ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ Влияние широты местности на высотную поясность Земли на примере горно-тундрового (альпийского) пояса.

Муниципальное автономное образовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа  №22 с углубленным изучением отдельных предметов» ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ Влияние широты местности на высотную поясность Земли. На примере горно­тундрового (альпийского) пояса. Исполнитель Лукоянов Рома Класс 9­м Руководитель Логутова Н.П. Учитель биологииг. Верхняя Пышма 2013 г 2СОДЕРЖАНИЕ 3  ВВЕДЕНИЕ 4 1. ПОНЯТИЕ ВЫСОТНОЙ ПОЯСНОСТИ 5 2. ГОРНО­ТУНДРОВЫЙ (АЛЬПИЙСКИЙ) ПОЯС КАК ОБЪЕКТ  ИССЛЕДОВАНИЯ 11 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВИЯНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ШИРОТЫ НА  НИЖНЮЮ ГРАНИЦУ ГОРНО­ТУНДРОВОГО ПОЯСА 13  ЗАКЛЮЧЕНИЕ 19  СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 20  ПРИЛОЖЕНИЯ 21ВВЕДЕНИЕ 4 Известно, что с ростом абсолютной высоты над уровнем моря (подъемом в горы),   закономерно   меняется   облик   природных   зон.   Леса   сменяются редколесьем,  криволесьем,  стлаником,  мхами   и  лишайниками,  выше  которых лежит   область   голых   скал   и   вечных   снегов.   Явление   смены   природных комплексов   с   высотой   называют   высотной   поясностью,   или   вертикальной высотной зональностью. Вертикальная   высотная   зональность   тщательно   изучена   российскими   и зарубежными   исследователями.   В   российских   и   зарубежных   литературных источниках   можно   найти   подробные   материалы   о   высотной   поясности   всех горных систем земли, однако было бы интересно посмотреть на это явление не только в локальном, но и в глобальном масштабе, например, связывая высоту поясов с широтой местности. Исходя   из   вышеизложенного,  целью  данной   работы   является   изучение влияния   географической   широты   на   высотную   поясность   на   примере   горно­ тундрового пояса. Задачи работы: ­ изучить понятие высотной поясности; ­ более подробно изучить горно­тундровый пояс; ­ исследовать высоту нижней границы горно­тундрового пояса от экватора до южного и северного полюсов. Метод   исследования   основан   на   изучении   спутниковых   снимком поверхности земли в программе Google Earth.1. ПОНЯТИЕ ВЫСОТНОЙ ПОЯСНОСТИ 5 1. Определение Высотная   поясность,   высотная   зональность   ­   закономерная   смена природных   условий   и   ландшафтов   в   горах   по   мере   возрастания   абсолютной высоты (высоты над уровнем моря). Высотный пояс, высотная ландшафтная зона ­ единица высотно­зонального расчленения ландшафтов в горах. Высотный пояс образует полосу, сравнительно однородную по природным условиям, часто прерывистую.1 Нагревание   твердых   тел   при   солнечном   освещении   и   в   тени   в   разных высотных поясах. Высотная поясность объясняется изменением климата с высотой: на 1 км подъёма   температура   воздуха   снижается   в   среднем   на   6   °C,   уменьшается давление   воздуха,   его   запылённость,   возрастает   интенсивность   солнечной радиации, до высоты 2­3 км увеличивается облачность и количество осадков. По   мере   нарастания   высоты   происходит   смена   ландшафтных   поясов,   в некоторой   степени,   аналогичная   широтной   зональности.   Величина   солнечной радиации   увеличивается   вместе   с   радиационным   балансом   поверхности.   В результате температура воздуха снижается по мере роста высоты. Кроме того, происходит уменьшение количества осадков из­за барьерного эффекта. Между широтными поясами и высотными зонами есть частичное сходство в климатических особенностях, размещении растительности и почв. Но многим поясам невозможно найти полные широтные аналоги. 2. Причины смены природных зон Формирование   типов   высотной   поясности   горных   систем   определяют следующие факторы:2 1 Высотная поясность // http://bse.sci­lib.com/ 2 Высотная поясность // http://ru.wikipedia.org6 Географическое положение горной системы. Количество высотных поясов в каждой   горной   системе   и   их   высотное   положение   в   основных   чертах определяются широтой места и положением по отношению к морям и океанам. По мере продвижения с севера на юг высотное положение природных поясов в горах   и   их   набор   постепенно   увеличиваются.   Самый   нижний   пояс   в   горной системе является продолжением  той широтной зоны, которая расположена у подножия. Абсолютная высота горной системы. Чем выше поднимаются горы и чем ближе они расположены к экватору, тем большее количество высотных поясов они имеют. Рельеф.   Рельеф   горных   систем   (орографический   рисунок,   степень расчленённости и выравненности) определяет распределение снежного покрова, условия увлажнения, сохранность или вынос продуктов выветривания, влияет на развитие почвенно­растительного покрова и тем самым определяет разнообразие природных комплексов в горах. Климат.   С   поднятием   в   горы   меняются   температура,   увлажнение, солнечная радиация, направление и сила ветра, типы погоды. Климат определяет характер и распространение почв, растительности, животного мира и т. д., а следовательно, разнообразие природных комплексов. Экспозиция склонов. Она играет существенную роль в распределении тепла, влаги,   ветровой   деятельности,   а   следовательно,   процессов   выветривания   и распределения почвенно­растительного покрова. На северных склонах каждой горной   системы   высотные   пояса   расположены   обычно   ниже,   чем   на   южных склонах. 3. Основные пояса Выделяют следующие пояса:3 Нивальный пояс 3 Высотная поясность // http://ru.wikipedia.org7 Название   происходит   от   лат.  nivalis  ­  снежный,  холодный.  Пояс   вечных снегов и ледников, самая верхняя из высотных зон в горах. Нивальный пояс располагается выше снеговой линии, которая в тропической зоне и пустынных регионах достигает 6500 м (Анды, Центральная Азия) и закономерно снижается к северу и югу, достигая уровня Мирового океана в Антарктиде и Арктике. Снизу граничит с альпийским (в узком смысле) поясом. Свободные   от   снега   небольшие   пространства   испытывают   усиленное морозное   выветривание,   что   обусловливает   наличие   грубообломочной   коры выветривания (камни, щебень). На ней селятся водоросли, накипные лишайники, единичные цветковые травы. Заходят в нивальные пояса некоторые насекомые, птицы, единичные виды грызунов и хищников. Нивальный пояс иногда рассматривают как часть альпийского. Горно­тундровый пояс Расположен   между   нивальным   (выше)   и   горно­лесным   или   альпийским (ниже)   поясами.   Климатические   условия   характеризуются   продолжительной суровой зимой и коротким холодным летом. Среднемесячные температуры ниже +8°.   Обычны   сильные   ветры,   перевевающие   снежный   покров   зимой   и иссушающие поверхность почвы летом. Нередко глубокое промерзание грунтов. Растительность мохово­лишайниковая и аркто­альпийская кустарничковая. В относительно тёплых регионах замещается альпийским и субальпийским поясами. Альпийский пояс В   широком   понимании   ­   высокогорная   область   выше   границы   леса   и криволесий. В   понимании   ботаников   ­   типичный   для   умеренного   и   субтропического поясов   пояс   субальпийских   и   альпийских   лугов   и   стелющихся   кустарников, перемежающихся   с   каменными   осыпями.   Снизу   граничит   с   субальпийским поясом, сверху ­ с нивальным или горно­тундровым.В Альпах и Андах граница альпийского пояса находится на высоте 2200 м, на Восточном Кавказе ­ 2800 м, на Тянь­Шане ­ 3000 м, а в Гималаях ­ выше 8 3600 м. В качестве синонима может употребляться термин горно­луговой пояс. Субальпийский пояс Зона,   в   которой   субальпийские   луга   перемежаются   с   редколесьями. Сочетает в себе как открытые ландшафты, так и парковые леса и криволесья. Сверху  граничит  с  альпийским  поясом, снизу ­  с  горно­лесным (во  влажных регионах) или степной частью пустынно­степного (в засушливых регионах). В качестве синонима может употребляться термин горно­луговой пояс. Субальпийский пояс нередко рассматривается как часть альпийского или горно­лесного. Горно­луговой пояс Термин используется как синоним субальпийского или альпийского пояса, либо для их объединения. В последнем случае внизу граничит с лесным поясом, вверху ­ с нивальным. Горно­лесной пояс Представляет   собой   сочетание   различных   лесных   сообществ.   Наиболее влажный из всех горных поясов. Снизу граничит с пустынно­степным поясом, сверху ­ с субальпийским или горно­тундровым. Пустынно­степной пояс Пояс с сухим климатом и господством пустынных и степных растительных формаций.   Распространены   в   пустынных,   полупустынных   и   степных   зонах тропиков, субтропиков и умеренного пояса, отчасти в зонах саванн и редколесий субэкваториальных поясов. В умеренном и субтропическом поясах горные степи развиваются при 350­ 500 мм осадков в год, горные полупустыни ­ при 250­350 мм, горные пустыни ­ при суммах осадков менее 250 мм в год. В тропическом или субэкваториальном климате эти величины будут на 100­200 мм больше. Эти величины на 50­100 ммпревышают   величины   для   равнинных   районов   соответствующих   биомов   и климатических зон. В   пределах   пустынно­степных   поясов   смена   ландшафтов   по   мере увеличения высоты происходит следующим образом: 9 ­горно­пустынные, ­горно­полупустынные, ­горно­степные. 4. Примеры поясности10 Рисунок 1 ­ Высотная поясность в горах Кавказа и Урала4 4 Дронов В. П. География России: ­М.: Дрофа, 2009. ­271 с.ГОРНО­ТУНДРОВЫЙ (АЛЬПИЙСКИЙ) ПОЯС КАК  2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ 11 1. Определение и морфология Горно­тундровый   пояс ­ географический и горный пояс, расположенный выше субальпийского пояса и ниже нивального пояса (пояса вечных снегов). Горные тундры образуют высотную зону в горах субарктического и умеренного пояса.   На   каменистых   и   щебенчатых   почвах   от   высотных   редколесий   они начинаются   кустарниковым   поясом,   как   и   в   равнинной   тундре.   Выше расположены мохово­лишайниковые с подушкообразными полукустарничками и некоторыми   травами.   Верхний   пояс   горных   тундр   представлен   накипными лишайниками, разреженными приземистыми подушкообразными кустарничками и мхами среди каменных россыпей.5 Альпийский   пояс   аналог   горно­тундрового   пояса   в   некоторых   горных системах ­ высокогорная область выше границы леса и криволесий.6 Для   альпийского   пояса   характерны   значительная   освещенность   и интенсивность   солнечной   радиации.   Среднегодовые   температуры   воздуха отрицательные. Сильные ветры. Свыше 1000 мм атмосферных осадков в год с длительным,   а   часто   и   нетающим   снежным   покровом.   Нижняя   граница альпийского пояса закономерно повышается от приморских к континентальным частям   материков.   Здесь   наблюдается   почти   полное   отсутствие   деревьев   и кустарников.   Господствует   альпийская   растительность,   образующая   главным образом сообщества низкотравных альпийских лугов и зарослей подушковидных   Животный   мир   представлен   преимущественно   видами, кустарников. способными к быстрым откочёвкам в более низкие пояса (горные бараны, серны, туры   и   др.   копытные)   или   впадающими   в   зимнюю   спячку   (сурки,   пищухи, 5 Казаков Л. К. Ландшафтоведение (природные ландшафты). ­М.: МНЭПУ, 2004 г. 6 Там же.12 полёвки и др. грызуны). Хозяйственное значение альпийского связано главным образом с использованием его летних пастбищ. Многие виды растений, растущие в альпийском поясе, ксероморфны. Это связано с сильным разогревом поверхности растений в дневные часы (до +50 °C). Ночные   температуры   в   альпийском   поясе   даже   летом   могут   опускаться ниже нуля, что вызывает промерзание венчиков, но не приводит к их отмиранию: днём цветки оттаивают и продолжают цвести. Высотное   положение   альпийского   пояса   определяется   географической широтой,   степенью   увлажнения   гор   и   экспозицией   склонов.   В   Альпах   и   на Западном   Кавказа   альпийский   пояс   занимает   высоту   от   2200   до   3000   м,   на южных склонах Гималаев от 3600 до 5000 м. Лучше всего выражен в хорошо увлажняемых   горах   умеренных   и   субтропических   широт;   в   более   высоких широтах заменяется горно­тундровым поясом, а в более низких ­ высокогорно­ степным   и   пустынным;   в   экваториальных   ­   поясом   парамос.   Характерно широкое распространение горно­ледниковых форм рельефа. Холодный климат с продолжительным   (6­10   мес.)   и   мощным   снежным   покровом,   кратким вегетационным периодом, сильными ветрами; средняя температура января до ­15°С, июля ­ ниже 14°С, осадков 1000 мм и более в год; часты снежные лавины.  2. Причина выбора горно­тундрового (альпийского) пояса. На   спутниковых   снимках   трудно   отследить   переход   от   одного   пояса   к другому,   однако   на   них   хорошо   видно   границу   растительности.   Граница растительности   и   есть   верхняя   граница   горно­тундрового,   либо   альпийского пояса. Именно поэтому для исследования был выбран горно­тундровый пояс.ИССЛЕДОВАНИЕ ВИЯНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ  3. ШИРОТЫ НА НИЖНЮЮ ГРАНИЦУ ГОРНО­ ТУНДРОВОГО ПОЯСА 13 1. Методика исследования. На   спутниковой   карте   Google   Earth   можно   отличить   границу   между растительным   миром   (зеленый,   зелено­коричневый)   и   каменной   пустыней, снегом.   Это   как   раз   верхняя   граница   горно­тундрового   или   альпийского   (в местах где горно­тундрового пояса) поясов. Методика наблюдений хорошо видна из представленных снимков горных систем (см. Приложения) На каждой широте делается по пять измерении, затем вычисляется среднее значение. Некоторые широты выпадают, потому, что на них нет гор достаточной высоты. 2. Результаты исследования. Таблица 1 ­ Высота нижней границы горно­тундрового поясаГеогр. широта Горная система Измеренная высота Средний результат 14 90 юш 80 юш 70юш 60юш 50юш 40юш 30юш 20юш Анды Анды Анды 10юш Анды 0 10 20 30 40 Анды Гималаи Кавказ 0 0 0 0 850м 950м 950м 900м 900м 1600м 1650м 1650м 1700м 1700м данных нет 2500м 2550м 2600м 2600м 2650м 3500м 3550м 3600м 3600м 3650м 3750м 3800м 3900м 3900м 4000м данных нет данных нет 3250м 3300м 3300м 3300м 3350м 2100м 2100м 2150м 0 910м 1660м 2580м 3580м 3870м 3300м 2150мГеогр. широта Горная система Измеренная высота Средний результат 15 Алтай Урал 134 градуса  30 минут 50 60 70 80 90 2150м 2250м 2100м 2150м 2150м 2250м 2300м 750м 750м 800м 800м 850м 225м 250м 250м  300м 325м 0 0 2190м 790м 270м 0 0 3. Итоговая диаграмма По данным таблицы 1 построим диаграмму.16 Рисунок 2 ­ Зависимость высоты верхней границы горно­тундровой (альпийской зоны) от географической широты места. Можно заметить, что для морского типа зональности (южное полушарие, Антарктида)   исследуемая   граница   ниже,   чем   в   континентальном   типе зональности. Так на широте Урала мы имеем в южном полушарии фактически 0 метров ­  крайний отрог Антарктического Полуострова, в северном 790 м ­ горы Северного Урала. 4. Сравнение полученных результатов с литературными данными Сравним полученные данные с данными литературных источников. В качестве примера используем диаграмму, составленную Карлом Троллем в исследовании, посвященном географии высочайших гор мира.17 Рисунок 3 ­ Диаграмма К. Тролля7 Результаты сравнения представлены на рис. 4. 7  Troll Carl. Studien zur vergleichenden Geographie der Hochgebirge der Erde.  In: Bonner Mitteilungen 21. Bonn 1941.18 Рисунок 4 ­ Сопоставление данных, полученных анализом спутниковых карт и данных К. Тролля Отметим,   что   данные   о   высоте   верхней   границы   горно­тундровой (альпийской)   зоны,   полученные   при   анализе   спутниковых   карт   и   данные   К. Тролля,   достаточно   близки.  Так   же   стоит   отметить,   что   в   1941  году,   когда вышла вышеуказанная монография Тролля, никаких спутниковых карт не было, и   данные   о   высотной   зональности   Тролль   получал,   очевидно,   на   основании фактических наблюдений за закономерной сменой горного ландшафта.ЗАКЛЮЧЕНИЕ 19 Итак,   используя   современные   технологии,   основанные   на   космических снимках и данных о форме земной поверхности, удалось подтвердить одну из важнейших   экологических   закономерностей   ­   высотную   поясность   или вертикальную зональность. В ходе работы изучена высотная зональность (на примере горно­тундрового или   альпийского   пояса)   большинства   горных   систем   Земли   (Анды,   Гималаи, Кавказ,   Алтай,   Урал),   получены   цифровые   данные,   проведены   расчеты, составлена итоговая диаграмма. Сравнение   итоговой   диаграммы   с   данными   литературных   источников, показало правильность результатов исследования.СПИСОК ИСТОЧНИКОВ 20 1. Troll   Carl.   Studien   zur   vergleichenden   Geographie   der   Hochgebirge   der Erde. In: Bonner Mitteilungen 21. Bonn 1941. 2. Альпийский пояс // http://bse.sci­lib.com/ 3. Баранчиков Е. В. География. ­М.: Академия, 2012 г. ­262 с. 4. Высотная поясность // http://bse.sci­lib.com/ 5. Высотная поясность // http://ru.wikipedia.org 6. Дронов В. П. География России: ­М.: Дрофа, 2009. ­271 с. 7. Казаков   Л.   К.   Ландшафтоведение   (природные   ландшафты).   ­М.: МНЭПУ, 2004 г. ­ 316 с. 8. Краткая   географическая   энциклопедия.   В   5­ти   т.   /   Гл.   ред. А. А. Григорьев. ­М.: Советская энциклопедия, 1960. В работе использован программный комплекс Google EarthПРИЛОЖЕНИЯ Спутниковые снимки Анды 50 градусов ю ш  21 850м  950м 900мАнды 40 градусов ю ш 22 1600м 1650м  1700м23 Анды 20 градусов ю ш  2500м  2550м 2600м 2650м24 Анды 10 градусов ю ш 3500м   3550м 3600м 3650м25 Анды экватор 3750м 3800м 3900м 4000м26 Гималаи 30 градусов с ш 3250м 3300м 3350м27 Кавказ 43 градуса с ш 2100м 2150м 2250м28 Урал 60 градусов с ш 750м 800м 850м