Вертикальная зональность

7. История исследования вертикальной зональности

Исследование  вертикальной зональности мирового океана.

    Французские экспедиции 1882-1883 гг. на судах «Работящий»  и «Талисман», организованные Г. И  А. Мильн-Эдвардс в Средиземном  море и у атлантичнского побережья  Южной Европы и Северной Африки в  результате применения глубоководных орудий лова провели биологическое обследование донного населения верхних нескольких сотен метров от уровня моря и создали первую европейскую систему вертикальных биогеографических зон моря. Эта система включала: 1)приливно-отливную зону, 2) зону ламинариевых- до 25-27 м, 3) зону кораллиновых водорослей- до 92 м, 4) зону одиночных кораллов- до 183м.

    В ХХ в. с помощью специально оборудованных  по последнему слову техники научно-исследовательских  судов продолжалось активное исследование природы Мирового океана.

    Со  времен экспедиции «челленджера» крупнейшими  океанографическими экспедициями в  разных частях океана явились: немецкая- «Газелли» (1874-1876), норвежская – «Ферингеи» (1876-1878), американская «Блэк» (1877-1883), французские  – «Ветторе Пизани»(1885), принца Альберта Монакского на яхтах «Ирондель 1», «Принцесса Алиса 1», «Принцесса Алиса 2» и «Ирондель 2» (1885-1922), австрийская «Пола» (1891-1897), российская «Витязь» (1886-1889), норвежская- Фритьофа Напсена на «Фраме» (1893-1896),российские – вице-адмирала С.О. Макарова на ледоколе «Ермак» (1899,1901), немецкая -   «Вальдивия», норвежская- «Михаэль Сарс» (1900-1905),российская- Э.В. Толля на шхуне «Заря» (1900-1902), немецкая южнополярная – на «Гаусс»(1901-1903),английская антарктическая – Роберта Скотта на «Дискавери» (1902-1904), норвежская- Руала Амудсена на «Йоа» (1903-1906), датская – «Тор» (1906-1909),американская- Робертп Пири на яхте «Рузвельт» (1908-1909), норвежская антарктическая Р. Амудсена на «Фраме» (1910-1912), английская антарктическая – Р. Скотта на «Терра-Нова» (1910-1912), российские – В.А. Русанова на «Геркулесе» (1912-1914), Г.Я. Седова на «Св. Фока» (1912-1914) и другие.

    Достижения  морских биологических исследований прямым образом связаны с совершенствованием метода сбора и обработки флористических и фаунических материалов, с возможностью непосредственного изучения обитателей океанских глубин. Изобретение акваланга позволило морским биологам погружаться на глубину до 100 м,а с помощью постоянно совершенствовавшихся жестких водолазных скафандров – до 250 м. После изобретения в 1930 г. батисферы , спускаемого на тросе с судна глубоководного металлического аппарата в форме сферы, американские исследователи У. Биб и О. Бартон смогли наблюдать морских животных на глубине 923 м (1934 г.), а затем на глубине 1372 м (в 1949). Еще большие возможности в этом отношении предоставил автономный подводный аппарат батискаф, изобретенный французом Огюстом Пикаром. В 1960 г его сын Жак вместе с лейтенантом Доналтом Уолшем на батискафе «Триест» обследовали наибольшие глубины Мирового океана – Марианскую впадину Тихого океана.(3)

    В истории исследований гор Земли  и их природы, во-первых, интересен  сам факт географического открытия, т. е. обнаружение географического  объекта и нанесение его на карту под собственным именем. С ним тесно связано картографическое изучение горных стран. Во-вторых, возникает вопрос об открытии географических закономерностей строения горных территорий. Та и другая линии нередко тесно переплетаются между собой.

    В XIV в. арабский путешественник марокканец Ибн Баттута во время странствований по многим странам Африки и Азии посетил Иранское нагорье, Гиндукуш, нагорье Ахаггар в Сахаре и  другие горные поднятия. Некоторые  географические открытия в Андах  Южной Америки были сделаны испанскими завоевателями-конкистадорами. Например, Д. Альмагро во время похода из перуанского г. Куско в Чили (1535-1537 гг. ) пересек Центральноандийское нагорье и открыл крупнейшее в Южной Америке оз. Титикака, одно из наиболее известных высокогорных озер мира. Более целеустремленными в научном отношении стали исследования гор в XIX столетии. Геолог и минералог И. Домейко, по происхождению поляк, переехавший в Чили, исследовал в 1839-1840 гг. Береговые Кордильеры Анд и Чилийско-Аргентинские Анды. Французский путешественник Ф. Кастельно, изучавший природу Южной Америки в 1843-1847 гг., дважды пересек этот материк, в том числе Центральноандийское нагорье. Американские путешественники У. Кларк и М. Льюис в начале XIX в. дважды пересекли Кордильеры Северной Америки и открыли в Скалистых горах реки Мадисон и Джефферсон истоки Миссури. Выдающиеся русские географы, естествоиспытатели и путешественники П. П. Семенов-Тян-Шанский, Н. А. Северцов, А. П. Федченко, И. В. Мушкетов во второй половине прошлого века исследовали географические особенности и природу высочайших гор юго-востока Средней Азии Памира, Гиссаро-Алая, Тянь-Шаня.  

    А. П. Федченко открыл Заалайский хребет, а энтомолог В. Ф. Ошанин хр. Петра  Первого в нижнюю часть крупнейшего  в нашей стране горнодолинного ледника, названного им в честь погибшего в Альпах натуралиста Федченко. Знаменитый Н. М. Пржевальский и его ученики и последователи подняли завесу, скрывавшую от европейских ученых своеобразную природу Центральной Азии, в том числе Тибета. Хотя Тибет издавна был известен китайцам, в Европу поступали только самые скудные, отрывочные и туманные сведения о его природе. Н. М. Пржевальскому, В. И. Роборовскому, П. К. Козлову, М. В. Певцову, Г. Н. Потанину, Г. Ц. Цыбикову принадлежит главная заслуга в изучении Тибетского нагорья... Путешественники в дальние страны, посещавшие неизвестные горные области, следуя по маршруту, исправляли и дополняли существовавшие в их время географические карты. Громадное значение для создания научной основы исследования и освоения гор имели проводившиеся в них геодезические измерения и топографическая съемка, достигшие широкого размаха уже в XIX в. Топографам также приходилось совершать восхождения на высочайшие вершины Кавказа. Особенно велика заслуга А. В. Пастухова, не менее шести раз восходившего на вершины Кавказа, превышающие 5 тысяч метров, и исследовавшего многие ледники высокогорного Кавказа . Топограф К. И. Подозерский вошел в историю науки о горах тем, что составил каталог ледников Большого Кавказа, но бесчисленные другие труженики остались безвестными. Геодезисты и топографы выполнили работы в горных областях нашей страны и за рубежом, но многие горы даже в первой половине нынешнего столетия еще не имели верного изображения на географических картах, а некоторые хребты и вершины ждали своего открытия. Это особенно касается нашей страны, где Советская власть получила в наследство от царского правительства большое количество белых пятен на географической карте. В восточных районах государства, находившихся на положении колониальных окраин, огромные территории оставались неисследованными. Крупнейшим географическим открытием, сделанным в нашем веке на суше (имея в виду все материки, кроме Антарктиды), было обнаружение экспедицией С. В. Обручева в 1926 г. большой горной системы на северо-востоке Сибири, в Колымо-Индигирском крае.

    Она получила название хребет Черского . Из других географических открытий советского периода, касающихся наших гор, укажем на обнаружение высочайших вершин СССР пиков Коммунизма (7495 м) на Памире и Победы (7439 м) на Тянь-Шане, памирского хребта Академии Наук, средней и верхней частей ледника Федченко, высшей точки Урала г. Народной (1895 м), многих хребтов и горно-ледниковых районов на Северо-Востоке СССР и пр. [Гвоздецкий, 1967]. Советскими [см. там же] и зарубежными экспедициями в Антарктиду, снаряженными для выполнения программы Международного геофизического года (1957-1958 гг. ), обнаружены, исследованы и закартированы ледяные плато и горные поднятия шестого материка. Параллельно с нанесением на карту вновь открытых гор и уточнением изображения издавна известных шло постижение географических закономерностей горных областей.

    Высотная  зональность как главная закономерность дифференциации природы гор впоследствии привлекала внимание многих естествоиспытателей и географов. Французский врач и ботаник Ж. Турнефор при посещении в 1701 г. Арарата установил, что эта величественная гора от подошвы до вершины покрыта армянской, южноевропейской, французской и арктической флорой . А. Гумбольдт, обращая особенное внимание на связь климатических явлений с распределением растительности, установил существование климатических и растительных зон горизонтальных (широтных) на равнинах и вертикальных (высотных) в горах. П. П. Семенов-Тян-Шанский выделил на северном склоне Заилийского Алатау на Тянь-Шане пять зон, расположенных как бы этажами одна над другой и дал комплексную характеристику их природных особенностей и хозяйственного использования . В. В. Докучаев на основании проведенных в 1898 г. исследований почв Закавказья установил закономерность вертикальной (высотной) зональности почв.(7) 

    8. Прогнозирование (в том числе народные приметы)

    В горах перемены погоды можно предсказывать  по ветру, перепадам давления, различиям  в температуре и другим признакам.

Признаки ухудшения  погоды в горах:

-Если ветер дует днем с гор в долины, а ночью из долин в горы, — в ближайшее время следует ожидать ухудшения погоды.

-Если с вечера наблюдается появление разорванных облаков, часто останавливающихся на некоторых вершинах, а видимость при этом очень хорошая, и воздух исключительно прозрачен, — приближается ненастье.

-Электрические разряды на острых концах металлических предметов в виде слабых огоньков (наблюдаются в темное время), — указывают на приближение грозы.

-Появление облачности днем в высокогорных районах предвещает усиление мороза.

-Понижение температуры в утренние часы, — указывает на приближение ненастья.

-Душная ночь и отсутствие росы с вечера, — указывает на приближение ненастья. 

Признаки улучшения  погоды в горах:

-Затихание ветра при понижении температуры в долинах в вечернее время и при ясном небе, — указывает на улучшение погоды.

-Постепенное опускание облаков вечером в долины и исчезновение их утром, — признак улучшения погоды.

-Возникновение тумана и выпадение росы вечером в долинах, — признак улучшения погоды.

-Появление облачной дымки на вершинах гор, — признак улучшения погоды.

Признаки сохранения хорошей погоды в горах:

-Если дымка покрывает вершины, — хорошая погода обещает сохраниться.(8) 

9. Экологические последствия и влияние на хозяйственную деятельность человека

      Влияние В. п. сказывается и на хозяйстве горных районов. С высотой сокращается вегетационный период, затрудняется или становится невозможным возделывание теплолюбивых культур; в поясе горных лугов развито главным образом отгонное животноводство. С подъёмом в горы понижается давление и убывает содержание кислорода, создаются специфические затруднения в работе транспорта, рудников и т.п. 

    10. Влияние на человека и возможности управления

    С подъемом в горы меняются некоторые физиологические реакции организма человека, что иногда приводит к высотной болезни.

    Высотная  боле́знь (высотная гипоксия) — болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, которое возникает высоко в горах, а также при полетах на летательных аппаратах, не оснащённых герметичной кабиной (напр. парапланах, дельтапланах, воздушных шарах), начиная примерно с 2000 метров и выше. 

    Разновидностью  высотной болезни является го́рная  боле́знь, в возникновении которой  наряду с недостатком кислорода  играют также роль такие добавочные факторы, как физическое утомление, охлаждение, обезвоживание организма, ультрафиолетовое излучение, тяжелые погодные условия (ураганные ветры и т.п.), резкие перепады температур в течение дня (от +30 днем до -20 ночью ) и т. д. Но основным патологическим фактором горной болезни является гипоксия. В своем профессиональном сленге горную болезнь альпинисты называют горняшкой, акклимашкой.

    Высота, на которой развивается горная болезнь, варьирует вследствие влияния многочисленных факторов, как индивидуальных, так  и климатических.

    Следующие климатические факторы способствуют развитию и более быстрому прогрессированию горной болезни

    Низкие  температуры — с увеличением  высоты среднегодовая температура  воздуха постепенно снижается на 0,5 °C на каждые 100 м (зимой 0.4 °C, летом 0.6 °C). Зимой на равных высотах заболеваемость более частая, чем летом (причины см. патогенез). Резкий перепад температур тоже оказывает неблагоприятное влияние.

    Влажность — на больших высотах из за низких температур парциальное давление водяного пара низкое. На высоте 2000 м влажность воздуха в два раза меньше, чем на уровне моря, а на больших горных высотах воздух становится практически сухим. С одной стороны это приводит к усилению потери жидкости организмом через кожу и лёгкие и следовательно к обезвоживанию организма. С другой стороны более влажный воздух обладает более высокой теплопроводностью, следовательно, способствует вредному влиянию низких температур. Так, проявления горной болезни в горах влажного климата наступают на более низкой высоте (Альпы — 2500 м, Кавказ — 3000 м), чем в горах сухого климата (Тянь-Шань — 3500 м, Гималаи — 4500 м).

    Ветер — высоко в горах ветер может  достигать ураганной силы (свыше 200 км/ч), что переохлаждает организм, изматывает физически и морально, затрудняет дыхание.

      Сочетание вышеперечисленных факторов приводит к тому, что высота развития горной болезни для разных людей и разных условий бывает весьма вариабельной. Некоторые начинают страдать от кислородной недостаточности уже на высоте 2000 м, другие же не чувствуют её эффекта даже на 4000 м.

    Большинство здоровых неакклиматизированных жителей  равнин начинают ощущать действие высоты в районе 2500—3000 м, а при напряжённой  физической работе и на меньших высотах. На высоте около 4000 м даже у абсолютно  здоровых людей появляется лёгкое недомогание, а острая горная болезнь регистрируется у 15—20% участников подъёма. На высоте 6500—7000 м полная акклиматизация, по всей видимости, вообще невозможна, в связи с чем участники экспедиций на восьмитысячники мира отмечают многочисленные функциональные расстройства и прогрессирующие признаки горной болезни. В высотном альпинизме существует термин «летальная зона», или «зона смерти». Ввёл его руководитель швейцарской экспедиции 1952 г. на Эверест Э.Висс-Дюнан, высказавший мнение, что существуют границы, пребывание выше которых приводит альпинистов к гибели. На высотах более 8000 м человек может находиться за счёт внутренних резервов не более 2—3 дней, постепенно теряя сопротивляемость к действию высоты. Правда, опыт последних гималайских экспедиций, во время которых многие участники после успешной ступенчатой акклиматизации не использовали кислородные аппараты, несколько расширяет наши представления о пределах переносимости кислородной недостаточности.(9)