Что такое природная зона
Природная зона (также известная как физико-географическая, географическая или ландшафтная зона) — это часть географической оболочки Земли и географического пояса, отличающаяся определенным сочетанием природных компонентов и процессов. К таким компонентам относятся климат, рельеф, гидрологические и геохимические условия, а также почвенный покров, растительность и животный мир.
Определяющим фактором формирования и развития природной зоны выступают климатические условия, в частности соотношение тепла и количества осадков, а также цикличность их сезонных изменений.
Существует важное различие между географическим понятием природной зоны и экологическим понятием наземной экосистемы:
- Природная зона — это единица физико-географического районирования планеты. Природные зоны выражены не только на суше, но и в Мировом океане, хотя в водной среде их границы прослеживаются менее отчётливо.
- Наземная экосистема — это сообщество живых организмов и среды их обитания, существующее исключительно на суше (в пределах материков и островов).
Свои наименования большинство природных зон получают по преобладающему типу растительности, так как именно растения служат наиболее наглядным индикатором облика ландшафта. Примерами являются лесные зоны (включая тайгу), зоны саванн, степные зоны и зоны пустынь.
Закономерности формирования природных зон
Распределение природных зон по поверхности Земли не является случайным — оно подчиняется строгим физико-географическим закономерностям, связанным с поступлением солнечной энергии и распределением влаги.
Широтная и меридиональная зональность
Главной закономерностью размещения зон является широтная зональность: природные пояса последовательно и закономерно сменяют друг друга в направлении от экватора к полюсам. Это обусловлено шарообразностью Земли и уменьшением количества солнечного тепла с увеличением географической широты.
Помимо широтного направления, наблюдается и меридиональное (долготное) деление. Смена природных условий происходит от побережий океанов вглубь континентов под влиянием удаленности от источников влажных воздушных масс и характера рельефа (орографии).
В связи с этим направления границ природных зон бывают различными:
- Во многих регионах (например, на большей части Евразии) зоны вытянуты в широтном или субширотном направлении.
- Под воздействием горных хребтов и особенностей рельефа простирание зон может становиться меридиональным или субмеридиональным. Ярким примером служит субмеридиональное расположение степной зоны умеренного пояса вдоль подножия Скалистых гор в Северной Америке.
Внутри единой природной зоны по преобладанию специфических типов ландшафтов ученые выделяют физико-географические подзоны.
Высотная поясность в горах
В горных регионах классическая широтная зональность замещается высотной поясностью (или высотной зональностью). С ростом высоты над уровнем моря снижается температура воздуха, изменяются атмосферное давление и количество осадков. Из-за этого растительный и животный мир меняются по вертикали. Частичными аналогами равнинных природных зон в горной местности служат высотные пояса.
История открытия и разработки учения
Изучение географического распределения природных зон началось в 1807 году благодаря немецкому натуралисту и путешественнику Александру Гумбольдту. Позже, в 1899 году, русский ученый Василий Васильевич Докучаев разработал целостное научное учение о природных зонах, доказав, что зональность является фундаментальным законом географии.
Характеристика экосистем суши
На суше каждая природная зона представлена определенными типами наземных экосистем. В совокупности наземные экосистемы занимают около 28% поверхности Земли (что соответствует примерно 144,15 миллиона квадратных километров).
Отличительные особенности суши
Наземные экосистемы принципиально отличаются от водных систем следующими условиями среды:
- Лимитирующая роль воды: если в водных пространствах вода редко ограничена, то на суше количество влаги варьируется в широких пределах и выступает главным фактором, ограничивающим развитие жизни.
- Значение почвы: фундаментом наземных экосистем служит почвенный покров, а не водная толща. Среда обитания делится на подземную часть (почву), откуда организмы получают воду и минеральные вещества, и атмосферную часть, где происходит поглощение газов и фотосинтез.
- Температурный режим: воздух имеет меньшую теплоемкость по сравнению с водой, из-за чего на суше наблюдаются гораздо более резкие суточные и сезонные колебания температур.
- Доступность газов и света: прозрачность атмосферы обеспечивает высокую освещенность, а углекислый газ, кислород и азот находятся в более высокой доступности для метаболизма, чем в растворенном виде в воде.
Адаптации живых организмов
Для жизни вне водной среды живые организмы суши сформировали специализированные эволюционные приспособления:
- Добыча и удержание воды: растения и животные выработали механизмы извлечения влаги из почвы и пищи, внутренние системы транспортировки жидкостей и непроницаемые покровы для предотвращения испарения.
- Опорные структуры: поскольку плотность воздуха мала и он не создает выталкивающей силы, наземным живым существам требуются прочные скелетные и покровные ткани для поддержки тела.
- Способы размножения: развились механизмы передачи гамет и распространения семян в воздушной среде (с помощью ветра, животных или механических приспособлений).
Среди наземных растений важнейшие группы составляют цветковые (Magnoliophyta), хвойные (Gymnospermae), а также мхи и печеночники (Bryophyta). Животный мир суши представлен преимущественно насекомыми (насчитывающими более 900 тысяч видов), птицами и млекопитающими.
Иерархическая структура и типы экосистем
В экологии живые системы рассматриваются через иерархию уровней организации материи. Процесс самоорганизации формирует следующую цепочку от младших элементов к старшим:
- Клетки
- Ткани
- Органы
- Организмы (индивидуумы)
- Популяции
- Сообщества (ассоциации)
- Биоценозы
- Экосистемы
- Ландшафты (пайзажи)
- Экосфера
Все экосистемы Земли объединяются в экосферу. Понятие экосферы нетождественно биосфере: например, изолированные формы жизни на нивальных снежниках и высочайших горных пиках относятся к биосфере, но не образуют полноценных системных связей, необходимых для формирования экосистемы и экосферы.
По происхождению и степени человеческого вмешательства экосистемы делят на две группы:
- Естественные экосистемы: развиваются самостоятельно и способны достигать состояния динамического равновесия (климакса). К их числу относятся тундра, тайга, листопадные леса умеренного пояса, тропические леса, степи, саванны, жестколистные кустарники и пустыни.
- Искусственные экосистемы (антропосистемы): создаются и поддерживаются человеком. К ним относятся агросистемы (пашни, сады) и урбосистемы (города и промышленные зоны).
Экологическое значение и охрана
Природные зоны и их экосистемы поддерживают ключевые биосферные процессы: регулируют круговорот воды, участвуют в газообмене (поглощении углекислого газа и выделении кислорода при фотосинтезе) и формировании почв. Они обеспечивают человечество необходимыми ресурсами — пищей, чистой водой и древесиной.
Антропогенная деятельность (вырубка лесных массивов, распашка степей, загрязнение почв и отходов) разрушает целостность природных зон. Для их защиты создаются заповедники и национальные парки, а также реализуются международные инициативы, включая Цели устойчивого развития ООН (в частности, Цель 15 по сохранению и устойчивому использованию наземных экосистем).