Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
17
Добавлен:
21.03.2015
Размер:
140.8 Кб
Скачать

Лекция 18

Географические явления в биосфере (продолжение)

План

  1. Полярная асимметрия

  2. Целостность географической оболочки Земли

С давних пор отдельные наблюдения, свидетельству­ющие о том, что северное и южное полушария нашей пла­неты во многих отношениях несимметричны, привлекали внимание ученых к данной проблеме. Идеи об антиподальности материков и океанов, закономерностях в расположе­нии и очертаниях континентов отмечали английский фило­соф-материалист Ф. Бэкон, французский географ Э. Реклю, М.В. Ломоносов и др. Л. Пастер открыл дисимметрию жи­вого вещества и предложил сам термин «дисимметрия», а П. Кюри впоследствии расширил это понятие, перенеся его в область физических явлений. В 1914 г. Дж. Грегори в своей работе «Образование Земли» писал, что «фундаментальная разница между северным и южным полушариями есть наи­более бросающаяся в глаза черта в плане Земли». Он отме­тил преобладание материков в северном полушарии, а океа­нов — в южном, антиподальность суши и океана, выклини­вание материков к югу и др.

В 1923 г. В.И. Вернадский в своих лекциях по геохимии в Париже впервые указал на явление дисимметрии нашей планеты на примере «подвижной части земной коры» — астеносферы в районе Тихого океана. Он писал: «Существо­вание дисимметрии (не сплошных оболочек) указывает, что их происхождение тесно связано с геологическими явлени­ями в истории нашей планеты, имеющими планетарный характер. Оно отражается коренным образом на всех явле­ниях, имеющих место на Земле, и на всех исканиях, с Землей связанных». В.И. Вернадский впервые получил количествен­ный показатель, подтверждающий дисимметрию планеты: общий коэффициент отношения суши и моря равен 1:2,4. И наконец, он указал на возможность нахождения «дисимметричных явлений» даже в Космосе...

В 1963 г. концепцию о полярной асимметрии (антисимметрии) как одной из важ­нейших географических закономерностей Земли обосновал академик К.К. Марков. Это свойство характерно и для других планет Солнечной системы. Правильность выделения по­лярной асимметрии Земли подтверждается новейшими ма­териалами по планетам земной группы и планетам-гиган­там. Так, на Марсе в северном полушарии преобладают светлые, более молодые поверхности, а в южном — темные и более древние. Асимметрична и Венера, на которой в се­верном полушарии сосредоточены гористые и возвышенные области, а в южном — более пониженные. Также отмечены элементы асимметричности и на планетах-гигантах (Юпи­тере, Сатурне, Нептуне). Ниже рассмотрим лишь наиболее интересные факты полярной асимметрии Земли.

Прежде всего уже сама фигура Земли асимметрична: се­верная полярная полуось на 70-100 м длиннее южной, поэ­тому полярное сжатие северного полушария меньше, чем южного. Фигура Земли напоминает кардиоидальный эллип­соид, причем северный полюс приподнят примерно на 30 м по сравнению с южным.

Отдельные проявления асимметричности в распределении материковых и океанических масс, в морфологии глобаль­ного рельефа Земли исследовались такими учеными, как В.И. Вернадский, С.В. Калесник, Г.Н. Каттерфельд, П.С. Воронов, В.А. Магницкий, Л.П. Шубаев и др. Полярная асимметрия северного и южного полушарий Земли за­ключается в том, что суша в северном полушарии занимает 39%, а в южном — 19%. Эта противоположность в рас­пределении суши и океана особенно заметна в пределах суб­арктического, субантарктического и умеренного поясов обоих полушарий (рис. 44). В северном полушарии здесь располагаются наиболее приподнятые участки земной коры (щиты Балтийский, Алданский, Канадский, Анабарский), а в южном — океанические впадины (Африкано-Антарктическая, Беллинсгаузена и др.). Одной из причин такой антиподальности являются нисходящие движения в литосфере Земли в умеренных широтах южного полушария, и вос­ходящие — в умеренной зоне северного полушария.

Различны также геологическая история и строение ли­тосферы обоих полушарий нашей планеты. Северные мате­рики (Европа, Азия, Северная Америка) сформировались в основном к середине протерозоя, а южные (Австралия, Аф­рика, Южная Америка) — только к началу палеозоя, т.е. на 500 млн. лет позже. Большая часть южных материков (72-96%) занята древними платформами, значительная же часть северных материков образована палеозойским и мезо-кайнозойским горообразованием. Различная история геологи­ческого развития древнейших континентов (Гондваны, Лавразии) объясняет многие различия в очертаниях и строении земной коры современных материков. Так, материки север­ного полушария характеризуются большой изрезанностью береговой линии, обилием полуостровов и островов (24-39% от общей их площади), а материки южного — меньшей из­резанностью берегов и малым количеством островов (1-2%). В северном полушарии имеется пояс молодых гор (Атлас, Альпы, Кавказ, Тавр, Эльбурс — горная система на севере Ирана и др.), протянувшийся с запада на восток на месте средиземноморской геосинклинали Тетис; аналога ему в южном полушарии нет.

Асимметричность суши и океана северного и южного полушарий влечет за собой дисимметрию в распределении других компонентов географической оболочки. В южном полушарии вследствие значительного преобладания водной поверхности климат в целом ровнее, чем в северном. Если в северном полушарии средняя разность между температурой самого теплого и самого холодного месяца составляет 14 С, то в южном — чуть более 6°С. Отмечена также асимметрия в распределении температур поверхностных вод Мирового океана: средняя температура составляет +17,4°С, причем в северном полушарии она на 3°С выше по сравнению с юж­ным. Теплые течения в северном полушарии распространя­ются от экватора до Северного Ледовитого океана, а в южном — не далее 35° ю.ш.

Особенно четко фиксируется полярная асимметрия в криосфере Земли (ледниковые покровы, горные ледники, многолетняя мерзлота). Ледники и ледниковые покровы за­нимают в настоящее время более 16 млн км2 (около 11% площади суши), причем подавляющая их часть (87%) заклю­чена в ледниковом покрове Антарктиды (их объем достигает 25,6 млн км3). В Арктике характерны слабое континентальное оледенение, сильное морское оледенение и широко распространена многолетняя мерзлота. На Земле вечная мерзлота занимает около 21 млн км2 (или 14% площади суши), причем большая ее часть сосредоточена в северном полушарии (20 млн км2), а в южном — всего лишь 1 млн км2. Напротив, в Антарктиде — очень мощное континентальное оледенение, а морские льды и многолетняя мерзлота занимают сравнительно небольшие пространства.

Отмечаются также элементы асимметрии в распределении живо­го вещества в океане и на континентах, в частности географические пояса северного по­лушария, особенно умеренный и субтропический, намного превышают по биомассе аналогичные пояса южного полу­шария. Северные материки по биомассе на единицу площа­ди также превышают южные, за исключением Южной Аме­рики, имеющей максимальную величину (85,4 • 103 т/км2). В Мировом океане географические пояса северного полуша­рия дают 10,6 • 109 т биомассы (или 55% от всей биомассы океана), а пояса южного — всего 6,6 • 109 т (34%), остальная биомасса приходится на экваториальные и субэкваториаль­ные пояса.

Характерна также асимметрия в расположении географи­ческих зон в обоих полушариях Земли. Еще в 40-х годах ны­нешнего столетия зарубежный географ К.Тролль начал раз­вивать представления о полярно-асимметричной структуре горизонтальных и высотных зон растительного покрова Зем­ли. Он отмечал, что типичная бореальная растительность — тундра, тайга, смешанные леса — ограничена только конти­нентальными пространствами Евразии и Северной Америки. Так, в северном полушарии огромные пространства занима­ет таежная зона (ее площадь достигает 13,4 млн км2), которая в Евразии с запада на восток тянется более чем на 7000 км, а в Северной Америке — на 5000 км. В южном полушарии ей аналога нет. В целом в южном полушарии отсутствуют именно те зоны, которые на материках северного полуша­рия занимают самые большие территории (Марков и др., 1978).

Полярная асимметрия очень ярко выражена в распро­странении живых организмов. Голарктические области фло­ры и фауны сформировались только в северном полушарии, а в южном имеются своеобразные группировки организмов, свойственные флористическим областям Капской, Австра­лийской и фаунистическим Новозеландской (киви, моа) и Австралийской (утконос, ехидна, кенгуру, коала и др.). От­дельные виды растений (сосновые, секвойя, тисс, гинкго) встречаются только в северном полушарии. Наоборот, дру­гие виды растений: из хвойных (подокарпус, дакридиум, либоцедрус, араукария) — произрастают только в южном полушарии. Многие представители протейных распростра­нены преимущественно в южном полушарии (Капская об­ласть, юго-запад и восток Австралии).

Наиболее ярким примером полярной асимметрии в расти­тельном покрове Земли являются южные буки (из рода нотофагус), представители которого в настоящее время встреча­ются исключительно в южном полушарии. По данным К. Хамфриза (1988), достоверные находки ископаемой пыльцы нотофагуса в кайнозойских отложениях говорят о том, что он и в прошлом был приурочен к южному полушарию, зани­мая более обширный ареал своего распространения. Все 36 видов южных буков, главным образом вечнозеленых дере­вьев, встречаются в южном полушарии (юг Южной Амери­ки, Австралия, Тасмания, Новая Зеландия). В дождевых гор­ных лесах Новой Гвинеи и Новой Каледонии встречается 18 видов вечнозеленых южных буков-нотофагусов.

Животный мир также подчеркивает значительные раз­личия обоих полушарий Земли: пингвинам Антарктиды противостоят наземные животные Арктики (белые медве­ди, мускусные быки, лисицы, копытные и др.). В южном полушарии отсутствуют такие животные, как двугорбые верблюды, яки, моржи, а в северном — нет ламы и кондора. Только в южном полушарии существуют сообщества таких животных, как утконос, ехидна, сумчатый волк, киви, коа­ла, сумчатые белки и пр. В Мировом океане — в северном полушарии исключительно распространены тресковые рыбы, а в водах южного полушария обитают нототениевые и белокровные рыбы. Так, нототениевые (около 50 ви­дов) широко распространены только у берегов Антаркти­ды и у субантарктических островов, питаясь в основном крилем. Также в водах Антарктики обитает около 18 видов белокровных рыб (или белокровок). Эти рыбы уникальны в том, что у них в живом состоянии кровь не красная, как у всех позвоночных, а бесцветная из-за полного отсутствия в ней эритроцитов и гемоглобина. Редукция эритроцитов яв­ляется своеобразной адаптацией, способствующей пониже­нию вязкости крови и обеспечивающей достаточное крово­обращение при жизни в ледяных водах Антарктики.

Имеющиеся палеографические материалы свидетель­ствуют о том, что полярная асимметрия биосферы отмеча­лась и в прошлые геологические периоды. Так, асимме­трично происходило развитие древних ледниковых перио­дов на поверхности Земли: такие оледенения, как гуронское (ранний протерозой), позднеордовикское и четвертичное были распространены преимущественно в северном полу­шарии, а позднедокембрийское и гондванское (средний и поздний карбон) — главным образом в южном полушарии. Палеоботанические данные также говорят о том, что ис­конными растениями южного полушария и в прошлом были протейные, южные буки (нотофагусы), хвойные (подокар­пус, дакридиум, араукария).

Гинкго, тисе, секвойя, сосно­вые всегда были аборигенами северного полушария. Напри­мер, гинкго в прошлом произрастало на обширных территориях нынешней Сибири, являясь одной из основных лесо-образующих листопадных пород умеренной зоны северно­го полушария. В кайнозойских отложениях найдены остат­ки секвойи и метасеквойи, которые в прошлом были рас­пространены по всему северному полушарию (Аляска, Ев­ропа, Сибирь, Восточная Азия). В дальнейшем их ареал зна­чительно сократился, и в настоящее время секвойя, как и гинкго (единственный вид — гинкго двулопастный — про­израстает в горах Восточного Китая), произрастает лишь на западе США, а метасеквойя — только в горах Южного Китая.

Элементы асимметрии фиксируются и для животного мира в прошлом. Так, в настоящее время в южном полуша­рии обитает 17 видов пингвинов. Остатки ископаемых пин­гвинов (22 вида) обнаружены только в южном полушарии, причем среди миоценовых видов Антарктиды встречались отдельные экземпляры, достигающие высоты 170 см, кото­рые были лучше, чем современные пингвины, приспособле­ны к существованию на суше (Марков; 1986). Но по мере того, как увеличивался ледниковый покров Антарктиды, пингвинам приходилось адаптироваться к существованию в прибрежных водах океана, изменяя свои морфологичес­кие признаки (королевский пингвин имеет высоту ПО см, при весе 35-40 кг).

Приведенные данные показывают, что полярная асим­метрия географической оболочки Земли наравне с такими особенностями, как рит­мичность, зональность и азональность, является одной из важных закономерностей развития нашей планеты. Знание и использование этих закономерностей позволит более ра­зумно решать проблемы рационального природопользо­вания и охраны биосферы. И при этом не забывать слова А. Герцена: «Природа не может перечить человеку, если он не перечит ее законам».

Одним из важнейших свойств географической оболочки Земли является ее целостность. Целостность географической оболочки настолько вели­ка и носит всеобщий характер, что стоит измениться одно­му компоненту, как сопряженно начнут меняться и все осталь­ные. Каждый компонент (горные породы, рельеф, воздуш­ные массы, почвы, растения, животные) развивается по сво­им собственным законам, но ни один из них не существует изолированно, не испытывая на себе влияния других ком­понентов, в свою очередь, не оказывая на них никакого воз­действия. Ранее были подробно охарактеризованы взаимо­отношения между различными компонентами биосферы, а также типы живых организмов и их тесная связь с окру­жающей средой. По степени консервативности компонен­ты можно расположить в такой убывающий ряд: литосфе­ра — рельеф — климат — воды — почва — растительность — животный мир.

Взаимосвязь и целостность компонентов географической оболочки Земли существовала всегда, не только в современ­ную эпоху, но и в геологическом прошлом. Особенно четко подобные связи были установлены для четвертичного пе­риода (плейстоцена), когда формирование мощных ледни­ковых покровов на суше приводило к значительному по­нижению уровня всего Мирового океана (на 100-110 м). Это понижение уровня океана сказывалось на природе всей по­верхности Земли: происходило осушение шельфа, материки и острова получали другие очертания, возникали «конти­нентальные мосты», по которым происходила миграция сухопутных видов фауны и флоры, и т. д. Во всех речных системах земного шара наблюдалась интенсивная глубин­ная эрозия, что приводило к сносу в океан огромного коли­чества обломочного материала. В теплые межледниковые эпохи материковые льды растаяли, что вызвало значительное повышение уровня океана. Произошло затопление шель­фа, разобщение материков и островов, что ограничило миг­рацию растений и животных. Подсчитано, что при полном таянии льдов Антарктиды (их объем с шельфовыми ледника­ми составляет 25,6 млн км3, при средней мощности 2000 м), повышение современного уровня Мирового океана соста­вило бы 62 м.

Особенно показателен пример пустыни Атакама и те­чения Эль-Ниньо (от испанского «младенец»). Атакама — одна из прибрежных пустынь западного побережья Южной Америки с экстрааридным климатом. Пустынность ее обу­словлена влиянием холодного Перуанского течения. Осад­ки выпадают далеко не ежегодно, и их общее годовое коли­чество составляет 10-50 мм. В прибрежной зоне Тихого океа­на обильны водоросли и рачки, которыми питается рыба, которую в свою очередь потребляют многочисленные пти­цы (бакланы, пеликаны и др.). Но иногда эта биологичес­кая цепочка разрывается...

Изменение только одного фактора — смена холодного течения теплым — влечет за собой взаимосвязанную переме­ну всех составляющих компонентов природного ландшаф­та, что соответствует закону целостности. Примерно раз в 8-12 лет, обычно в феврале-марте, когда ослабевает юго-вос­точный пассат, а значит и Перуанское холодное течение, от экватора начинает распространяться эпизодическое теплое течение Эль-Ниньо. Особенно катастрофический характер эти изменения носили в 1925, 1951, 1967, 1972, 1982 гг. В этом небольшом районе Мирового океана в отдельные годы вылавливалось более 12 млн т анчоусов, а в 1973 г. после сильного Эль-Ниньо — всего 1,8 млн т. Это стало экономи­ческой катастрофой для ряда стран, связанных с промыслом анчоусов. Чем же была вызвана подобная катастрофа?

Приход теплых малопродуктивных вод, бедных кислоро­дом и планктоном, оказывает катастрофическое влияние на экосистему прибрежных районов. В 1982 г. температура поверхностных вод океана во время прихода Эль-Ниньо превысила средние многолетние значения на 8-10° С. В этот период почти полностью из прибрежных районов исчезли анчоусы, за ними гибли или улетали многочисленные пти­цы, которые питаются в основном рыбой. Подсчитано, что 5 млн птиц ежедневно потребляют около 1000 т анчоусов. Во время прихода Эль-Ниньо в 1957 г. численность птиц уменьшилась с 27 до 6 млн особей. С побережий улетают птицы, формирующие знаменитые залежи гуано, местами покрывающие берега 50-метровым слоем. Долгое время гуа­но было главным минеральным удобрением и экспорти­ровалось во многие страны мира. В теплых водах иногда возникают вспышки развития некоторых водорослей (динофлагеллят), весьма токсичных для окружающей фауны. Это так называемые «красные приливы», которые еще бо­лее усугубляют катастрофическое воздействие теплого те­чения. Особенно отрицательное влияние на морских живот­ных оказало Эль-Ниньо 1982 г., в частности в районе Галапагосских островов численность морских игуан сокра­тилась на 30-35%, бакланов бескрылых — на 45%, галапагосских пингвинов — на 78%, погибли почти все но­ворожденные морские котики.

В этот период над пустыней Атакама разражаются тро­пические ливни, так, в марте 1925 г. здесь выпало 390 мм атмосферных осадков. В феврале 1982 г. ливневые осадки в Перу вызвали наводнения на равнинах и большие оползни в горах (Федоров, 1984). Обилие осадков приводит к тому, что в Атакаме появляются растения-эфемеры и масса насе­комых. Коренным образом меняются природные ландшаф­ты побережий, пустыня преображается в цветущий ковер, но это мало радует местных жителей. Они остаются без средств к существованию, так как прекращается лов анчоу­сов, закрываются карьеры по добыче залежей гуано. Такое состояние продолжается 3-4 месяца, иногда и более 5-6, пос­ле чего теплое течение Эль-Ниньо отодвигается к экватору, в район Галапагосских островов, а холодное Перуанское течение занимает свое обычное место. И все природные про­цессы начинают развиваться в обратном направлении: по­дъем глубинных вод (зона апвеллинга), богатых кислоро­дом и питательными веществами, ведет к обильному раз­множению фитопланктона (поэтому появляются анчоусы), затем прилетают многочисленные птицы. Сравнительно быстро выгорает растительность, улетают насекомые, и пустыня Атакама в конечном счете приобретает свой обыч­ный вид.

Исследования последних лет показали, что появление Эль-Ниньо имеет не только региональный, но и глобаль­ный характер, оказывающий влияние на систему океан — ат­мосфера. Так, в годы развития Эль-Ниньо в юго-восточной части Тихого океана устанавливается зона пониженного давления, а в бассейне Индийского океана — повышенно­го. Это в свою очередь вызывает засухи в Индии, Восточ­ной Африке, Австралии (особенно это фиксировалось в 1941, 1965-1966, 1972, 1982-1983 гг.). появление Эль-Ниньо за­метно влияет на глобальную климатическую систему и гид­рологический цикл; когда не наблюдается Эль-Ниньо, тогда в районе побережий Индийского океана фиксируются зна­чительные наводнения (Водные ресурсы, 1992, № 4). Так, катастрофическое Эль-Ниньо 1982 г. привело путем слож­ных взаимодействий к жесточайшей засухе 1982-1983 гг. в Африке, аналогичные явления были отмечены в 1987 г., ког­да в районе Сахеля, Судана и Эфиопии резко уменьшилось количество осадков или их вообще не было.

Этот пример показывает важность учета целостности географи­ческой оболочки при решении практических вопросов ра­ционального природопользования и охраны окружающей среды. Поэтому прав был акад. И.П. Герасимов (1985), который объяснял ряд возникших экологических проблем тем, что их создал человек при «очевидной нехватке научных знаний об основных закономерностях развития окружающей среды, физической сущности природных процессов и динамике их изменений, вызванных антропогенными фак­торами».

Наиболее ярким примером несоблюдения закона целостности, что привело в конечном итоге к экологичес­кому кризису (или даже катастрофе), возникшему под воздействием деятельности человека, служит деградация экосистемы Приаралья.

С 60-х годов в результате сокращения притока воды с 60 км3 до 20-30 км3 в 80-е годы и, наконец, до 5 км3 в 90-е годы в Аральское море, ускоренными темпами начались об­меление и осолонение водоема. Все это привело к тому, что уровень Арала понизился более чем на 15-16 м. Изменение только одного компонента природной среды привело к дег­радации экосистемы Аральского моря и прилегающих тер­риторий. Так, объем вод Арала уменьшился более чем на 65%, площадь водоема сократилась на 45%, средняя глубина уменьшилась на 43% (с 16 до 9 м), возросла почти в 3 раза соленость вод и т.д. Все это привело к тому, что в бассейне Аральского моря резко возросла континентальность кли­мата, увеличилось число дней с пыльными бурями, вырос вынос солей с осушенного дна (в 1990 г. с 29 тыс. км2 было вынесено около 90 млн т пыли и солей). Такое снижение уровня водоема привело к кардинальной перестройке при­родных ландшафтов окружающих территорий, имеющих тенденцию прогрессирующего их опустынивания. Началась деградация почв, растительности и животного мира, в част­ности исчезли приречные тугаи, численность обитающих млекопитающих в Приаралье уменьшилась с 70 до 30, в 2 раза сократилась численность птиц и т. п. Ухудшение со­стояния окружающей среды отрицательно сказалось на эф­фективности сельского хозяйства. Так, засоление почв рез­ко понизило урожайность хлопчатника и других культур, почти в два раза уменьшилась продуктивность пастбищ, сократились запасы лекарственных трав и т. п. (Глазовский, 1990). Ухудшение качества природной среды, в том числе чрезмерное применение минеральных удобрений и пестици­дов, привело к росту заболеваемости и смертности местно­го населения. За последние десять лет в Приаралье общая смертность возросла почти в 15 раз, заболеваемость раком пищевода — в 7-10 раз, брюшным тифом — в 20 раз, желч­нокаменной болезнью — в 5 раз и т. д. Итак, экосистема Аральского мора, находившаяся до 60-х годов нынешнего столетия в динамическом равновесии, под воздействием антропогенных факторов пришла в дестабилизированное состояние, т.е. началась полная деградация природной сре­ды. Намечен комплекс природоохранных мероприятий с участием различных международных организаций по спа­сению Арала.

Но человек забыл экологические уроки прошлого... По историко-археологическим данным установлено, что в ни­зовьях Сырдарьи и в Приаралье в VI-V вв. до н. э. сущест­вовали крупные земледельческие государства (Хорезм), позднее исчезнувшие. Остатки этих цивилизаций (густая сеть ирригационных каналов) показывают, что в истори­ческом прошлом площадь орошаемых земель достигала со­временных размеров, причем только в Хорезмском оазисе процессами засоления было охвачено более половины его площади. Вероятно, упадок этих земледельческих государств был связан не только с социально-экономическими причи­нами, но и с экологическими катастрофами, возникшими в результате нарушения человеком природного равновесия (Григорьев, 1991). Любые сведения об экологических кри­зисах и уроках прошлого полезны для совершенствования оценок современного состояния окружающей среды, для выработки наиболее правильных взаимоотношений с ней в будущем.

Соседние файлы в папке теория к семинару По Лупповой