Влагооборот в ландшафте

Сложная система водных потоков пронизывает ландшафт подобно кровеносной системе. Посредством потоков влаги происходит основной минеральный обмен между блоками ландшафта. Внешние вещественные связи геосистемы также осуществляются преимущественно через входные и выходные водные потоки. Перемещение влаги сопровождается формированием растворов, коллоидов и взвесей, транспортировкой и аккумуляцией химических элементов; подавляющее большинство геохимических (в том числе биогеохимических) реакций происходит в водной среде.

Ежегодный запас обращающейся в ландшафте влаги составляют атмосферные осадки — жидкие и твердые, а также вода, поступающая в почву за счет конденсации водяного пара. Часть осадков перехватывается поверхностью растительного покрова и, испаряясь с нее, возвращается в атмосферу; в лесу некоторое количество стекает по стволам деревьев и попадает в почву. Влага, непосредственно выпадающая на поверхность почвы, частично уходит за пределы ландшафта с поверхностным стоком и затрачивается на физическое испарение, остальное количество фильтруется в почвогрунты и образует наиболее активную часть внутреннего влагооборота. Относительно небольшая доля расходуется на абиотические процессы в почве, участвует в гидратации и дегидратации, более или менее значительное количество почвенно-грунтовой влаги выпадает из внутреннего оборота (потери на подземный сток); при иссушении почвы влага поднимается по капиллярам и может пополнить поток испарения. Однако в большинстве ландшафтов почвенные запасы влаги в основном всасываются корнями растений и вовлекаются в продукционный процесс.

Интенсивность влагооборота и его структура (соотношение отдельных составляющих) специфичны для разных ландшафтов и зависят прежде всего от энергообеспеченности и количества осадков, подчиняясь зональным и азональным закономерностям, рассмотренным в главе 2. В табл. 5 приведены величины основных элементов водного баланса для некоторых типов ландшафтов, а рис. 39 представляет собой пример схематической модели влагооборота в ландшафте.

По данным табл. 5 можно судить о соотношениях внутренних и внешних потоков влаги и интенсивности внутреннего влагооборота. Величина суммарного (поверхностного и подземного) стока служит показателем выходного потока влаги. Если принять, что в среднегодовом выводе приход влаги извне сбалансирован с ее расходом на сток, то следует считать, что поступление осадков в ландшафт извне (адвективных) количественно равно годовому стоку. Абсолютные величины внешнего влагообмена хорошо увязываются с общими зонально-азональными закономерностями циркуляции атмосферы: наиболее обильное поступление внешних осадков (и соответственно

169

Таблица 5. Основные элементы водного баланса типичных ландшафтов в различных зонах (средние годовые показатели)

наиболее интенсивный вынос воды из ландшафта) наблюдается в экваториальных широтах, а также в муссонных тропиках и субтропиках, затем в приокеанических областях пояса западного воздушного переноса. Наиболее слабые входные и выходные потоки влаги свойственны внутриконтинентальным областям и особенно поясу тропической пассатной циркуляции.

Обобщенным показателем внутриландшафтного влагооборота можно считать суммарное испарение. При наличии достаточного запаса влаги его интенсивность определяется энергоресурсами. Поэтому четко выраженный пик внутреннего оборота влаги также приходится на экваториальную зону, и отсюда происходит закономерный спад к полюсам, но на этом общем фоне резкими «провалами» выглядят аридные зоны и сектора.

Соотношения между внешним и внутренним влагооборотом выражаются коэффициентом стока или дополняющим его до единицы коэффициентом испарения. Как следует из табл. 5, только в высоких широтах внешние потоки влаги превосходят внутренний оборот, в гумидных экваториальных, тропических и субтропических ландшафтах оба типа потоков примерно равны, с усилением аридности доля внутреннего оборота растет, хотя по абсолютной величине он уменьшается.

170

Рис. 39. Схема влагооборота в широколиственном лесу (в мм)

Во внутриландшафтном влагообороте основную роль играет биота, особенно лесные сообщества. Кроны деревьев перехватывают до 20% и более годового количества осадков (сосняки — 140 — 150 мм, ельники — 200 — 230 мм, экваториальные леса — до 500 мм). Основная их часть, как уже отмечалось, испаряется, но некоторое количество стекает по стволам деревьев (табл. 6).

Однако главное звено биологического влагооборота — транспирация. На единицу продуцируемой фитомассы (в сухой массе) расходуется в среднем около 400 мае. ед. воды — в холодном и влажном климате меньше, в жарком и сухом — больше (например, у бука — 170, лиственницы — 260, сосны — 300, березы — 320, дуба — 340, у растений пустынь — до 1000 — 1500) . Из этого количества в состав живого организма входит менее 1% — примерно 0,75% свободной воды и 0,15% содержится в сухой массе (в виде водородных атомов молекулярной воды, связанных при фотосинтезе с атомами углерода) . Основная масса почвенной влаги, потребляемой растениями, транспирируется. В плакорных условиях наибольшее количество влаги перекачивает в атмосферу влажный экваториальный лес, примерно в 2 раза меньше — суббореальный широколиственный лес; в холодном климате транспирация резко снижается (табл. 7), а в экстрааридном она минимальна (хотя доля осадков, расходу-

Таблица 6. Влияние леса на атмосферные осадки

Таблица?. Интенсивность транспирации в различных ландшафтах

емых на транспирацию, в аридных условиях обычно значительно больше, чем в гумидных). В гидроморфных условиях, при наличии подтока поверхностных или грунтовых вод, транспирация может превосходить количество осадков. В ландшафтах с развитым растительным покровом транспирация

172

намного превышает физическое испарение, и подавляющая часть влаги поступает от подстилающей поверхности в атмосферу через транспирацию. Так, в экваториальных лесах Малайзии годовая величина транспирации составляет 1350 мм, а испарение с поверхности почвы — всего лишь 25 мм. Только через транспирацию «дождевых» экваториально-тропических лесов в атмосферу поступает 62% влаги, испаряющейся с суши. Если же учесть возврат осадков, перехватываемых кронами деревьев, то в целом биота обеспечивает не менее 70 — 80% внутреннего оборота влаги между атмосферой и остальными блоками наземных геосистем. Растительность прямо или косвенно способствует уменьшению выходного потока влаги путем сокращения поверхностного стока; при наличии мощной подстилки из растительных остатков поверхностный сток может практически прекращаться.