КРУГОВОРОТ ВОДЫ. ВОДНЫЕ ПОТОКИ В ГЕОСИСТЕМЕ

ПОТОКИ ВОДЫ В ГЕОСИСТЕМЕ

Потоки воды в вертикальном профиле геосистемы имеют огромное значение как для отдельных элементов, так и для обеспечения связи между ними. Водные потоки обеспечивают миграцию химических элементов, транспорт питательных веществ к растениям, продуктовые процессы. Вода – один из основных лимитирующих экологических факторов, от ее количества в геосистеме, а также от сбалансированности  водных потоков зависит растительность, грунт, животный мир, атмосферные параметры и т.п.

       Потоки воды объединяются в цикл, так называемый круговорот воды в геосистеме.

       Он может быть сбалансированным, когда масса воды на входе в геосистему равна массе воды на выходе. Могут быть и несбалансированные циклы, тогда в геосистеме имеет место гидроморфизация (при дополнительном балансе) или ксерофитизация (при отрицательном балансе).     

Вода в геосистему поступает:

- с атмосферными осадками (R);

- от подземных вод (G);

- в виде конденсации водяного пара на землю и растения (V);

Сюда же относятся поступления влаги с росой и туманами (особенно на морских побережьях и в пустынях).

- с поверхностным стоком (S), если геосистема расположена на склоне;

Сюда же относятся поступление воды от рек во время наводнения и затопления (весной).

Вода уходит за пределы геосистемы:

- через испарение с поверхности земли (SE) и растений (FE); 

- с поверхностным стоком (SS); 

- уходит в подземные воды (SG);

Дождевые воды при поступлении в геосистему частично задерживаются фитогеогоризонтами  (растительной массой). Этот процесс называется интерцепцией.  Перехваченная вода (RF) только в мизерном количестве усваивается растениями, часть ее стекает по стволам вниз (RS), а большая часть – испаряется (FE) и таким образом не участвует ни в транспирации, ни в увлажнении грунта; потому она называется интерцепционной потерей. Размер этой потери зависит и от суммарной площади поверхности листьев фитогоризонтов. Часть осадков, попадающая на землю поверхность, может задерживаться мортгоризонтом (листовой подстилкой или степным войлоком). Мортгоризонт отличается высокой гигроскопичностью и влагоемкостью, поэтому впитывает и задерживает значительную часть влаги, попадающей на землю. Эта влага тратится почти исключительно на испарение (МЕ), и практически не достигает поверхности грунта.

Таким образ только часть осадочной воды достигает грунта и здесь ее дальнейших грунтовых горизонтов в момент выпадения осадков. Если грунт находится в состоянии полного водонасыщения, то нисходящих потоков воды в грунте не образуется, и она тратится на физическое испарение  (SE) или на сток (SS). Но, как правило, влажность грунта в момент выпадения дождя меньше его полевой влагоемкости. Тогда формируется поток воды в глубину (SI). Его интенсивность зависит от водопроницаемости грунта (у песков больше, у глины меньше).

Из грунта вода также поглощается корнями растений (SR). Интенсивность поглощения зависит от площади корневой системы (активная поверхность корней у травянистых растений ≈ в 10 раз больше таковой у деревьев). Контакт корней с грунтами наилучший в песчаных почвах, наихудший – в глинистых. Поступление воды в растение зависит также от температуры почвы, поскольку она влияет на впитывающую способность корней и на их рост. При температуре от несколько градусов выше 0 и ниже – большинство растений  не способны поглощать воду.

Из корней вода транспортируется к транспирирующим поверхностям (К). Там очень малая часть расходуется на фотосинтез (Ph), а большая часть (97%) – испаряется или транспирируется (Т) зависит от: освещенности, сухости и т.д. Но полностью транспирация происходит при открытых устьицах растений. При недостатке влаги, растения закрывают часть устьиц, чем регулируют потерю воды. Так хвойные деревья способны при закрытии устьиц уменьшить транспирацию на 97%.

Потоки воды в геосистеме отличаются чувствительностью к антропогенным факторам. Их можно регулировать, что используется при мелиорациях. Но недоучет всех особенностей приводит к нежелательным экологическим последствиям.

Чрезмерное увлажнение геосистем при ирригации ведет к усилению нисходящих потоков воды в грунте. Эти потоки могут достигнуть засолённых  пластов пород или минерализованных грунтовых вод. Там они насыщаются солями и в междуполевной период поднимаются на поверхность, засоляя грунт. При засолении грунта значительно уменьшается потребление воды растениями, и может быть даже меньше, чем в естественных аридных условиях. Появляется так называемая антропогенная физиологическая сухость растений.– невозможность поглощать воду при ее достаточном количестве.

Кроме этого орошения может приводить к другим последствиям (заболачивание, ирригационная эрозия и т.п).       

При осушении водные потоки могут измениться не менее существенно. При переосушении, т.е. понижение уровня грунтовых вод ниже некоторой критической глубины отмирание их верховой и т.п.

Влияние леса и лесонасаждений на водный режим.

Есть такое выражение: «Лес сушит равнины и увлажняет горы». Под «горою» следует понимать любые склоны и вообще более менее извилистый, расчлененный рельеф.

Основной причиной увлажнение лесных геосистем на склонах (увлажняет горы) является ослабление в условиях леса такой расходной части водного баланса (пути оттока воды за приделы геосистемы) как поверхностной сток воды – SS. На склонах равнинных ландшафтов лес способен до 80 % уменьшить затраты воды на поверхностный сток (очень важно для Украины с относительно расчлененным рельефом и засушливым климатом ).

Осушительное действие леса на равнинные геосистемы проявляется несколькими путями. Прежде всего в лесу увеличивается транспирация (в 2 3 раза больше чем в агросистемах). Важное значение имеет также задержание листьями осадков (до 40%) и их затрата на физическое испарение. Также, лес своеобразно влияет на грунтовые воды: он снижает уровень залегания близких корнедоступных вод и повышает уровень глубоко залегающих.