Сезонное изменение ландшафта

    Вторая фаза осени (золотая осень) (21 IX — 13 X) — от первым заморозков на почве до завершения листопада. Средняя температура воздуха в это время снижается с 8 до 5° С. Осадки продолжаются уменьшаться, но испаряемость сокращается быстрее, коэффициенте увлажнения приближается к 2,0; запасы влаги в почве увеличиваются

    I сток продолжает медленно расти. Фотосинтез практически прекращается. Главные биотические процессы — интенсивное расцвечивание и листопад летнезеленных деревьев и кустарников. Полное пожелтение липы мелколистной отмечается 29 IX, березы и осины — 5 X, дуба — 8 X; листопад заканчивается у липы 7 X, березы — в X. Происходит массовое созревание семян хвойных и плодов ряда шетвенных. В середине этой фазы наблюдается массовый отлет модоплавающих и болотных птиц, а также первых зерноядных пибликов и дроздов. К концу фазы исчезают насекомые.

    Третья фаза осени (глубокая осень) (13 X—/ XI) — между окончанием листопада (совпадающим с переходом средней темпера-|\ры через 5° С) и появлением первого снежного покрова. В конце нмпа средняя температура воздуха снижается до 2° С. Запасы влаги в почве продолжают пополняться; слой стока возрастает. Заморозки В это время ежедневны. Вне хвойных лесов господствует безлистный аспект. Начинается массовый прилет зимующих птиц, у оседлых нищ еще наблюдается оживление.

    Четвертая (предзимняя) фаза осени (1 XI — 6 XII) — между появлением первого снежного покрова и образованием устойчивого покрова. Приход солнечной радиации резко сокращается, радиационный баланс становится отрицательным; средняя суточная температура воздуха переходит 9 XI через 0° С и к концу фазы приближается к —5° С. Часто чередуются морозные дни и оттепели, снежный и бесснежный аспекты. Интенсивность влагооборота все снижается. Наблюдается вторичный максимум стока (в ноябре около 10% годовой нормы), возможны дождевые паводки. В начале ноября начинается промерзание почвы на открытых местах. Мелкие водоемы замерзают после перехода температуры через 0° С, ледостав на реках наступает в конце фазы. Деревья и кустарники находятся I состоянии покоя; многие травы, некоторые кустарнички, а также исходы озимых уходят под снег зелеными. Подавляющее большинство холоднокровных животных забирается в зимние убежища и впадает в диапаузу, хотя в конце этапа еще можно встретить комаров- толкунов. У белок и зайцев летний мех меняется на зимний.

    Описанная структура годового цикла более или менее типична для умеренно-континентальных таежных ландшафтов. Другие типы ландшафтов требуют иной периодизации и иных критериев для установления фаз годового цикла. Различные соотношения режимов тепла и влаги обусловливают большое многообразие сезонных структур ландшафтов. В размещении типов годичного цикла функционирования хорошо прослеживается зональная закономерность. Рисунок представляет собой пространственно-временную графическую модель в виде профиля (трансекта), пересекающего территорию Западной Сибири, Казахстана и Средней Азии— от арктической тундры до южных пустынь. На нем отображена смена основных (укрупненных) фаз годового цикла одновременно в пространстве — по широте (по оси абсцисс) и во времени — в годичном цикле (по оси ординат). 

Сезонная структура равнинных ландшафтов Западной Сибири, Казахстана и Средней Азии (пространственно-временной трансект по линии Дровяной (п-ов Ямал) — Тургай — Чарджоу).

Ландшафтные зоны и подзоны: а — тундра арктическая, б — тундра типичная, в — тундра южная, г — лесотундра, д — тайга северная, е — тайга средняя, ж — тайга южная, з подтайга, и — лесостепь, к — степь северная, л — степь типичная, м — степь южная, к-полупустыня, о— пустыня северная, п — пустыня южная. Фазы годового цикла: 1 — зимняя и предвесенняя (устойчивый снежный покров), 2 — ранневесенние и предзимние (неустойчивый снежный покров), 3 — ранневесенняя бесснежная (предвегетационная), 4 — фазы активной вегетации в тундре, 5 — начальные фазы вегетации в лесных, лесостепных и степных ландшафтах, 6 — весенние и раннелетние фазы максимальной активности вегетации в пустыне и полупустыне, 7 — поздневесенние и раннелетние фазы активной вегетации древесной растительности в тайге, подтайте и лесостепи, 8 — основные фазы вегетации в степи, 9 — фазы летнего угасания вегетации в пустыне и полупустыне, 10—сухая летняя фаза (выгорание растительности) в пустыне, // — фаза осеннего угасания вегетации в тундре, 12—то же. в тайге, подтайте и лесостепи, 13 — позднеосенние послевегетационные фазы, 14 — хроно-изоплеты средних суточных температур воздуха, /—XII — месяцы года 

    В тех ландшафтах, где влаги в течение всего года достаточно п она не служит лимитирующим фактором, внутригодовой ритм подчинен термическому режиму, что особенно ярко проявляется в условиях значительной термической контрастности сезонов. Некоторые биологические процессы проявляют более прямую связь с режимом освещенности. Сокращение светового дня осенью влияет на отмирание листьев деревьев, кустарников и летнезеленых трав. Длительный световой день отчасти компенсирует недостаток летнего тепла, так что растения одних и тех же видов вступают в соответствующие фазы вегетации в высоких широтах при более низких температурах, чем в умеренных. В тропических и субэкваториальных широтах, отличающихся круглогодичной высокой теплообеспеченностью, сезонный ритм функционирования геосистем определяется н первую очередь режимом атмосферного увлажнения. В экваториальной зоне с ее ровным температурным режимом (колебания средних суточных температур не превышают 2—3° С) и постоянной влажностью сезонная динамика практически не выражена и на передний план выступает суточный ритм функционирования.

    Таким образом, гидротермические показатели имеют универсальное значение, и для построения общей классификации фаз годового цикла следует прежде всего разработать единые шкалы теплообеспеченности и увлажнения ландшафтов. Для разграничения термических фаз можно принять температурную шкалу с пятиградусными интервалами средних суточных температур начиная с —5° С. Период со средними суточными температурами ниже —5° С — это зима в наиболее точном смысле слова, т.е. морозная и снежная фаза. В умеренном поясе с переходом средних температур через —5° С (при спаде) приблизительно совпадают переход максимальных дневных температур через 0° С, начало устойчивых морозов и постоянного (устойчивого) снежного покрова, ледостава на реках. С переходом средней температуры через —5° С при ее подъеме обычно начинается разрушение устойчивого снежного покрова. С повышением средней температуры до 0° С устойчивый покров разрушается и резко ускоряется окончательный сход снега. Переход температуры через 5° С знаменует начало вегетации ранневегетирующих растений; после наступления температуры 10° С начинается основной вегетационный период, в фенологии и агроклиматологии этому рубежу придается важное значение, он близок к температурному порогу многих культур (кукурузы, подсолнечника, хлопчатника, южных плодовых и др.). При спаде температуры до 10° С начинаются осенние процессы; с осенним переходом через 5° С обычно заканчивается листопад, растения и животные готовятся к зимнему покою; переход температуры через 0° С практически совпадает с первым снежным покровом.

    Более сложный вопрос — определение временных рубежей в годовом режиме увлажнения. По-видимому, наилучший показатель — запасы влаги в почве, но данные по ним отрывочны и далеко нет всегда надежны. В качестве универсального показателя, допускающего полную сравнимость, можно принять коэффициент увлажнении Высоцкого — Иванова, хотя между почвенным и атмосферным увлажнением нет прямой связи. Периодизация фаз по коэффициенту] увлажнения требует поправок с учетом процесса накопления и расходования влаги в ландшафте. Наиболее заметное несовпадение режимов атмосферного и почвенного увлажнения характерно для' многоснежных ландшафтов.

В предлагаемой шкале приняты следующие градации для термической

составляющей сезонного гидротермического режима (в скобках — интервалы средних суточных температур): 0 — морозная (ниже —5° С), 1 — умеренно холодная (от —5 до 0° С), 2 — прохладная (от 0 до 5° С), 3 — умеренно теплая (от 5 до 10° С), 4 — теплая (от 10 до 15° С), 5 — очень теплая (от 15 до 20° С), 6 — жаркая (от 20 до 30° С), 7 — очень жаркая (выше 30° С).

В режиме увлажнения различаются следующие фазы по коэффициенту увлажнения (К): А — влажная (К > 1,0), Б — полувлажная (К = 0,6 -Ь 1,0), В — полузасушливая (К = 0,3 0,6), Г — засушливая (К = 0,2 -г- 0,3), Д — сухая (К = 0,1 ±0,2), Е — очень сухая  (К = 0,02 ± 0,10), Ж — крайне сухая  (К < 0,02).

Комплексные гидротермические характеристики сезонных фаз! складываются из обеих составляющих (например, 5Б — очень теплая полувлажная фаза, 6Д — жаркая сухая фаза и т.д.).

Глава 2. Анализ и синтез изменения характеристик ПТК во времени (первый подход к выделению состояний ПТК)

     Анализ временных изменений характеристик ПТК. Временным изменениям природных процессов и явлений посвящено большое количество работ. В последнее время этим вопросом начали интересоваться и географы-ландшафтоведы. (Калесник, 1970: Нееф, 1974; Симонов, 1975, 1977; Сочава, 1976; Крауклис, 1979, и др.).

    Удобным показателем ритмических географических явлений может служить их «режим», понимаемый как регулярная сезонная последовательность колебаний (Нееф,1974).Понятием «природный режим» довольно часто пользуются ландшафтоведы институтов географии Сибирского отделения и Дальневосточного научного центра АН СССР (Сочава, 1978; Крауклис, 1979, и др.) при изучении сезонной ритмики, как отдельных процессов, так и всего ПТК в целом.

     А.Д.Арманд и В.О.Таргульян (1974) ввели в географию понятие «характерное время», которое отождествлялось с: «а) длиной периодов для циклических процессов; б) средней длиной периода для квазипериодических и в) временем, необходимым для восстановления состояния квазиравновесия, нарушенного внешними воздействиями, для трендовых процессов» (Почва как компонент..., 1976, с. 300). Они также дали краткий обзор характерного времени наиболее важных процессов и явлений.

    Результаты многочисленных исследований ритмичности и цикличности в природе (Возови, 1970) должны были ориентировать ландшафтоведов на сопряженный анализ изменения отдельных процессов и явлений, наблюдающихся в ПТК. Тем не менее даже в конце 70-х годов учет временного фактора в ландшафтоведении продолжал ассоциироваться главным образом с применением генетического принципа (Крауклис, 1979).

Для того чтобы восполнить этот пробел, проанализируем некоторые материалы, полученные на Марткопском физико-географическом стационаре, где наблюдения ведутся по единой методике в 7 доминантных и субдоминантных фациях предгорностепных ландшафтов, из которых наиболее детально изучена фация  пологих склонов с лугостепной растительностью.

Поскольку существует мнение о том, что географическим системам присуще не одно-, а многомерное время(Симонов, 1977; Лямин, 1978; Круть, 1978, и др.), целесообразно проанализировать изменения процессов и явлений с учетом их характерного времени, т. е. каждый раз брать свой масштаб времени, а за единицу его принимать характерное время изучаемого процесса или явления. Однако на современном уровне ландшафтоведения из-за недостаточно развитой технической базы стационарных исследований, несовершенства методики обработки получаемого материала, а также незнания характерного времени всех процессов и явлений это практически невозможно. Поэтому мы взяли общепринятые интервалы времени: час, сутки, месяц, год, 10 лет.

    Все графики, приведенные на рис.1-5, отражают динамику наиболее важных процессов, изучаемых в фациях пологих склонов с лугостепной растительностью. Построены они по единой методике: взяты средние величины исследуемых параметров за час, сутки, месяц, год, 10 лет и подсчитан процент отклонения от их средней величины в более дробный интервал времени (для часа — минута, для суток — час и т. д.), что позволяет использовать один и тот же масштаб для всех графиков.

Анализ рис. 1—5 и других аналогичных материалов позволяет

сделать ряд выводов. Некоторые из этих выводов хорошо известны

в отраслевых дисциплинах, но в ландшафтоведении специально

еще не рассматривались. Наиболее важны из них следующие:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2. Динамика параметров, характеризующих функционирование фаций ПСЛ в течение суток с ясной погодой в апреле 1973 г. (См. условные обозначения к рис. 1.) 
 
 
 
 

Рис. 3. Динамика параметров, характеризующих структуру и функционирование фаций ПСЛ в апреле 1973 г. (См. условные обозначения к рис. 1.)

1. Каждый процесс или явление обладает своей временной структурой, которая, в частности, выражается в различной амплитуде отклонений от своей средней величины в разные интервалы времени. Эта структура далеко не одинакова даже у близких параметров. Например, радиационный баланс характеризуется непрерывным изменением в течение суток, а суммарная радиация — в течение лишь их светлого времени. Другой пример: если фитомасса ветоши и подстилки в фациях склонов средней крутизны со степной растительностью в течение года изменяется континуально, то динамика зеленой фракции имеет дискретный характер, ибо зимой она равна нулю.