Источники энергии природных процессов. Гелиотермическая и геотермическая зоны.

 

Источниками энергии природных процессов явл: Радиационный баланс, Поток тепловой энергии из глубин Земли(геотермической зоны),Энергия приливных течений,Тектон энергия, Кинетическая энергия атм осадков,Ассимиляция солн энергии при фотосинтезе. В земной коре выделяются две температурные зоны — гелиотермическая и геотермическая. Температура в гелиотерм (приповерхностной до 30 м) зависит от энергии Солнца и колеблется в зависимости от сезона. Темп в геотерм зоне зависит от энергии Земли. С увеличением глубины темп увеличивается. Степень повышения описывается двумя показателями: геотерм градиентом (количество градусов на определенную глубину) и геотерм ступенью (обратная геотерми градиенту — глубина, при опускании на которую темп возрастает на опр кол-во градусов). Установлено, что ср для ЗК геотерм градиент составляет около 300С на 1 км глубины. Соответственно средняя геотерм ступень составляет 33 м. В целом температура в низах земной коры достигает 15000С.

Энергетика ландшафтной сферы Земли: радиационный баланс, тепловой поток из глубин Земли, энергия приливных течений, тектоническая энергия, энергия атмосферных осадков, ассимиляция энергии при фотосинтезе.

Гелиотермическая зона. Первые десятки м. Энергетическая и термическая ритмика зависит от энергии Солнца и колеблется в зависимости от сезона.

Геотермическая зона. Термический режим определяется энергией Земли.

С увеличением глубины t увеличивается. Степень повышения описывается двумя показателями: геотермическим градиентом (количество градусов на опр. глубину) и геотермической ступенью (глубина, при опускании на которую t возрастает на опр. кол-во градусов). Установлено, что средний для земной коры геотермический градиент составляет около 300° на 1 км. Соответственно, средняя геотермическая ступень составляет 33 м.

Радиационный баланс ПТК.

 

Земля одновременно получает радиацию и отдает ее. Разность между получаемой и расходуемой радиацией называется радиационным балансом, или остаточной радиацией. Приход радиационного баланса поверхности составляет суммарная радиация (Q) и встречное излучение атмосферы. Расход – отраженная радиация (Rk) и земное излучение. Разность между земным излучением и встречным излучением атмосферы – эффективное излучение (Еэф) имеет знак минус и является частью расхода в радиационном балансе:

Rб = Q - Eэф - Rk

Радбаланс атмосферы отрицателен, а суши положителен, поэтому суммарный рад баланс Земли равен 0, т.е. земля находится в сосотоянии лучитсого равновесия.

Радиационный баланс ПТК – разность между поглощённой радиацией и эффективным излучением: B = (S × sin h_O + D) (1 – A) – Eэф.

Радиационный баланс Земли – 3100 МДж/м² * год.

 

Тепловой баланс ПТК.

 

Уравнение теплового баланса позволяет качетсвенно харктеризовать энергию.
R+LE+P+B=0, где R – рад баланс ЗП, Р – турбулентный поток тепла между ЗП и атмосферой, В – поток тепла между ЗП и нижележащими слоями почвы или воды, LE – поток тепла, связанный с фазовыми переходами воды(с испарением, конденсацией).

Уравнение теплового баланса позволяет количественно характеризовать энергию.

R + LE + P + B =0

R – Радиационный баланс.

LE – Поток тепла, связанный с фазовыми переходами воды.

P – Турбулентный поток тепла между ЗП и атмосферой.

B – Поток телла межжу ЗП и нижележащими слоями почвы и воды.

 

Водный баланс геосистемы.

 

Водный баланс всей земной поверхности выражается уравнением X = E (осадки равны испарению). Водный баланс для отдельной речной системы:

 

X = S + U + Su + E + T ± W,

 

где S – поверхностный сток, U – подземный сток, Su – внутрипочвенный сток, Т – транспирация деревьями

 

20% - физическое испарение влаги с крон деревьев 8%-поверхностный сток 45% - десукция и транспирация древесным ярусом 5% - физическое испарение 10% внутрипочвенный сток 12% - грунтовый сток.

Типы водного режима ПТК.

 

Совокупность процессов поступления влаги в геосистему, ее передвижения и расхода называется водным режимом геосистемы. Выделяют следующие типы водного режима:

1)Мерзлотный – районы развития многолетней мерзлоты(летом оттаивание деят слоя). 2)Водозастойный – свойственен болотным геосистемам с атмосферным и грунтовым увлажнением.

3)Промывной – часть атмосферных осадков промывает почву и достигает грунтовых вод.4)Периодически промывной – периодически происходит промывание почвы (влага достигает грунтовых вод) – в лесостепях, северных степях.5)Непромывной – почвенная толща промачивается до 0,5-2 м, ниже распол «мертвый горизонт».6)Аридный – почвы сухие в течение года.7)Выпотной – происходит капиллярное поднятие влаги от грунтовых вод к поверхности и испарение. При этом происходит образование солончаков.8)Десуктивно-выпотной – также происходит поднятие влаги, однако испарение не физ, а через отсос влаги раст.9)Паводковый – характеризуется сезонным затоплением (во время половодья).10)Амфибиальный – постоянно влажных геосистем – постоянно затопленные марши и плавни речных дельт, морские и озерные мелководья, мангровые сообщества.

 

29. Трофическая пирамида – модель биологического круговорота вещества на потоке солнечной и гравитационной энергии. Человек в системе трофической пирамиды.

 

Р. Линдэман сформулировал закон пирамиды энергии, или закон трофической пирамиды (правило 10%): с одного трофического уровня экологической пирамиды переходит на другой ее уровень в среднем не более 10% энергии. В этом законе в биоте реализуется 2-й закон термодинамики. Остальные 90% диссипируются (рассеиваются) в окружающую среду. Так или иначе минеральные вещества снова оказываются в почве и используются растениями для питания. Таким образом осуществляется малый биологический круговорот. Одно из принципиальных отличий земледельческих агроландшафтов от природных ландшафтов:

антропогенное искажение всей энергетики агрогеосистемы. Нарушены естественные трофические связи, закон пирамиды энергии. До 90% продукции изымается, потери восполняются за счет внесения удобрений.

 

Трофическая пирамида.

Продуценты – автотрофы (зелёные растения).

Растительноядные – консументы 1-го порядка (насекомые, коровы, лошади).

Хищники 1-го рода – консументы 2-го порядка (мышь).

Хищники 2-го рода – консументы 3-го порядка (лиса, медведь).

Редуценты – микроорганизмы.

Органический детрит – разложившаяся материя на поверхности почвы.

Человек питается растительной пищей (консумент 1 порядка), растительноядными животными (консумент 2 порядка), хищниками (консумент 3 порядка). На людей нападают другие хищники (человек не является консументом высшего порядка).