5.1.2. Энергетика ландшафта

Как уже отмечалось, энергетика ландшафта является основойего образования, функционирования и развития. В ходеэнергообменапроисходит поглощение, преобразование, накопление и высвобождениеэнергии.

Первичныеэнергии поступают в ландшафт извне — из космоса (космическая изначальная энергия), от Солнца (лучистая, или электромагнитная, и корпускулярная), энергия от взаимодействиянебесныхтел с Землёй(энергия приливов и отливов), энергия Земли (гравитационная, радиоактивности ряда химических элементов Земли).

Лучистая энергия Солнца, поток котороймногократно превышает всеостальные источники, является важнейшейландшафтообразующейэнергией. Солнечная энергия способна превращаться в иныевиды энергии — тепловую, химическую, механическую, электрическую. За счёт солнечной энергии осуществляются внутренние обменные процессы в ландшафте —влагооборот,биологическийметаболизм (оборот веществ), циркуляция воздушных масс и др. Все вертикальные и горизонтальныеландшафтные связи осуществляются прямо или косвенно за счёт трансформации солнечной энергии.

Поток суммарной солнечной радиации к поверхности суши составляет в среднем около 134 ккал/см²в год, а радиационный баланс — около 50 ккал/см²в год. Энергия современных тектонических движений ничтожна в сравнении с солнечной — 0,0007 ккал/см²в год. Большее значение имеет тепловой поток из недр Земли, связанный с переносом к поверхности продуктов вулканических извержений и термальных вод, — 0,05 ккал/см²в год, что эквивалентно 0,04% суммарной солнечной радиации, однако в вулканических районах эта энергия имеет ландшафтообразующее значение.

Преобразование приходящей солнечной радиации начинается с отражения её части от земной поверхности. Потери радиации на отражение широко колеблются в зависимости от характераподстилающейповерхности ландшафта. Так, наибольшее количество тепла теряют приполярные ландшафты из-за высокого показателя альбедо (арктические пустыни — 87%), затем — тундровые (80%), а такжепустынныеитаёжные(65%, что близко к среднему показателю для всей суши). Наименьшие потери присущи экваториальным лесным ландшафтам (47%), промежуточное значениеимеет альбедо в степных,лесостепныхи широколиственныхсуббореальныхландшафтах (59–62%).

Подавляющая часть полезного тепла, поглощаемого земной поверхностью, то есть радиационного баланса, затрачивается на испарениеи натурбулентнуюотдачу тепла в атмосферу — на влагооборот инагреваниевоздуха. Соотношениеэтих двухрасходныхпоказателейрадиационного баланса существенно различается по ландшафтамиподчинено зональности (см. таблицу 12).

Таблица 12

Затраты тепла на испарение итурбулентный обмен по ландшафтным зонам

В высоких и умеренных широтах некоторая часть радиационного тепла (порядка 2–5%) расходуется на таяние снега, льда, сезонной мерзлоты в почве и деятельного слоя многолетней мерзлоты. При замерзании воды затраченное тепло выделяется. На физическое разрушение горных пород и химическое разложение минералов в почве уходят сотые или тысячные доли процента от всех затрат солнечной энергии.

В трансформации солнечнойэнергии важнейшая роль принадлежитбиоте,хотя нафотосинтезрастения суши используют лишь0,5% от общего потока суммарной радиации (или 1,3% радиационного баланса). В живойбиомассе суши аккумулируется 5% годовой суммарной радиации (или 14% радиационного баланса). Этот показатель также подчинён зональности. Так,вландшафтах таёжныхтёмнохвойныхлесов илистопадныхшироколиственных лесов запас связанной энергии составляет 40% годового радиационного баланса, постоянно влажных вечнозелёных тропических лесов — 24%, а в ландшафтах североамериканских лесов из секвойи идугласии— более70%.

Некоторая часть аккумулированной солнечной энергии содержится в мёртвом органическом веществе (подстилке, почвенном гумусе, торфе). В гумусе мощных чернозёмов она превышает 24 ккал/см², в торфе составляет более 50 ккал/см².

Важную роль в формировании ландшафта играют также механические энергетические потоки, которыеобразуются за счёт энергии тектонических процессов и энергии солнечных лучей. В надводной части материков накоплено потенциальной механической энергии в 3 раза больше суммарной солнечной радиации, поступающей на сушу. Сюда же входят механическая энергия ветра и всехтекучихвод.