, пополняя запас поверхностных вод и вновь испаряясь в водной поверхности, либо, "двигаясь" вглубь земной коры, пополняет запасы подземных вод, пройдя через которые может вновь выйти на поверхность.

На влагообмен в ландшафте значительно влияет деятельность людей, создавая местные влагообороты. Это влияние проявляется через различные вмешательства человека в гидрологический режим речных систем: строительство водохранилищ, каналов, развитие поливного земледелия, осушение заболоченных пространств и т. д. Например, в итоге создания прудов и водохранилищ изменяется режим стока ниже плотины; осушение болот приводит к оттоку воды за пределы данного ландшафта, нарушается режим рек; использование артезианских подземных вод понижает положение их уровня и, как следствие, изменяет гидрологические параметры бассейна в целом и т. д. Значительно нарушается круговорот воды и геохимических веществ в ландшафтах районов искусственного орошения. Здесь в круговорот вступает большой объём воды извне (с территории другого ландшафта), что способствует, с одной стороны, повышению уровня грунтовых вод, а с другой — может вызвать нежелательные процессы — вторичное засоление почв.

Таким образом, значение влагооборота в природе огромно. Осущест­вляя перенос влаги, он как бы связывает природные компоненты ландшафта и определяет их циклическое, ритмическое и сезонное развитие. Нарушение круговорота воды в одном ландшафте приводит к изменениям его структуры и изменению влагообмена в смежных ландшафтах.

8.3 Подземные воды и их ландшафтообразующее значение

Часть воды, которая участвует в большом круговороте, просачивается в почву и глубже (до 10-12 км). Она заполняет трещины, поры в плотных кристаллических и осадочных породах, образуя подземные воды. Основная масса их залегает в пределах осадочной рыхлой толщи, имеющей наибольшую пористость. Все почвогрунты и горные породы делятся по отношению к воде на водопроницаемые (песок, галечники, ил, лёсс, мел, известняк) и водонепроницаемые (кристаллические породы, глина, мергель, плотный песчаник и др.). Содержащаяся в породе вода находится под действием силы тяжести, увлекающей её вниз, и под действием молекулярных сил, стремящихся удержать воду в породе. Поэтому условия образования подземных вод зависят, прежде всего, от физических свойств горных пород, условий их залегания, степени их выветренности и трещиноватости.

Теория инфильтрации не объясняет происхождения всех видов подземных вод. Существует ещё теория накопления вод в итоге конденсации пара воздуха при проникновении его в почвогрунты. Различают следующие формы воды в почвогрунтах: химически связанная вода, входящая в состав минералов; гигроскопическая, обволакивающая частицы грунта (в форме пара), недоступная для растений; пленочная, удерживаемая в порах молекулярными силами и создающая на частицах грунта жидкую пленку, молекулы которой могут перемещаться от одной плёнки к другой вверх, вниз и в стороны; капиллярная (жидкая), занимающая капилляры в почвах и грунтах; вода мёрзлых почвогрунтов; гравитационная, циркулирующая в порах, трещинах почвогрунтов под действием силы тяжести.

Гравитационная вода, достигая водопроницаемых пород, образует водоносный горизонт и продолжает двигаться в соответствии с уклоном его поверхности. Это движение имеет характер параллельно-струйного течения, а скорость его зависит от уклона и водопроницаемости породы. По условиям залегания подземная гравитационная вода, находящаяся в земной коре, подразделяется на верховодку, грунтовые и межпластовые (напорные и ненапорные) воды.

Верховодка - временное скопление воды на небольшой глубине в зоне аэрации (слой почвы и верхней части грунта) над местным водоупором. Она образуется в результате просачивания дождевых и талых вод, относится к типу сезонной воды, и уровень еёподвержен резким колебаниям. Чаще всего верховодка исчезает в засушливое время года и промерзает зимой. Неглубокое залегание этой воды и плохая фильтрация объясняют её сильное загрязнение и непригодность для использования в бытовых целях.

Грунтовые воды залегают ниже слоя аэрации на различной глубине и распространены почти повсеместно. Они фильтруются в сторону понижений, образуя грунтовые потоки. Скорость их перемещения в крупнозернистых песках до 2 м/сут, а в суглинках и лессах — до 0,3 м/сут. Уровень грунтовых вод колеблется от сезона к сезону с разницей залегания в несколько метров в зависимости от ландшафтно-климатических условий местности. В лесостепных и степных ландшафтах наивысший их уровень приходится на весну, после таяния сезонного снега. Химический состав и степень минерализации грунтовых вод зависят от состава вмещающих их пород, питающих воду (поровая вода).

Поскольку грунтовые воды не имеют кровли из водонепроницаемых пород, то они относятся к безнапорным, или свободным. Ниже первого водоупорного слоя залегают межпластовые воды, называемые так потому, что заключены в слое между двумя водоупорными пластами. Они могут быть ненапорными, то есть не заполняющими водоносный слой и стекающими по уклону, как и грунтовые воды. Большей же частью глубокозалегающие межпластовые воды бывают напорными, или артезианскими. Это название произошло от наименования провинции Артуа во Франции, где в XII в. впервые был устроен фонтан. Артезианские подземные водные бассейны образуются в наклонных корытообразных структурах земной коры, где вода испытывает напор и при наличии скважины может фонтанировать. Но чаще на поверхность её извлекают насосами.

На глубине в пределах 100-600 м артезианские воды пресные. Более глубокие воды имеют минерализацию от 1 до 50 г/л и относятся к мине­ральным. Содержание в них некоторых химических элементов, газов и повышенная температура придают этим водам лечебные свойства. Большое лечебное значение имеют углекислая, сероводородная, радоновая, азотная, железистая и другие минеральные воды. Месторождения минеральных вод, как правило, приурочены к геологически молодым складчатым областям (Кавказ, Альпы и др.). В вулканических районах характерны горячие са­моизливающиеся минеральные воды, часто и периодически фонтанирующие (гейзеры).

Значение подземных вод в формировании структуры ландшафтов большое и разностороннее. Они не только участвуют в питании рек, озёр, но благодаря их перемещению происходит перенос растворенных веществ — водная миграция элементов. Кроме того, посредством почвенных и грунтовых вод растения получают влагу и питательные вещества. Подземные воды принимают непосредственное участие в формировании многих форм рельефа (карстового, оползневого и др.), при определенных условиях вызывают заболачивание. Они служат источником для водоснабжения, орошения и обводнения, то есть способствуют формированию антропогенных культурных ландшафтов. Запасы их хотя и велики, но возобновляются очень медленно, что необходимо учитывать при их использовании. Во многих районах мира снизился уровень воды в артезианских скважинах. Крайне опасно их загрязнение путём проникновения сточных вод с техногенными отходами, химическими удобрениями, ядами, применяемыми в сельском хозяйстве. Экономное, рациональное использование подземных вод, в том числе минеральных источников, охрана от загрязнения - серьёзнейшая проблема настоящего времени.

Контрольные вопросы: 1. Гидросфера, важнейшие свойства природных вод. 2. Круговорот воды в ландшафте. 3 Подземные воды и их ландшафтообразующее значение.

ЛЕКЦИЯ 9

9 ЛАНДШАФТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ

9.1 Почвообразование как ландшафтообразующий фактор

В процессе взаимодействия организмов и продуктов их распада с горными породами и продуктами их выветривания формируется почвенный покров ландшафта. Наряду с водами, являющимися "кровеносной системой" ландшафта, почва имеет большое значение для развития растений, животных и для жизни человека. Она составляет самый поверхностный слой коры выветривания, в котором взаимодействуют все компоненты ландшафтной сферы. Почва — сложная организационная среда, обладающая собственным воздушным и водным режимом, особым химическим составом, фауной, флорой и плодородием. Тесная связь почвы со всеми природными компонентами сделала её, по выражению В. В. Докучаева, "зеркалом ландшафта". Она является важнейшим средством для получения продукции сельского и лесного хозяйства.

Образование почвы — сложный и длительный процесс. Скорость его зависит от сочетания литолого-геоморфологических и биоклиматических особенностей, являющихся факторами почвообразования. Главную роль в формировании почвы играют соотношение тепла и влаги, характер биогеоценоза и состав материнской породы, уклон поверхности, характер миграции и аккумуляции продуктов выветривания.

В процессе превращения в почву толща почвообразующей (материнской) породы расчленяется на так называемые генетические почвенные горизонты, совокупность которых образует почвенный профиль. Каждый почвенный горизонт отличается однородностью минералогического и химического состава, морфологических, физических и других признаков (окраска, структура и др.). Горизонты принято обозначать буквами А, В, С с подразделением на подгоризонты. Например, верхний гумусовый (гумусово-аккумулятивный) горизонт обычно обозначают буквой А, иллювиальный (или горизонт вмывания) — В, обогащенный большей частью подвижными минеральными веществами, выносимыми из верхних слоев; ниже горизонта В лежит мало затронутая почвообразовательным процессом материнская, или почвообразующая, порода С.

Темноокрашенная часть почвы, образующаяся в результате биохимиче­ских превращений растительных и животных остатков, называется гумусом (от латинского humus - земля, почва). В гумусе, или перегное, содержатся основные элементы питания растений (азот, фосфор, сера и др.), которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений. Гумус находится в верхних горизонтах почвы в разных количествах и служит важным показателем её плодородия. В чернозёмных почвах Центрально-Чернозёмного района европейской части РФ содержится до 10-12% гумуса, а мощность гумусового горизонта доходит до 80-100 см.

Существуют разнообразные генетические типы почв, обусловленные зональностью баланса тепла и влаги на земной поверхности. В зависимости от типа почвы горизонты обладают различными свойствами (структура, содержание гумуса, химизм и т. д.), то есть слагают определенный почвенный профиль — вертикальный разрез от поверхности до материнской породы. Изучение его позволяет определять агрономические свойства почвы, её плодородие.

На Земле наблюдается большое разнообразие почв, представленное их зональными типами, отличающимися строением почвенного профиля, структурой, содержанием гумуса и плодородием. Например, в засушливых областях развиваются светло-каштановые, бурые пустынные, серозёмные и другие почвы, а в субтропиках под влажными лесами - желтозёмы и краснозёмы. Своеобразен почвенный покров в горных системах.

Дата добавления: 2014-10-17