Функционирование ландшафтов
Вы точно человек?
Мировые водные ресурсы
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны. Открытость любых геосистем, а также их функционирование обеспечивают круговорот веществ, знание которого необходимо для оценки техногенных воздействий на природные системы, в том числе и при природообустройстве. Различают абиотический геологический и биотический биогенный круговороты. Геологический круговорот складывается из круговорота воздушных масс или газов, вод во всех формах жидкая, парообразная, твердая , масс литосферы в твердом или растворенном виде. При описании круговорота веществ и энергии в природе и в техноприродных системах используют следующие основные законы:. Движение твердых тел подчиняется второму закону Ньютона, по которому ускорение движения твердого тела прямо пропорционально сумме сил F, Действующих в направлении движения, и обратно пропорционально массе тела М:. Плотность теплового потока, т. Постоянный электрический ток в проводнике поток электронов проводимости описывается законом Ома. Процесс диффузии в растворах, т. Медленное ламинарное течение жидкости через пористую среду со скоростями, измеряемыми сантиметрами или миллиметрами в сутки, т. Водные потоки в руслах рек, в каналах, в трубах имеют большую скорость, измеряемую метрами или десятками сантиметров в секунду, вследствие этого они сильно завихрены, турбулентны и на перемещение водных масс в таком режиме требуется больше работы, совершаемой внешними силами. Они подчиняются другому закону -- Шези: К фундаментальным законам природы относятся также законы сохранения вещества, энергии, количества движения. Приведенные фундаментальные законы позволяют получать уравнения движения веществ, переноса тепла или электрического тока в дифференциальной форме, рассматривая их баланс в бесконечно малом объеме за бесконечно малое время. Законы движения используют для подсчета прихода вещества тепла, электричества в малый объем и расхода. Дифференциальные, а иногда и интегро-дифференциальные уравнения решают или аналитически для простых случаев , или чаще численно с помощью ЭВМ. Структура дифференциальных уравнений зависит от учета других факторов, вызывающих перенос. Например, при описании передвижения токсичных солей, тяжелых металлов или радионуклидов в почвах и в грунтах надо учитывать не только их диффузию за счет разности концентрации, но и перенос ионов потоком влаги, возможность их сорбции твердой фазой, образование нерастворимых форм, поглощение корнями растений. Применительно к загрязнению почв и грунтов соединениями азота нитраты и аммонийные формы помимо указанных надо учитывать процессы аммонификации, нитрификации, денитрификации, происходящие в почве в результате биохимических процессов. При многокомпонентных потоках веществ и энергии в почвах и грунтах применяют уравнения термодинамики необратимых процессов. Причина возникновения необратимых потоков -- неоднородность в пространстве температуры и химического парциального потенциала компонентов раствора. Эта теория позволяет строго формально рассматривать так называемые перекрестные процессы, когда, например, изменение внешнего давления на водное тело приводит не только к движению воды, но и растворенных в ней веществ, конвективному переносу тепла, изменению электрического поля; изменение температуры на внешних границах приводит не только к ее перераспределению внутри области, но и вызывает передвижение влаги и растворенных веществ и т. Это объясняется единством природных процессов. В каждом конкретном случае специалист может упростить задачу, не рассматривая некоторые перекрестные процессы ввиду их малости. При борьбе с загрязнением часто приходится иметь дело с многокомпонентными и многофазными потоками вещества. Так, при очистке территорий, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, надо рассматривать движение несмешивающихся жидкостей: При атмосферном загрязнении надо учитывать перенос с воздушными потоками паров, ионов, аэрозолей, пылевых частиц. Системы дифференциальных уравнений переноса, дополненные уравнениями состояния, описывающими такие процессы, как сорбция -- десорбция, растворение -- кристаллизация, поглощение корнями растений и т. Вместе с начальными и граничными условиями по сути дела являются математическими моделями природных процессов, которые при наличии мощной вычислительной техники широко используют для прогнозирования природных процессов и их изменения под действием различных антропогенных факторов. Математическое моделирование не исчерпывает перечень способов моделирования. Основой исследований рассматриваемых процессов являются натурные эксперименты, позволяющие наиболее полно, без искажений и упрощений, изучать эти процессы. Вместе с тем, учитывая сложность организации таких исследований, длительность их проведения для изучения реакции живых организмов, в том числе и растений, нужны годы , проводят лабораторные исследования на малых образцах, применяют аналоговое моделирование. Возможность последнего вытекает из математической аналогии описания большой совокупности процессов: Поэтому, исследуя распределение электрического поля в сплошной электропроводной среде, можно описывать другие аналогичные процессы, применяя коэффициенты подобия, например между напряжением и напором или напряжением и температурой, силой тока и фильтрационным потоком или потоком тепла. Электрическая проводимость модели воспроизводит в определенном масштабе влаго - или теплопроводность. Достоинство математического моделирования -- возможность быстро просматривать много вариантов ситуаций. Недостаток -- неполный учет природных процессов, недостаточная количественная изученность процессов. Поэтому модели должны быть сложны, чтобы принятые допущения не приводили к существенным ошибкам в принятии решений. К моделям предъявляют следующие очевидные требования:. Природным средам генетически присуща внутренняя неоднородность -- как детерминированная, так и стохастическая, или случайная, поэтому модели должны позволять учитывать эту неоднородность;. Природные процессы, как правило, нелинейны, это тоже необходимо учитывать в моделях; водный энергия почва биомасса. Как уже отмечалось, интенсивность природных процессов во многом зависит от естественной тепло - и влагообеспеченности, поэтому для получения статистически достоверных результатов. Необходимо учитывать разнообразие лет по погодным условиям, рассматривать длительные ряды;. Существенна размерность моделей, проще всего строить одномерные модели, описывающие вертикальный или горизонтальный перенос вещества и энергии, но этого часто бывает недостаточно. Совокупность результатов моделирования на разных элементах ландшафта в первом приближении позволяет получить пространственную картину загрязнения. На следующем этапе, объединяя точечные почвенные модели и модели горизонтальных гидрохимических потоков, получают уточненный вариант, учитывающий наличие обратных связей между подземными водами и почвенным слоем. Объединение точечных моделей загрязнения почв с линейными моделями загрязнения подземных вод существенно удлиняет цепь рассматриваемых процессов, доводя их до поверхностных вод. Дальнейшее удлинение этой цепи, включающее перенос и трансформацию загрязняющих веществ в поверхностных водах, практически обеспечивает полноту рассмотрения процессов загрязнения больших территорий. С помощью математического моделирования можно быстро воспроизвести прогнозировать длительные, многолетние процессы, что очень важно для оценки работы гидромелиоративных систем в различные по естественной влагообеспеченности годы. Формально -- это изменение граничных условий моделей, происходящее в заданное время. На таких моделях можно рассматривать и разные сценарии ликвидации последствий. При природообустройстве человек вмешивается в биологические процессы, особенно при мелиорации сельскохозяйственных земель, борьбе с загрязнением. Поэтому модели природных процессов обязательно дополняют моделями функционирования и продуктивности живых организмов. Вода обладает уникальными свойствами, делающими ее незаменимым фактором, участвующим во всех природных процессах, включая и жизнь. Она имеет довольно высокую плотность, малую вязкость, хорошую растворяющую способность, высокую теплоемкость и теплопроводность, большую скрытую теплоту парообразования и плавления, а молекулы воды -- малые размеры. Являясь высокоподвижной, вода переносит большое количество растворенных веществ, обеспечивая растения элементами питания. Количественно влагооборот можно описать балансом влаги, т. При составлении баланса влаги непременно нужно оговорить объем тела, для которого составляют баланс озеро, объем почвы, бассейн подземных вод ; указать временной интервал, для которого составляют баланс. Для общей характеристики влагооборота часто используют установившиеся среднемноголетние показатели, тогда изменение запасов влаги с начала и до конца года можно не учитывать. Если же баланс влаги составляют за лето, то обязательно учитывают запасы влаги на его начало и конец. Статьи водного баланса и его запасы измеряют для определенной территории в кубических метрах, иногда кубических километрах; для единицы площади -- в миллиметрах слоя воды или в кубометрах на 1 га. Структура водного баланса зависит от степени открытости геосистемы, выраженности тех или иных составляющих влагооборота. Наиболее простая структура водного баланса всей планеты Земля, которая не обменивается водой с окружающей Вселенной. Среднемноголетний баланс в этом случае следующий: С учетом площади поверхности Земли слои осадков и испарения равны и составляют мм. Отметим, что суммарные запасы всех вод на Земле, равные 1,4 млрд. Запасов пресных вод на суше всего 35 млн. К водному балансу суши помимо осадков и испарения добавляют еще одну статью -- поверхностный и подземный сток в Мировой океан - осадки тыс. Для Мирового океана прибавляют приток с суши, тогда баланс выглядит так: Структура водного баланса отдельных участков суши зависит от их широтного расположения и удаленности от океанов степени континентальности. Помимо общего водного баланса территории для понимания природных процессов и решения важных практических задач необходимо составлять частные балансы для поверхностных, почвенных, подземных безнапорных и напорных вод. По частным балансам оценивают влагообмен между отдельными природными телами, что, например, нужно при описании передвижения загрязняющих веществ. Влага, выпадающая на поверхность суши, расходуется частично на увлажнение листьев и испаряется с них, не доходя до поверхности почвы. При сильных осадках или при таянии снега часть воды не успевает впитаться и стекает в реки, доля поверхностного стока на влажных территориях может превышать половину суммы осадков. Впитавшаяся влага в основном расходуется на транспирацию растениями, которые используют очень много воды для производства единицы фитомассы: Сельскохозяйственные растения тратят еще больше воды. Для производства 1 кг продукции, т. Некоторая часть воды испаряется с поверхности почвы в зависимости от ее влажности и затененности растениями, а оставшаяся часть просачивается вглубь, питая подземные воды, хотя на подтопленных территориях подземные воды могут подниматься вверх за счет капиллярных сил и потребляться корнями растений. В засушливых районах из-за высокой минерализации подземных вод происходит засоление земель. Структура водного баланса в широколиственном лесу, расположенном на водораздельной территории, для среднего года включает: Человек также может регулировать приток и отток вод с территории. Таким образом, можно существенно изменять структуру водного баланса для повышения продуктивности территории, управлять потоками влаги для решения проблем загрязнения. При этом надо иметь в виду, что статьи водного баланса взаимозависимы. Например, изменение увлажненности территории путем орошения изменяет практически все другие статьи испарение, инфильтрацию, поверхностный и подземный отток. Из этого следует, что балансовые равенства надо дополнять уравнениями движения вод, позволяющими учесть указанную взаимозависимость. Если сложить четыре приведенные балансовые равенства, то в них сократятся важные статьи: Практически важно составление балансов поверхностных и подземных вод суши вместе с водами водотоков и водоемов рек, водохранилищ, озер. Для такой территории составляют водохозяйственные балансы, где подробно расписывают все естественные составляющие осадки, испарение, сток, инфильтрацию , а также водозабор поверхностных и подземных вод для разных нужд, объем возвратных вод. Такие расчеты необходимы при водораспределении, пополнении запасов, недопущении загрязнения при сбросе вод потребителями и др. Для достоверного описания передвижения почвенных и подземных вод одних балансовых равенств и уравнений недостаточно, их надо дополнять уравнениями движения, которые нужны для описания впитывания влаги в почву, ее перераспределения по глубине, для определения влагообмена между почвенными и подземными водами, во многом определяющего направленность почвообразовательных процессов промывка, выщелачивание, соленакопление и др. Эти уравнения являются основой расчета режима поливов, определения инфильтрационной нагрузки на дренаж. Поведение загрязняющих веществ в почве и в подземных водах можно достоверно описать, если известно передвижение влаги -- главного носителя растворенных веществ. На основании уравнений движения влаги можно строить математические модели. Модель должна учитывать особенности генетического строения почвы, различия физических, водных и химических свойств отдельных горизонтов и подстилающих их грунтов. Необходим расчет передвижения влаги в широком диапазоне влагонасыщенности: Необходимо учитывать конкретный график выпадения атмосферных осадков, переменное во времени испарение с поверхности почвы, зависящее также от влажности ее верхних слоев, изменяющееся во времени и по глубине расходования влаги на транспирацию путем отбора корнями растений, конкретный график поливов, назначаемых по определенному критерию. Осадки учитывают мгновенным приращением влагозапасов в день их выпадения. Граничные условия внизу зависят от гидрогеологической обстановки. Возможно задание фиксированной глубины грунтовых вод или переменной, складывающейся в результате инфильтрационного питания, фильтрационных потерь из каналов, работы дренажа и других факторов. Многолетние прогнозы требуют расчета динамики водного режима и в холодные периоды. В это время принимают, что через поверхность почвы потока влаги нет, а в ее толще они затухают, и наступает некоторое равновесие, весной влагозапасы увеличиваются за счет впитывания талых вод. При многолетнем прогнозировании для каждого года задают реальные даты выпадения осадков и их количество, декадные значения температуры и влажности воздуха, по которым определяют потенциальное испарение или суммарное водопотребление конкретной культуры. Детальная послойная разбивка расчетной толщи позволяет учесть водно-физические свойства всех генетических горизонтов почвы и подстилающих грунтов. Главнейшие составляющие функционирования природных и измененных человеком геосистем -- обмен энергией и ее трансформация. Энергетические связи между компонентами геосистем реализуются в энергетических потоках путем передачи энергии и часто неразделимы с вещественными, осуществляются одновременно с потоками воздуха, воды, твердых масс, с перемещением живых организмов. Функционирование геосистем круговорот веществ, почвообразование, деятельность живых организмов невозможно без постоянного притока энергии. В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным компонентам геосистемы, и веществ, которые могут многократно использоваться, вступать в круговорот, энергия может использоваться только один раз, т. Первый закон термодинамики гласит, что энергия может превращаться из одной формы например, света в другую например, в потенциальную энергию пищи или гумуса почвы , но не может быть создана или уничтожена. Второй закон утверждает, что не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потерь некоторой ее части. Это означает, что самопроизвольное превращение энергии возможно только при ее переходе из концентрированной формы в рассеянную. Компоненты геосистем способны повышать степень своей внутренней упорядоченности за счет постоянного притока энергии извне, т. Особенно ярко это проявляется в живых организмах, в увеличении плодородия почвы за счет накопления гумуса, при образовании органогенных горных пород торфа, угля, сланцев, нефти, газов. Упорядоченность проявляется также в структурированности компонентов, например в наличии, четко выраженных слоев почвы, выполняющих разные функции. Источники энергии на Земле разные: Рассмотрим трансформацию солнечной энергии вблизи поверхности Земли радиационный баланс. Это колоссальное количество энергии. Поступление тепла непосредственно на деятельную поверхность растительный покров и поверхность почвы зависит от географического положения, времени года и часа суток, а также от рельефа крутизны и экспозиции склона. Температура почвы зависит не только от количества поступающего или расходуемого тепла, но и от ее тепловых свойств -- теплоемкости и теплопроводности. Если теплоемкость воды принять за единицу, то для минеральной части она составит 0,18, для гумуса -- 0,3, для воздуха 0,, т. Поэтому влажные почвы имеют более стабильный температурный режим, они несколько холоднее, чем сухие. Теплопроводность -- это способность почвы проводить тепло путем теплового взаимодействия соприкасающихся между собой твердых, жидких и газообразных частиц, а также путем испарения, перегонки и конденсации влаги внутри почвы. На распределение температуры по профилю почвы оказывают влияние тепловые потоки. При этом учитывают два главных механизма теплопередачи: Вещество литосферы мигрирует в виде растворов, а также в виде геохимически пассивных твердых продуктов денудации -- обломочного материала, перемещающегося под действием силы тяжести осыпи, оползни , с текущей водой влекомые и взвешенные наносы, их особенно много в горных реках, в виде селей -- грязекаменных потоков , с воздушными потоками в виде пыли. Количество твердого стока, смываемого водными потоками, зависит от интенсивности поверхностного стока и от наличия растительности. Он особенно велик в лесостепной и степной зоне из-за сильной распашки. Так, в тайге он не превышает Со стоком взвешенных наносов суша ежегодно теряет около 25 млрд. Во многих районах значителен перенос твердого материала -- пыли воздушными потоками дефляция , интенсивность которой зависит от скорости воздушных масс, длительности ветров и, что очень важно, от защищенности поверхности растительным покровом. Ветровая и водная эрозии -- очень опасные природные процессы, которые часто и на больших площадях провоцируются человеком, что приносит большой вред, прежде всего из-за разрушения почвы, главного национального богатства каждой страны, а также выводит из строя мелкую речную сеть, приводит к иссушению территории. Воздушные потоки переносят не только химически инертную пыль, но и кристаллики солей, которые растворяются в атмосферной влаге, аэрозоли, молекулы и ионы. Поэтому в засушливых районах одна из причин засоления земель -- принос солей ветром импульверизация солей , которая может достигать Воздушные массы интенсивно распространяют на большие территории загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу промышленными объектами. Одно из следствий этого -- кислотные дожди, т. Помимо дефляции твердое вещество поступает в воздух в результате вулканической деятельности. Вулканический пепел после сильных извержений оказывает даже глобальный эффект. Из-за сильной запыленности воздуха меняется тепловой баланс атмосферы. Геохимический круговорот растворенных в воде веществ тесно связан с влагооборотом. Масса растворенных веществ, выносимых мировым речным стоком, находится в пределах 2, Из-за более высокой минерализации подземных вод круговорот растворенных веществ в них также значителен. Особенность этого круговорота -- гораздо меньшая скорость движения подземных вод, измеряемая миллиметрами, реже сантиметрами в сутки, тогда как скорость поверхностных потоков -- порядка десятков сантиметров в секунду, т. Другая особенность транспорта растворимых веществ подземными водами -- диффузия веществ, попутное растворение веществ, их переход в твердую фазу кристаллизация или сорбция твердой фазой грунта. Геохимический круговорот с поверхностными потоками может быть описан теми же балансовыми равенствами 2. В подземных водах растворено очень много веществ, которые в повышенном количестве опасны для биоты. Поэтому антропогенная интенсификация круговорота подземных вод путем их откачки или, наоборот, пополнения часто даст негативный экологический эффект -- засоляются почвы, ухудшается качество речных вод. В почвенных и подземных водах содержится большое число растворенных веществ: Следует отметить, что практически все вещества нужны для растений, порог их токсичности зависит от их концентрации в растворах, некоторые вещества в избыточных количествах неблагоприятно влияют на свойства почвы. Повышенная концентрация веществ негативно сказывается на искусственных элементах, внедренных человеком в геосистему: Пере движение этих веществ в почве и в подземных водах подчиняете, общим законам, но имеется некоторая специфика, связанная с их токсичностью, взаимодействием с твердой фазой и биотой, трансформацией этих веществ. Отметим, что, так как главный носитель токсичных веществ в почве и в грунтах -- почвенные или подземные воды, то достоверное описание их поведения невозможно без точного расчета количества воды в этих средах и скорости ее передвижения. Передвижение солей в почве и в подземных водах. Для районов орошаемого земледелия характерно нарастание естественного соленакопление в почвах, грунтах и подземных водах от степных ландшафтов к пустынным. Орошение земель коренным образом меняет их водный и солевой режимы. Дополнительное увлажнение корнеобитаемой зоны сопровождается просачиванием части воды в глубокие горизонты, вызывая увеличение инфильтрационного питания подземных вод. Грунтовые воды пополняются также за счет потерь из оросительной сети. Это дополнительное питание часто не может быть компенсировано естественным оттоком из-за недостаточной естественной дренированности территории, в результате поднимается уровень минерализованных, как правило, грунтовых вод, которые по пути растворяют соли, находившиеся в зоне неполного влагонасыщения. Помимо нежелательного переувлажнения это приводит к вторичному засолению почв. Следовательно, борьба с засолением необходима не только на первично засоленных почвах, но и в результате функционирования оросительной системы. Мероприятия по борьбе с засолением должны обосновываться на долгосрочных прогнозах водного и солевого режимов, для чего используют математические модели передвижения воды и ионов солей. Структура солевых моделей зависит от характера солей растворимости, подвижности, способности сорбироваться твердой фазой почвы и грунтов. Передвижение азота в почве и в подземных водах. Рассмотрим передвижение азота применительно к проблеме утилизации сточных вод, содержащих значительное его количество коммунально-бытовые сточные воды и животноводческие стоки. Один из эффективных способов их очистки -- полив непродовольственных культур, например трав, предназначенных на корм скоту или на зеленое удобрение. Для этого строят специальные оросительные системы на землях, где затруднено попадание, почвенных вод в подземные. Азот, хотя и является биогенном, но повышенное его содержание в сельскохозяйственной продукции вредно для человека, в водоисточниках его количество также строго ограничивают: Подвижный азот в почве обычно находится в виде катиона аммония NН4 и нитрат-аниона NО3. Содержание нитрит-аниона NО2 в почве мало, он образуется в результате окисления аммонии и затем быстро окисляется до нитрат-иона. Этот процесс называют нитрификацией. Аммоний образуется в результате разложение органических азотистых веществ, включая и гуминовые кислоты микроорганизмами. Значительное количество аммония поступает в почву при орошении сточными водами. Нитратов в сточных водах содержится мало, их содержание в почве определяется нитрификацией аммония и денитрификацией, т. На баланс аммония в почве существенно влияют процессы обменной сорбции и десорбции. Атмосфера находится в непрерывном движении, что связано с перераспределением давления на всей планете, которое, в свою очередь, зависит от неравномерного нагревания различных участков поверхности Земли. На движение воздушных масс влияет суточное вращение Земли, трение внутри воздушных потоков и с деятельной поверхностью. Масштабы воздушных течений разные. Самые крупные, составляющие общую циркуляцию атмосферы, -- это циклоны и антициклоны, т. Общая циркуляция атмосферы -- главный фактор влагообеспеченности разных территорий, от нее зависят погодные условия. На процессы в атмосфере влияют и циркуляции меньших масштабов: Катастрофические погодные явления связаны с вихрями малого масштаба: Отличительная особенность воздушных потоков в приземном слое -- очень высокая турбулентность, т. Трение воздушного потока о поверхность Земли приводит к торможению нижних слоев и к возникновению вертикальных составляющих скорости. Помимо этого, в приграничном слое наблюдают закономерное изменение направления скорости из-за вращения Земли и воздействия на воздушные массы силы Кориолиса, значение которой зависит от скорости ветра. Поэтому у самой поверхности Земли из-за малой скорости направление ветра перпендикулярно линии равных давлений воздуха -- изобары. С увеличением высоты скорость ветра увеличивается, растет сила Кориолиса, направление ветра изменяется и даже может совпадать с изобарой. Динамическое влияние земной поверхности проявляется до высоты 1, На толщину и структуру приграничного слоя влияет также распределение температуры, влажность воздуха. Наряду с этим интенсивное перемешивание воздушных масс из-за высокой турбулентности, в свою очередь, влияет на вертикальное распределение температуры. Движение воздушных масс выравнивает атмосферное давление, которое является первопричиной этого движения. Биотический круговорот веществ, прежде всего, выражается в продуцировании биомассы -- одного из отличительных свойств земных ландшафтов. В основе его лежит процесс фотосинтеза, т. Зеленые растения используют для этих целей излучение в более узком диапазоне 0, Органическое вещество образуется в результате сложных биохимических реакций в присутствии определенных ферментов, при этом выделяется большое количество молекулярного кислорода. Органические вещества, по сути, аккумулируют солнечную энергию, которая выделяется при окислении органики в процессе ее разложения как продукта питания или при горении. Фотосинтез -- основа жизни на Земле. Около половины создаваемого при фотосинтезе вещества окисляется в самом растении до СО2 дыхание растений. Оставшаяся фитомасса поступает в круговорот. Часть из нее включается в трофическую питательною цепь и потребляется животными фитофагами , следующая трофическая ступень -- поедание фитофагов зоофагами. При переходе с одного трофического уровня на другой соотношение биомасс уменьшается в После отмирания фитомасса разлагается животными-сапрофагами, бактериями, грибами, актиномицетами. В конечном итоге мертвые органические остатки минерализуются микроорганизмами до простейших минеральных соединений, которые, в свою очередь, являются пищей для растений. Основная среда или природное тело, где идут многие из указанных процессов, -- почва,. Которая создает условия для жизни многим организмам, накапливает продукты синтеза и разложения органики. Почва способна на некоторое время извлекать из кругооборота продукты фотосинтеза в виде гумуса -- сложного органоминерального вещества, активно участвующего в почвообразовании, которое придает почве нужные свойства, аккумулирует питательные вещества и, в конечном счете, формирует плодородие почвы. Наибольшие запасы гумуса в ландшафтах, оптимально обеспеченных теплом и влагой. В России -- это черноземные степи, где запасы гумуса достигают Продуцирование биомассы связано с другими природными процессами, показатели которых следующие: Ежегодно в процессе фотосинтеза образуется Живые организмы потребляют также значительное число других элементов -- биогенов: N, К, Са, 5i, Р, Мg, 5, fе, Аl. Вынос биогенов культурными растениями измеряется десятками килограммов в год с 1 га. Тяжелые металлы микроэлементы потребляют в малых дозах: В, Сu, Мn, Zn, Мо, вынос которых исчисляется граммами и десятками граммов с гектара. Живые организмы могут извлекать вещества из геологического круговорота, участвуя тем самым в процессах самоочищения природной среды. Почвы возникают и развиваются в результате сложного взаимодействия между почвообразующей породой, растительными и животными организмами в конкретных климатических, рельефных условиях и в результате производственной деятельности человека. Почва -- природное образование, обладающее особым свойством -- плодородием, т. Этим она принципиально отличается от других природных тел. Различают потенциальное естественное и эффективное приобретенное под влиянием обработки, удобрений, мелиорации плодородие почв. Почва способна наращивать свое плодородие при вложении в нее труда определенного количества и качества. Отсюда следует главная цель природообустройства и мелиорации сельскохозяйственных земель -- расширенное воспроизводство плодородия почв. Почвы возникают и развиваются в результате почвообразовательного процесса. Почвообразование возникает в результате взаимодействия литосферы и биосферы при активном участии атмосферы и гидросферы. Основной источник энергии для почвообразовательных процессов -- солнечная энергия. На почвообразовании сказываются ли, Солнца и Луны, и выражается в планетарных колебаниях климата. Ритмы продолжительностью 21, Фотосинтез как основной источник биологической энергии. Фотосинтез и первичная биологическая продуктивность. Физиологическая роль азота, круговорот азота в атмосфере. Поглощение минеральных веществ корнями растений. Изучение физико-химических и биологических процессов почвообразования, пространственно-временной организации почв. Методы определения микробной биомассы почвы. Оценка содержания микробной биомассы и газопродукционной активности чернозема разных экосистем. Влияние процессов, происходящих на Солнце, на синхронизацию хода всемирной истории. Доказательства синхронности колебаний солнечной активности и всемирно-исторических процессов, полученные А. Влияние солнечной активности на поведения людей. Формы азота, используемые растением. Стерильные культуры покрытосеменных растений. Симбиоз и паразитизм у растений. Усвоение молекулярного азота микроорганизмами, бактерии в почве. Характеристика арктических, тундровых, таежно-лесных и лесотундровых ландшафтов. Природно-ресурсный потенциал лесостепных, степных, субтропических и пустынных ландшафтов. Изучение растительного и животного мира. Исследование рельефа и почвенного покрова. Виды мхов, живущих в пресноводных водоёмах. Хлоропласты в клетках мха. Сфагнум как один из самых распространенных видов мха. Способность накапливать и удерживать радиоактивные вещества. Регулирование водного баланса ландшафтов. Физиологическая и метаболическая роль оксида азота, его синтез в организме. Структура NO-синтазы, ее локализация и регуляция активности, основные типы фермента. Значение NO в развитии нервной системы и патологических состояний, патогенез заболеваний. Определение карста с различных точек зрения. Описание карстующихся пород, условия развития карста. Анализ поверхностных, подземных карстовых форм. Механизм изучения и контроля карстовых процессов. Натечно-капельные и кристаллические образования в пещерах. Влияние Солнца на Землю: Земные проявления солнечной активности; гелиобиология; изменения климата. Активность солнца и здоровье людей. Последствия длительного азотного голодания у растений. Процесс превращения молекулы азота в аммиачную форму. Окисление атомом кислорода аминокислоты L-аргинина в присутствии специфического фермента NO-синтазы. Применение окиси азота в медицине. Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Главная Библиотека "Revolution" Биология и естествознание Функционирование ландшафтов. Структура водного баланса территории. Трансформация солнечной энергии вблизи поверхности Земли. При описании круговорота веществ и энергии в природе и в техноприродных системах используют следующие основные законы: Движение твердых тел подчиняется второму закону Ньютона, по которому ускорение движения твердого тела прямо пропорционально сумме сил F, Действующих в направлении движения, и обратно пропорционально массе тела М: К моделям предъявляют следующие очевидные требования: Природным средам генетически присуща внутренняя неоднородность -- как детерминированная, так и стохастическая, или случайная, поэтому модели должны позволять учитывать эту неоднородность; Природные процессы, как правило, нелинейны, это тоже необходимо учитывать в моделях; водный энергия почва биомасса Как уже отмечалось, интенсивность природных процессов во многом зависит от естественной тепло - и влагообеспеченности, поэтому для получения статистически достоверных результатов Необходимо учитывать разнообразие лет по погодным условиям, рассматривать длительные ряды; Существенна размерность моделей, проще всего строить одномерные модели, описывающие вертикальный или горизонтальный перенос вещества и энергии, но этого часто бывает недостаточно. Структура водного баланса отдельных участков суши зависит от их широтного расположения и удаленности от океанов степени континентальности Помимо общего водного баланса территории для понимания природных процессов и решения важных практических задач необходимо составлять частные балансы для поверхностных, почвенных, подземных безнапорных и напорных вод. Основная среда или природное тело, где идут многие из указанных процессов, -- почва, Которая создает условия для жизни многим организмам, накапливает продукты синтеза и разложения органики. Микробная биомасса чернозема и дыхательная активность при сельскохозяйственном воздействии. Чижевского о влиянии солнечной активности на всемирно-исторический процесс. Поступление и превращение азота в растениях. Характеристика и оценка природных ландшафтов Российской Федерации. Источники и пути образования оксида азота в организме. Влияние солнечной активности на атмосферу и биосферу Земли. Окись азота в медицине. Другие документы, подобные "Функционирование ландшафтов".
Структура водного баланса водоемов включает соотношение составляющих баланса и подчиняется закону географической зональности для равнинных территорий. Для зоны достаточного и избыточного увлажнения тундры, лесной зоны, тропиков, субтропиков характерно преобладание речного притока с водосборов в приходной и стока из водоемов в расходной частях уравнения типа так как здесь в основном озера сточные. Если озера небольшие и расположены в засушливой зоне, то повышается роль атмосферных осадков, так как приток с бассейна относительно мал. Горные и равнинные озера в условиях достаточного увлажнения существенных различий в балансе влаги не имеют. В условиях недостаточного увлажнения различия есть. Горные озера получают больше влаги, чем равнинные. И различия такие же, как и для равнинных озер увлажненных районов: Равнинные озера на той же широте являются бессточными. Азональные факторы нарушают географическую закономерность. За указанный период, без второстепенных составляющих, уравнение водного баланса бессточного озера выразится так:. В увлажненных районах условием существования бессточных озер является относительно небольшое значение показателя удельного водосбора, иначе озеро заполняет всю котловину и начинается сток. Колебания уровня воды — это главнейшая характеристика режима озера. Применительно к озерам их водным режимом считаются закономерные изменения уровня воды, площади, объема вод, а так же характеристик течения волнения. Водный режим озера вместе с изменениями ледотермических, гидрохимических, гидробиологических и других характеристик озера формирует совокупность закономерных изменений всех компонентов озера, называется гидробиологическим режимом. Колебания уровня воды в озерах во многом определяют и возможности хозяйственного использования водоемов, так как от высоты стояния уровня зависит эффективность работы водного транспорта, надежность водозабора на орошение, промышленное и коммунальное водоснабжение и т. Колебание уровня воды в озерах по причина, вызывающим их, могут быть подразделены на две группы: Колебание уровня первой группы связаны прежде всего с климатическими причинами и, частности, с обусловленными климатическими изменениями приходных составляющих водного баланса. Поскольку речной сток и увлажнением территории в целом подержаны климатически обусловленными вековым, многолетним и сезонным колебаниями, аналогичные колебания имеет и уровень воды в озерах. В последние лет в связи с антропогенными изменениями стока рек в объемных колебаниях уровня озер заметное влияние приобрел и антропогенный фактор. Колебание уровня второй группы связаны прежде всего с так называемыми сгонно-нагонными денивеляциями уровня, обусловленными. Такие колебания имеют кратковременные характер. Вековые и многолетние колебания уровня озер. Колебания уровня озер вековые и многолетние — наиболее яркое проявление гидрологического режима водоемов; они же оказывают и наиболее сильное воздействие на хозяйственное использование озер и сопредельных территорий. Как уже отмечалось, основная причина таких колебаний — климатическая, может служить и косвенным доказательством существования климатических изменений увлажненности территорий. Сезонные колебания уровня озер также в основном связаны с изменениями составляющих водного баланса озер. Повышение уровня озер происходит в период повышенного притока вод в озере, определяемые типом внутригодового режима речного стока. А так же естественным или искусственным увеличением приходной части их водного баланса приводит повышение уровня подземных, обычно грунтовых, вод это называется - подтопление. Часто причиной служит подпор поверхностных вод. В естественных условиях подтопление имеет временный, сезонный характер, напр. Явление подтопления обычно наблюдается при создании водохранилищ, прудов, нарушении путей естественного движения подземных вод в ходе строительных работ. Подтоплению способствует утечка воды из водопроводных и канализационных сетей, фильтрация воды из искусственных водоёмов, каналов, на орошаемых землях. Подъем уровня грунтовых вод, вызванный повышением горизонта вод в реках, водохранилищах; затопление водой участка дороги, транспортных тоннелей, части территорий от: Подтопленной считается территория площадью свыше 2 кв. Рассматривая проблем безопасности территории Челябинской области, связанная с подтоплением и затоплением зданий и сооружений. Приводятся данные о влияние природных циклов Земли, на безопасность застраиваемых территории. Предложен подход для решения проблемы прогнозирования риска возникновения чрезвычайной ситуации. Челябинской области является густо населенных и промышленно развитым районом страны. На территории области расположены экологически опасные предприятия, большое количество промышленных и гражданских объектов. В настоящие время представляется актуальная задача оценки влияния процессов, происходящих в земной коре и на земной поверхности урбанизированных территории на механическую безопасность инженерных объектов. Эти процессы снижают устойчивость техно сферы и жилого сектора, когда даже малые воздействия на объекты могут привести к кажущим беспричинным авариям и катастрофам. В связи с этими необходимо рассматривать и оценивать подверженность определенной территории какому-либо виду опасности, то есть осуществлять прогнозирования-выявлять все возможные для природные источники воздействия на инженерных сооружения, оценивать вероятность их возникновения на данной территории и возможные масштабы последствий. По данным многолетним наблюдений, на территории Челябинской области серьезное воздействие на здания, сооружения и территории могут оказать такие природные явления, как землетрясения оползни, ураганы, сильные снегопады, подтопления и затопления. Наиболее часто из природных опасностей регистрируют случаи подтопления и затопления территорий грунтовыми и поверхностными водами. Причем уровень грунтовых вод в различных годы претерпевает значительные колебания. Проследить многолетние колебания уровней воды можно на озерных с естественным режимом. Из практических наблюдений за колебаниями за колебаниями уровней озер в течение огостолетия, удалось сделать вывод, что в режим озер расположенных в пределах Зауральского региона, включающего и Челябинскую область, отмечается хорошо выраженная цикличность. Циклические изменения уровней воды представляют собой периодическое чередование многоводных и маловодных периодов. Продолжительность полного цикла колебания, охватывающего фазы подъема и спада уровней воды, составляет в среднем года, длительность полуцикла колебания составляет в средним лет. Подъем уровня воды продолжается лет, спад лет. Период неустойчивость максимумов и минимумов может изменяется от до лет. На территории Челябинской области наиболее ярко выражено колебаний уровней воды на озере Аргаяш, которое является озером естественным режимом. Отчетливо прослеживается летний полуцикл, который разбивается на 5-летний многолетний цикл, затем идет год стабильной водности, сменяющих летним маловодным периодом. Озеро живет, пока получает воду. Объем водной массы озера и его изменения зависят от поступления и потерь воды, то есть от водного баланса озера. Приходная часть водного баланса озера складывается из поступления поверхностного и подземного стока с озерного водосбора и атмосферных осадков, выпадающих на поверхность самого озер. Расходная часть водного баланса складывается из поверхностного и подземного стока из озера, испарения с его поверхности. Водный режим озера — это закономерное изменение его водности, выражающееся в колебание уровня озерных вод, которое, в свою очередь приводит к уменьшению или увеличению объема водной массы. Изучая водный режим, можно определить составляющие водного баланса, узнать скорость внешнего водообмена озера и даже составить представление о многолетних климатических колебаниях конкретной местности. Без изучения водного режима хотя бы на протяжения 10 лет и при отсутствие гидрологического поста использование водных ресурсов озера в хозяйственной деятельности недопустимо. Уровенный режим, зависит от сезонных изменений климата, проточности, строения котловины, физ. По особенностям уровненного режима в Челяб. Крупные и Средние водоемы, для которых характерно интенсивное половодье м , относительно резкое понижение уровня в последующем сильно проточные озера. Водный баланс — сложившийся режим прихода и расходы воды в одном объекте. Годовой водный баланс рассчитывается по количеству осадков, объему притока в водоем, а так же по величине испарения и стока из него. В условиях среднего по увлажненности года в озера наблюдается равновесие приходной и расходной части, уровень озера остается неизменном. В реальности может наблюдаться добегание подземных вод прошлого года или, наоборот, повышенная разгрузка озерных вод в подземных водоносные горизонты, обусловленная понижением уровня грунтовых вод предыдущая сухая осень. Поэтому расчет годового водного баланса проводят за достаточно большой период лет , чтобы взять выявить средние показатели всех величин баланса. В дальнейшим учитывают водно-климатические особенности местности модуль стока , водную обеспеченность года и делают соответствующие корректировки. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Основные факторы, оказывающие влияние на водные режимы озер Челябинской области. Проблемы гидрологического режима озера Синеглазово. За указанный период, без второстепенных составляющих, уравнение водного баланса бессточного озера выразится так: В последние лет в связи с антропогенными изменениями стока рек в объемных колебаниях уровня озер заметное влияние приобрел и антропогенный фактор Колебание уровня второй группы связаны прежде всего с так называемыми сгонно-нагонными денивеляциями уровня, обусловленными. В связи с этими необходимо рассматривать и оценивать подверженность определенной территории какому-либо виду опасности, то есть осуществлять прогнозирования-выявлять все возможные для природные источники воздействия на инженерных сооружения, оценивать вероятность их возникновения на данной территории и возможные масштабы последствий По данным многолетним наблюдений, на территории Челябинской области серьезное воздействие на здания, сооружения и территории могут оказать такие природные явления, как землетрясения оползни, ураганы, сильные снегопады, подтопления и затопления. Различают сезонные годовые и многолетние колебания водного режима.
Решебник по физике 8 сборник задач лукашик
Tina turner david bowie tonight перевод
Развитие информационного права
Заспамленность сео текста
Техническое описание квартиры