30. Энергообмен в ландшафте и интенсивность функционирования.

Функционирование геосистем сопровождается поглощением, преобразованием, накоплением и высвобождением энергии.

Первичные потоки энергии поступают в ландшафт извне. Важнейший из них солнечная энергия Солнца. Она наиболее эффективна, т.к. способна превращаться в различные виды энергии, прежде всего в тепловую, а также в химическую и механическую. За счет солнечной энергии осуществляются внутренние обменные процессы, включая влагооборот и биологический кругооборот.

Поток суммарной радиации к поверхности суши составляет в среднем около 5600 МДж/м² в год, а радиационный баланс примерно 2100 МДж/м² в год. С потоком солнечной радиации связана пространственная и временная упорядоченность вещественного метаболизма в ландшафтах. Обеспеченность солнечной энергией определяет интенсивность функционирования ландшафта. На земной поверхности электромагнитное излучение Солнца в основном превращается в тепловую энергию, а затем в виде тепла уходит в космос.

Преобразование приходящей солнечной радиации начинается с отражения части ее от земной поверхности. Потери радиации на отражение широко колеблются в зависимости от характера поверхности ландшафта.

Так, альбедо свежевыпавшего снега составляет 0,80-0,95, тающего снега - 0,30-0,60, песков - 0,20-0,40, хвойного леса – 0,10-0,15. В результате наибольшую часть суммарной радиации теряют приполярные ландшафты (около 87%), затем тундровые (80%), а также пустынные и таежные (65%). Наименьшие потери радиации характерны для экваториальных лесов (Шубаев, 1977).

Подавляющая часть тепла, поглощаемого землей, затрачивается на испарение и на турбулентную отдачу пепла в атмосферу (влагооборот и нагревание воздуха). Соотношение двух частей различается по ландшафтам. В гумидных ландшафтах большая часть тепла расходуется на влагооборот, в аридных - на турбулентный поток тепла в атмосферу.

На другие тепловые потоки в ландшафте расходуется лишь небольшая часть радиационного баланса. Тем не менее эти потоки имеют существенное значение для функционирования ландшафта.

Теплообмен земной поверхности с почвой и грунтами. Он имеет циклический характер: в теплое время тепловой поток направлен от поверхности к почве, в холодное время - наоборот и в среднем за год оба этих потока компенсируются. Интенсивность этого теплообмена наибольшая в континентальных ландшафтах. Кроме того, величина теплообмена зависит от влажности и литологического состава почво-грунтов, а также от растительного покрова.

В высоких и умеренных широтах некоторая часть тепла (около 5%) расходуется на таяние снега, льда, сезонной мерзлоты.

В трансформации солнечной энергии важнейшая роль принадлежит биоте. При фотосинтезе растения используют так называемую фотосинтетически активную радиацию (ФАР) – часть солнечного излучения в диапазоне волн от 0,4 до 0,7 мкм. В среднем при фотосинтезе используется 1,5% радиационного баланса. Наиболее высокий коэффициент использования ФАР наблюдается при максимальной теплообеспеченности в сочетании с оптимальным соотношением тепла и влаги, т.е. на экваторе. В процессе дыхания живых организмов и разложения органического вещества энергия, использованная при фотосинтезе, снова превращается в тепло и затем рассеивается.

Биологически связываемая энергия Солнца может накапливаться, причем в огромных количествах, в виде мертвой органической массы. Результатом этого процесса являются месторождения органических полезных ископаемых.

Преобразование энергии может служить одним из показателей интенсивности функционирования ландшафта. Сравнивая ландшафты по отдельным частным показателям функционирования (трансформация солнечной энергии, влагооборот, биологический круговорот и т.д.), мы находим между ними определённое соответствие, отсюда интенсивность функционирования тем выше, чем интенсивнее в нем внутренний оборот вещества и энергии и связанная с ними биологическая продуктивность.