Пустыня — это ландшафт , где выпадает мало осадков , и, следовательно, условия жизни создают уникальные биомы и экосистемы. Отсутствие растительности подвергает незащищенную поверхность земли денудации . Около трети поверхности суши Земли является засушливой или полузасушливой . Это включает в себя большую часть полярных регионов , где выпадает мало осадков, и которые иногда называют полярными пустынями или «холодными пустынями». Пустыни можно классифицировать по количеству выпадающих осадков, по преобладающей температуре, по причинам опустынивания или по их географическому положению. [1]
Пустыни образуются в результате процессов выветривания , поскольку большие перепады температур между днем и ночью оказывают давление на скалы , которые впоследствии распадаются на куски. Хотя в пустынях редко бывает дождь, иногда случаются ливни, которые могут привести к внезапным наводнениям. Дождь, падающий на горячие скалы, может привести к их разрушению, а полученные осколки и щебень, разбросанные по дну пустыни, еще больше разрушаются ветром. Это поднимает частицы песка и пыли, которые могут оставаться в воздухе в течение длительного времени, что иногда приводит к образованию песчаных бурь или пыльных бурь . Переносимые ветром песчинки, ударяясь о любой твердый предмет на своем пути, могут истирать поверхность. Скалы сглаживаются, и ветер сортирует песок в однородные отложения. Песчинки в конечном итоге становятся ровными слоями песка или скапливаются высоко в развевающихся песчаных дюнах . Другие пустыни представляют собой плоские каменистые равнины , где весь мелкий материал был унесен, а поверхность состоит из мозаики гладких камней, часто образующих пустынные мостовые , и дальнейшая эрозия происходит незначительно. Другие особенности пустыни включают выходы скал , обнаженную коренную породу и глины, когда-то отложенные текущей водой. Могут образовываться временные озера и соляные котловины, которые могут оставаться после испарения воды. Могут быть подземные источники воды в виде родников и просачиваний из водоносных слоев . Там, где они находятся, могут встречаться оазисы .
Растения и животные, живущие в пустыне, нуждаются в особой адаптации для выживания в суровых условиях. Растения, как правило, жесткие и жилистые, с маленькими или отсутствующими листьями, водостойкой кутикулой и часто шипами для отпугивания травоядных . Некоторые однолетние растения прорастают , цветут и умирают в течение нескольких недель после дождя, в то время как другие долгоживущие растения живут годами и имеют глубокую корневую систему, способную извлекать подземную влагу. Животным нужно сохранять прохладу и находить достаточно пищи и воды, чтобы выжить. Многие ведут ночной образ жизни и остаются в тени или под землей в дневную жару. Они, как правило, эффективно сохраняют воду, извлекая большую часть своих потребностей из пищи и концентрируя свою мочу . Некоторые животные остаются в состоянии покоя в течение длительных периодов, готовые снова стать активными во время редких дождей. Затем они быстро размножаются , пока условия благоприятны, прежде чем вернуться в состояние покоя.
Люди боролись за жизнь в пустынях и прилегающих полузасушливых землях на протяжении тысячелетий. Кочевники перегоняли свои стада и табуны туда, где были доступны пастбища, а оазисы предоставляли возможности для более оседлого образа жизни. Возделывание полузасушливых регионов способствует эрозии почвы и является одной из причин усиления опустынивания. Земледелие в пустыне возможно с помощью орошения , и долина Империал в Калифорнии является примером того, как ранее бесплодные земли можно сделать продуктивными за счет импорта воды из внешнего источника. Многие торговые пути были проложены через пустыни, особенно через Сахару , и традиционно использовались караванами верблюдов, перевозивших соль, золото, слоновую кость и другие товары. Большое количество рабов также было отправлено на север через Сахару. Некоторая добыча полезных ископаемых также происходит в пустынях, и непрерывный солнечный свет дает потенциал для получения большого количества солнечной энергии .
Английское desert и его романские когнаты (включая итальянское и португальское deserto , французское désert и испанское desierto ) происходят от церковного латинского dēsertum (первоначально «заброшенное место»), причастия dēserere , «оставлять». [2] Связь между засушливостью и редкостью населения сложна и динамична, варьируясь в зависимости от культуры, эпохи и технологий; таким образом, использование слова desert может вызвать путаницу. В английском языке до 20-го века desert часто использовалось в значении «незаселенная область», без конкретной ссылки на засушливость ; [2] но сегодня это слово чаще всего используется в его климатологическом смысле (область с малым количеством осадков). [3] Такие фразы, как « необитаемый остров » [4] и « Великая американская пустыня », или «пустыни Богемии » Шекспира ( Зимняя сказка ) в предыдущие столетия не обязательно подразумевали песок или засушливость; Их внимание было сосредоточено на малочисленном населении. [5]
Пустыни занимают около трети поверхности суши Земли. [6] Поймы могут быть покрытыми солью равнинами. Эоловые процессы являются основными факторами в формировании пустынных ландшафтов. Полярные пустыни (также называемые «холодными пустынями») имеют схожие черты, за исключением того, что основной формой осадков является снег, а не дождь. Антарктида — самая большая в мире холодная пустыня (состоящая из примерно 98% толщи континентального ледяного покрова и 2% бесплодной породы). Часть бесплодной породы можно найти в так называемых Сухих долинах Антарктиды, где почти никогда не бывает снега, в которых могут быть покрытые льдом соленые озера , которые предполагают испарение, намного превышающее редкие снегопады из-за сильных катабатических ветров , которые даже испаряют лед.
Пустыни, как жаркие, так и холодные, играют роль в смягчении температуры Земли, поскольку они отражают больше падающего света, а их альбедо выше, чем у лесов или моря. [8]
Пустыня — это очень сухая область земли, которая получает мало осадков (обычно в виде дождя, но это может быть снег, туман или дымка), часто имеет мало растительного покрова и в которой ручьи пересыхают, если они не пополняются водой извне. [9] Пустыни обычно получают менее 250 мм (10 дюймов) осадков в год. [9] Потенциальное испарение может быть большим, но (при отсутствии доступной воды) фактическое испарение может быть близким к нулю. [10] Полупустыни — это области, которые получают от 250 до 500 мм (10 и 20 дюймов) и когда покрыты травой, они известны как степи . [11] [6] Большинство пустынь на Земле , такие как пустыня Сахара , Большая Австралийская пустыня и пустыня Большого Бассейна , расположены на низких высотах . [12]
Одно из самых засушливых мест на Земле — пустыня Атакама . [13] [14] [15] [16] [17] Она практически лишена жизни, поскольку от осадков ее отделяют Анды на востоке и Чилийский береговой хребет на западе. Холодное течение Гумбольдта и антициклон Тихого океана необходимы для поддержания сухого климата Атакамы. Среднее количество осадков в чилийском регионе Антофагаста составляет всего 1 мм (0,039 дюйма) в год. На некоторых метеостанциях в Атакаме никогда не было дождя. Факты свидетельствуют о том, что в Атакаме, возможно, не было значительных осадков с 1570 по 1971 год. Он настолько засушливый, что горы, достигающие высоты 6885 м (22 589 футов), полностью свободны от ледников , а в южной части от 25° ю. ш. до 27° ю. ш., возможно, не имели ледников на протяжении всего четвертичного периода , хотя вечная мерзлота простирается до высоты 4400 м (14 400 футов) и непрерывна выше 5600 м (18 400 футов). [18] [19] Тем не менее, в Атакаме есть некоторая растительная жизнь в виде специализированных растений, которые получают влагу из росы и туманов , которые дуют с Тихого океана. [13]
Когда в пустынях выпадает дождь, как это иногда случается, он часто бывает очень сильным. Поверхность пустыни является свидетельством этого с сухими ручейками, известными как арройо или вади, извивающимися по ее поверхности. Они могут испытывать внезапные наводнения , превращаясь в бурные потоки с удивительной скоростью после шторма, который может быть за много километров. Большинство пустынь находятся в бассейнах, не имеющих дренажа к морю, но некоторые из них пересекаются экзотическими реками, берущими начало в горных хребтах или других районах с высоким уровнем осадков за их пределами. Река Нил , река Колорадо и река Хуанхэ делают это, теряя большую часть своей воды из-за испарения, проходя через пустыню и поднимая уровень грунтовых вод поблизости. В пустынях также могут быть подземные источники воды в виде родников , водоносных горизонтов , подземных рек или озер. Там, где они лежат близко к поверхности, можно вырыть колодцы и образовать оазисы , где может процветать растительная и животная жизнь. [20] Система водоносных горизонтов Нубийского песчаника под пустыней Сахара является крупнейшим известным скоплением ископаемой воды . Великая рукотворная река — это проект, запущенный Муаммаром Каддафи в Ливии для использования этого водоносного горизонта и снабжения водой прибрежных городов. [21] Оазис Харга в Египте имеет длину 150 км (93 мили) и является крупнейшим оазисом в Ливийской пустыне. В древние времена в этой впадине находилось озеро, и в результате образовались толстые отложения песчано-глинистого слоя. Для извлечения воды из пористого песчаника, который лежит под ним, выкапывают колодцы. [ требуется ссылка ] Просачивание может происходить в стенах каньонов , а бассейны могут сохраняться в глубокой тени около высохшего водотока внизу. [22]
Озера могут образовываться в бассейнах, где выпадает достаточно осадков или талой воды с ледников выше. Они обычно мелкие и соленые, и ветер, дующий над их поверхностью, может вызвать стресс, перемещая воду по близлежащим низменным районам. Когда озера высыхают, они оставляют после себя корку или твердый панцирь . Эта область отложений глины, ила или песка известна как плайя . В пустынях Северной Америки есть более сотни плайя, многие из которых являются реликтами озера Бонневиль , которое покрывало части Юты, Невады и Айдахо во время последнего ледникового периода , когда климат был более холодным и влажным. [23] К ним относятся Большое Соленое озеро , озеро Юта , озеро Севьер и множество высохших озерных лож. Гладкие плоские поверхности плайя использовались для попыток установления рекордов скорости транспортных средств в пустыне Блэк-Рок и на гоночной трассе Бонневиль , а ВВС США используют сухое озеро Роджерс в пустыне Мохаве в качестве взлетно-посадочных полос для самолетов и космических челноков . [20]
.jpg/1280px-The_World_Factbook_-_Algeria_-_Flickr_-_The_Central_Intelligence_Agency_(7).jpg)
Пустыни были определены и классифицированы несколькими способами, обычно объединяющими общее количество осадков, количество дней, в которые они выпадают, температуру и влажность, а иногда и дополнительные факторы. [6] Например, Финикс, штат Аризона , получает менее 250 мм (9,8 дюйма) осадков в год и сразу же признается находящимся в пустыне из-за его адаптированных к засушливости растений. Северный склон хребта Брукс на Аляске также получает менее 250 мм (9,8 дюйма) осадков в год и часто классифицируется как холодная пустыня. [24] В других регионах мира есть холодные пустыни, включая районы Гималаев [ 25] и другие высокогорные районы в других частях мира. [26] Полярные пустыни покрывают большую часть свободных ото льда территорий Арктики и Антарктики. [27] [28] Нетехническое определение заключается в том, что пустыни — это те части поверхности Земли, которые имеют недостаточный растительный покров для поддержания человеческой популяции. [29]
Потенциальное испарение дополняет измерение осадков, предоставляя научное определение пустыни на основе измерений. Водный бюджет области можно рассчитать с помощью формулы P − PE ± S , где P — это осадки, PE — потенциальные скорости испарения, а S — количество поверхностного запаса воды. Эвапотранспирация — это комбинация потери воды через атмосферное испарение и через жизненные процессы растений. Потенциальное испарение , таким образом, это количество воды, которое может испариться в любом данном регионе. Например, Тусон, Аризона, получает около 300 мм (12 дюймов) осадков в год, однако около 2500 мм (98 дюймов) воды может испариться в течение года. [30] Другими словами, примерно в восемь раз больше воды может испариться из региона, чем фактически выпадает в виде дождя. Скорость эвапотранспирации в холодных регионах, таких как Аляска, намного ниже из-за отсутствия тепла, способствующего процессу испарения. [31]
Пустыни иногда классифицируются как «горячие» или «холодные», «полузасушливые» или «прибрежные». [29] Характеристики жарких пустынь включают высокие температуры летом; большее испарение, чем осадки, обычно усугубляемое высокими температурами, сильными ветрами и отсутствием облачного покрова; значительные различия в появлении осадков, их интенсивности и распределении; и низкая влажность. Зимние температуры значительно различаются между различными пустынями и часто связаны с расположением пустыни на континентальном массиве суши и широтой. Ежедневные колебания температуры могут достигать 22 °C (40 °F) и более, при этом потеря тепла за счет излучения ночью увеличивается из-за ясного неба. [32]
Холодные пустыни, иногда называемые умеренными пустынями, встречаются на более высоких широтах, чем жаркие пустыни, и засушливость вызвана сухостью воздуха. Некоторые холодные пустыни находятся далеко от океана, а другие отделены горными хребтами от моря, и в обоих случаях в воздухе недостаточно влаги, чтобы вызвать много осадков. Самые большие из этих пустынь находятся в Центральной Азии. Другие встречаются на восточной стороне Скалистых гор , восточной стороне южных Анд и на юге Австралии. [11] Полярные пустыни являются особым классом холодных пустынь. Воздух очень холодный и несет мало влаги, поэтому осадков выпадает мало, а то, что выпадает, обычно снег, переносится часто сильным ветром и может образовывать метели, заносы и дюны, похожие на те, которые вызываются пылью и песком в других пустынных регионах. Например, в Антарктиде годовое количество осадков составляет около 50 мм (2 дюйма) на центральном плато и примерно в десять раз больше на некоторых крупных полуостровах. [32]
На основе одних только осадков гипераридные пустыни получают менее 25 мм (1 дюйм) осадков в год; у них нет годового сезонного цикла осадков и наблюдаются двенадцатимесячные периоды без осадков вообще. [32] [33] Аридные пустыни получают от 25 до 200 мм (1 и 8 дюймов) в год, а полуаридные пустыни — от 200 до 500 мм (8 и 20 дюймов). Однако такие факторы, как температура, влажность, скорость испарения и эвапотранспирации, а также влагоемкость почвы оказывают заметное влияние на степень засушливости и поддерживаемую растительную и животную жизнь. Дождь, выпадающий в холодное время года, может быть более эффективным для стимулирования роста растений, и определение границ пустынь и полуаридных регионов, которые их окружают, только на основании осадков является проблематичным. [32]
Полузасушливая пустыня или степь — это версия засушливой пустыни с гораздо большим количеством осадков, растительности и более высокой влажностью. Эти регионы характеризуются полузасушливым климатом и менее экстремальны, чем обычные пустыни. [34] Как и в засушливых пустынях, температуры в полупустынях могут сильно различаться. Они разделяют некоторые характеристики настоящей пустыни и обычно расположены на границе пустынь и континентальных сухих районов. Они обычно получают от 250 до 500 мм осадков (от 9,8 до 19,7 дюймов), но это может варьироваться из-за эвапотранспирации и питания почвы. Полупустыни можно найти на высоких возвышенностях пустыни Табернас (и некоторых частях Испанского плато ), Сахеля , Евразийской степи , большей части Центральной Азии , западной части США , большей части Северной Мексики , частей Южной Америки (особенно в Аргентине ) и австралийской глубинки . [35] В классификации климата Кёппена они обычно обозначаются как BSh (жаркая степь) или BSk (умеренная степь) .
Прибрежные пустыни в основном встречаются на западных окраинах континентальных массивов суши в регионах, где холодные течения приближаются к суше или холодные водные апвеллинги поднимаются из глубин океана. Прохладные ветры, пересекающие эту воду, собирают мало влаги, а прибрежные районы имеют низкие температуры и очень мало осадков, основные осадки выпадают в виде тумана и росы. Диапазон температур в дневном и годовом масштабе относительно низок, составляя 11 °C (20 °F) и 5 °C (9 °F) соответственно в пустыне Атакама . Пустыни этого типа часто длинные и узкие и ограничены на востоке горными хребтами. Они встречаются в Намибии , Чили , южной Калифорнии и Нижней Калифорнии . Другие прибрежные пустыни, находящиеся под влиянием холодных течений, находятся в Западной Австралии , на Аравийском полуострове и Африканском Роге , а также на западных окраинах Сахары. [32]
В 1961 году Певерил Мейгс разделил пустынные регионы на Земле на три категории в зависимости от количества осадков, которые они получили. В этой ныне широко принятой системе, крайне засушливые земли имеют по крайней мере двенадцать последовательных месяцев без осадков, засушливые земли имеют менее 250 мм (9,8 дюйма) годового количества осадков, а полузасушливые земли имеют среднегодовое количество осадков от 250 до 500 мм (9,8 и 19,7 дюйма). Как крайне засушливые, так и засушливые земли считаются пустынями, в то время как полузасушливые земли обычно называют степями , когда они являются лугами. [6]
Пустыни также классифицируются, в зависимости от их географического положения и доминирующего погодного режима, как пассатные, среднеширотные, дождевые, прибрежные, муссонные или полярные пустыни . [36] Пассатные пустыни встречаются по обе стороны от конских широт на 30°–35° северной и южной широты. Эти пояса связаны с субтропическим антициклоном и крупномасштабным нисхождением сухого воздуха. К этому типу относится пустыня Сахара. Пустыни средних широт встречаются между 30° и 50° северной и южной широты. Они в основном находятся в районах, удаленных от моря, где большая часть влаги уже выпала из преобладающих ветров. К ним относятся пустыни Тенгер и Сонора . [36] Муссонные пустыни похожи. Они встречаются в регионах, где между морем и сушей наблюдается большая разница температур. Влажный теплый воздух поднимается над сушей, откладывает свою воду и циркулирует обратно в море. Дальше вглубь страны районы получают очень мало осадков. К этому типу относится пустыня Тар около границы Индии и Пакистана. [36]
В некоторых частях мира пустыни создаются эффектом дождевой тени . Орографический подъем происходит, когда воздушные массы поднимаются, чтобы пройти над возвышенностью. В процессе они охлаждаются и теряют большую часть своей влаги в виде осадков на наветренном склоне горного хребта . Когда они опускаются на подветренную сторону, они нагреваются, и их способность удерживать влагу увеличивается, поэтому возникает область с относительно небольшим количеством осадков. [37] Примером является пустыня Такла-Макан, лежащая в дождевой тени Гималаев и получающая менее 38 мм (1,5 дюйма) осадков в год. [38] Другие области являются засушливыми в силу того, что находятся очень далеко от ближайших доступных источников влаги. [39]
Горные пустыни — это засушливые места с очень большой высотой ; наиболее яркий пример находится к северу от Гималаев, в горах Куньлунь и на Тибетском плато . Многие места в этой категории имеют высоту более 3000 м (9800 футов), а тепловой режим может быть полубореальным . Эти места обязаны своей глубокой засушливостью (среднегодовое количество осадков часто составляет менее 40 мм или 1,5 дюйма) тому, что они находятся очень далеко от ближайших доступных источников влаги и часто находятся под ветром горных хребтов. Горные пустыни обычно холодные или могут быть обжигающе жаркими днем и очень холодными ночью, как это происходит на северо-восточных склонах горы Килиманджаро . [40]
Полярные пустыни, такие как сухие долины Мак-Мердо, остаются свободными ото льда из-за сухих катабатических ветров , которые дуют вниз по склону с окружающих гор. [41] Бывшие пустынные районы, в настоящее время находящиеся в не засушливой среде, такие как Сандхиллс в Небраске , известны как палеопустыни. [36] В системе классификации климата Кеппен пустыни классифицируются как BWh (жаркая пустыня) или BWk (умеренная пустыня). В системе классификации климата Торнтвейта пустыни классифицируются как засушливые мегатермальные климаты. [42] [43]
Полярные пустыни — это тип холодных пустынь . Хотя они не испытывают недостатка в воде, имея постоянный покров из снега и льда, это объясняется лишь незначительной скоростью испарения и малым количеством осадков.
Сухие долины Мак-Мердо в Антарктиде, в которых нет воды (будь то дождь, лед или снег), как в неполярной пустыне, и даже есть такие особенности пустыни, как гиперсоленые озера и прерывистые ручьи, которые напоминают (за исключением замерзших на поверхности) жаркие или холодные пустыни из-за крайней засушливости и отсутствия осадков любого рода. Сильные ветры, а не сезонная жара иссушают эти почти безжизненные территории.
Концепция «биологической пустыни» переопределяет концепцию пустыни, без характеристики засушливости, не лишенной воды, но лишенной жизни. Такие места могут быть так называемыми «океаническими пустынями», которые в основном находятся в центрах круговоротов , но также гипоксическими или бескислородными водами, такими как мертвые зоны . [44] [45] [46]
Пустыни обычно имеют большой суточный и сезонный диапазон температур, при этом высокие дневные температуры резко падают ночью. Дневной диапазон может достигать 20–30 °C (36–54 °F), а поверхность скал испытывает еще большие перепады температур. [47] Днем небо обычно ясное, и большая часть солнечного излучения достигает земли, но как только солнце садится, пустыня быстро остывает, излучая тепло в космос. В жарких пустынях температура днем может превышать 45 °C (113 °F) летом и опускаться ниже точки замерзания ночью зимой. [48]
Такие большие колебания температуры оказывают разрушительное воздействие на открытые скальные поверхности. Повторяющиеся колебания оказывают нагрузку на открытые скалы, и склоны гор трескаются и разрушаются. Фрагментированные пласты сползают вниз в долины, где они продолжают распадаться на куски из-за беспощадного солнца днем и холода ночью. Последовательные пласты подвергаются дальнейшему выветриванию. Снижение внутреннего давления, которое накопилось в скалах, которые находились под землей в течение многих эпох, может привести к их разрушению. [49] Отслаивание также происходит, когда внешние поверхности скал откалываются на плоские чешуйки. Считается, что это вызвано напряжениями, оказываемыми на скалу повторяющимися тепловыми расширениями и сжатиями, что вызывает образование трещин параллельно исходной поверхности. [47] Химические процессы выветривания, вероятно, играют более важную роль в пустынях, чем считалось ранее. Необходимая влага может присутствовать в виде росы или тумана. Грунтовые воды могут быть выведены на поверхность путем испарения, а образование кристаллов соли может вытеснять частицы горных пород в виде песка или разрушать горные породы путем отслаивания. Неглубокие пещеры иногда образуются у подножия скал таким образом. [47]
По мере того, как пустынные горы разрушаются, возникают большие площади раздробленных камней и щебня. Процесс продолжается, и конечными продуктами являются либо пыль, либо песок. Пыль образуется из затвердевшей глины или вулканических отложений, тогда как песок получается в результате фрагментации более твердых гранитов , известняка и песчаника . [50] Существует определенный критический размер (около 0,5 мм), ниже которого дальнейшее выветривание горных пород под воздействием температуры не происходит, и это обеспечивает минимальный размер песчинок. [51]
По мере того, как горы размываются, образуется все больше и больше песка. При высокой скорости ветра песчинки поднимаются с поверхности и уносятся ветром, этот процесс известен как сальтация . Вихревые воздушные песчинки действуют как механизм пескоструйной обработки , который измельчает твердые предметы на своем пути, поскольку кинетическая энергия ветра передается земле. [52] В конечном итоге песок оседает на ровных участках, известных как песчаные поля или песчаные моря, или скапливается в дюнах. [53]
Многие люди думают, что пустыни состоят из обширных областей вздымающихся песчаных дюн, потому что именно так их часто изображают по телевизору и в фильмах, [54] но пустыни не всегда выглядят так. [55] Во всем мире около 20% пустынь составляют пески, варьирующиеся от всего лишь 2% в Северной Америке до 30% в Австралии и более 45% в Центральной Азии. [20] Там, где песок действительно встречается, он обычно находится в больших количествах в форме песчаных пластов или обширных областей дюн . [20]
Песчаный пласт — это почти ровное, твердое пространство частично консолидированных частиц в слое, толщина которого варьируется от нескольких сантиметров до нескольких метров. Структура пласта состоит из тонких горизонтальных слоев крупного ила и очень мелкого или среднего песка, разделенных слоями крупного песка и мелкого гравия толщиной в одно зерно. Эти более крупные частицы закрепляют другие частицы на месте и также могут быть упакованы вместе на поверхности, образуя миниатюрную пустынную мостовую. [56] Небольшая рябь образуется на песчаном пласте, когда скорость ветра превышает 24 км/ч (15 миль/ч). Она образуется перпендикулярно направлению ветра и постепенно перемещается по поверхности по мере того, как ветер продолжает дуть. Расстояние между их гребнями соответствует средней длине прыжков, совершаемых частицами во время сальтации. Рябь эфемерна, и изменение направления ветра заставляет ее реорганизоваться. [57]
Песчаные дюны — это скопления надуваемого ветром песка, сваленные в насыпи или хребты. Они образуют по ветру обильные источники сухого, рыхлого песка и возникают, когда топографические и климатические условия заставляют частицы, переносимые воздухом, оседать. Когда дует ветер, сальтация и сползание происходят на наветренной стороне дюны, и отдельные песчинки движутся вверх по склону. Когда они достигают гребня, они каскадом падают вниз по дальней стороне. Наветренный склон обычно имеет градиент от 10° до 20°, в то время как подветренный склон составляет около 32°, угол, под которым рыхлый сухой песок будет скользить. Поскольку происходит это вызванное ветром движение песчинок, дюна медленно движется по поверхности земли. [58] Дюны иногда бывают одиночными, но чаще они группируются вместе в дюнные поля. Когда они обширны, они известны как песчаные моря или эрг . [59]
Форма дюны зависит от характеристик преобладающего ветра. Барханные дюны образуются сильными ветрами, дующими по ровной поверхности, и имеют форму полумесяца с вогнутой стороной, направленной от ветра. Когда есть два направления, с которых регулярно дуют ветры, может образоваться ряд длинных линейных дюн, известных как сейф- дюны. Они также возникают параллельно сильному ветру, дующему в одном общем направлении. Поперечные дюны идут под прямым углом к преобладающему направлению ветра. Звездные дюны образуются переменными ветрами и имеют несколько гребней и оползневых поверхностей, расходящихся от центральной точки. Они имеют тенденцию расти вертикально; они могут достигать высоты 500 м (1600 футов), что делает их самым высоким типом дюн. Округлые насыпи песка без оползневой поверхности являются редкими купольными дюнами, которые встречаются на наветренных краях песчаных морей. [59]
В пустынях, где большие количества известняковых гор окружают закрытый бассейн , например, в Национальном парке Уайт-Сэндс в юго-центральной части Нью-Мексико , случайные штормовые стоки переносят растворенный известняк и гипс в низменную чашу внутри бассейна, где вода испаряется, откладывая гипс и образуя кристаллы, известные как селенит . Кристаллы, оставленные этим процессом, разрушаются ветром и откладываются в виде обширных белых полей дюн, которые напоминают заснеженные ландшафты. Эти типы дюн редки и образуются только в закрытых засушливых бассейнах, которые сохраняют хорошо растворимый гипс, который в противном случае был бы смыт в море. [60]
Большая часть поверхности мировых пустынь состоит из плоских, покрытых камнями равнин, где преобладает ветровая эрозия. При « эоловой дефляции » ветер постоянно удаляет мелкозернистый материал, который превращается в переносимый ветром песок. Это обнажает более крупнозернистый материал, в основном гальку с некоторыми более крупными камнями или булыжниками , [53] [20] оставляя пустынную мостовую , участок земли, покрытый плотно упакованными гладкими камнями, образующими мозаичную мозаику. Существуют различные теории относительно того, как именно формируется мостовая. Возможно, после того, как песок и пыль уносятся ветром, камни сами собой встают на место; в качестве альтернативы, камни, ранее находившиеся под землей, могут каким-то образом сами выходить на поверхность. После формирования мостовой происходит очень мало дальнейшей эрозии, и земля становится стабильной. Испарение выносит влагу на поверхность посредством капиллярного действия, и соли кальция могут осаждаться, связывая частицы вместе, образуя пустынный конгломерат . [61] Со временем бактерии, живущие на поверхности камней, накапливают пленку из минералов и частиц глины, образуя блестящее коричневое покрытие, известное как пустынный загар . [62]
Другие непесчаные пустыни состоят из открытых выходов коренных пород , сухих почв или аридисолей и различных форм рельефа, затронутых текущей водой , таких как аллювиальные конусы выноса , впадины или плайи , временные или постоянные озера и оазисы. [20] Хамада — это тип пустынного ландшафта , состоящий из высокого скалистого плато, где песок был удален эоловыми процессами . Другие формы рельефа включают равнины, в основном покрытые гравием и угловатыми валунами, с которых более мелкие частицы были сорваны ветром. Они называются «рег» в западной Сахаре, «серир» в восточной Сахаре, «равнины гиббера» в Австралии и «саи» в Центральной Азии. [63] Плато Тассили в Алжире представляет собой нагромождение эродированных выходов песчаника , каньонов , блоков, вершин , трещин , плит и оврагов . В некоторых местах ветер вырезал отверстия или арки, а в других он создал грибовидные столбы, более узкие у основания, чем наверху. [64] На плато Колорадо преобладающей силой эрозии была вода. Здесь реки, такие как Колорадо , на протяжении тысячелетий прокладывали себе путь через высокое дно пустыни, создавая каньоны глубиной более мили (6000 футов или 1800 метров) местами, обнажая слои, которым более двух миллиардов лет. [65]
Песчаные и пыльные бури — это природные явления, которые происходят в засушливых регионах, где земля не защищена растительным покровом. Пыльные бури обычно начинаются на окраинах пустынь, а не в самих пустынях, где более мелкие материалы уже унесены. Когда начинает дуть устойчивый ветер, мелкие частицы, лежащие на открытой земле, начинают вибрировать. При большей скорости ветра некоторые частицы поднимаются в воздушный поток. Когда они приземляются, они ударяются о другие частицы, которые в свою очередь могут быть подброшены в воздух, начиная цепную реакцию . После выброса эти частицы движутся одним из трех возможных способов, в зависимости от их размера, формы и плотности: взвешивание , сальтация или сползание. Взвешивание возможно только для частиц диаметром менее 0,1 мм (0,0039 дюйма). Во время пыльной бури эти мелкие частицы поднимаются и уносятся на высоту до 6 км (3,7 мили). Они снижают видимость и могут оставаться в атмосфере в течение нескольких дней подряд, переносимые пассатами на расстояние до 6000 км (3700 миль). [66] Более плотные облака пыли могут образовываться при более сильных ветрах, движущихся по земле с вздымающейся передней кромкой. Солнечный свет может быть уничтожен, и на уровне земли может стать темно, как ночью. [67] В исследовании пыльной бури в Китае в 2001 году было подсчитано, что было вовлечено 6,5 миллионов тонн пыли, покрывающих площадь 134 000 000 км 2 (52 000 000 кв. миль). Средний размер частиц составил 1,44 мкм. [68] Гораздо меньшее по масштабу, кратковременное явление может происходить в спокойных условиях, когда горячий воздух у земли быстро поднимается через небольшой карман более холодного воздуха с низким давлением выше, образуя вихревой столб частиц, пылевой дьявол . [69]
Песчаные бури случаются гораздо реже, чем пыльные. Им часто предшествуют сильные пыльные бури, и они случаются, когда скорость ветра увеличивается до такой степени, что он может поднимать более тяжелые частицы. Эти песчинки диаметром до 0,5 мм (0,020 дюйма) подбрасываются в воздух, но вскоре падают обратно на землю, выбрасывая другие частицы в процессе. Их вес не позволяет им долго находиться в воздухе, и большинство из них преодолевает расстояние всего в несколько метров (ярдов). Песок струится над поверхностью земли, как жидкость, часто поднимаясь на высоту около 30 см (12 дюймов). [66] При действительно сильном устойчивом ветре 2 м (6 футов 7 дюймов) — это примерно та высота, на которую может подняться песчаный поток, поскольку самые крупные песчинки вообще не поднимаются в воздух. Они переносятся ползком, катятся по дну пустыни или совершают короткие прыжки. [67]
Во время песчаной бури переносимые ветром частицы песка становятся электрически заряженными . Такие электрические поля , которые достигают размера до 80 кВ/м, могут вызывать искры и помехи в работе телекоммуникационного оборудования. Они также неприятны для людей и могут вызывать головные боли и тошноту. [67] Электрические поля возникают в результате столкновения частиц в воздухе и ударов сальтообразных песчинок, приземляющихся на землю. Механизм мало изучен, но частицы обычно имеют отрицательный заряд, когда их диаметр составляет менее 250 мкм, и положительный, когда они превышают 500 мкм. [70] [71]
Пустыни и полупустыни являются домом для экосистем с низкой или очень низкой биомассой и первичной продуктивностью в засушливом или полузасушливом климате. Они в основном встречаются в субтропических поясах высокого давления и крупных континентальных дождевых тенях . Первичная продуктивность зависит от низкой плотности мелких фотоавтотрофов , которые поддерживают редкую трофическую сеть . Рост растений ограничивается осадками , экстремальными температурами и иссушающими ветрами. Пустыни имеют сильную временную изменчивость в доступности ресурсов из-за общего количества годовых осадков и размера отдельных ливневых событий. Ресурсы часто являются эфемерными или эпизодическими, и это вызывает спорадические перемещения животных и динамику экосистемы «пульс и резерв» или «бум-спад». Эрозия и седиментация высоки из-за редкого растительного покрова и деятельности крупных млекопитающих и людей. Растения и животные в пустынях в основном адаптированы к экстремальному и длительному дефициту воды , но их репродуктивная фенология часто реагирует на короткие эпизоды избытка. Конкурентные взаимодействия слабы. [72]
Растения сталкиваются с серьезными проблемами в засушливых условиях. Проблемы, которые им необходимо решить, включают в себя получение достаточного количества воды, как избежать поедания и как размножаться. Фотосинтез является ключом к росту растений. Он может происходить только в течение дня, поскольку требуется энергия солнца, но в течение дня многие пустыни становятся очень жаркими. Открытие устьиц для впуска углекислого газа, необходимого для этого процесса, вызывает эвапотранспирацию , и сохранение воды является главным приоритетом для пустынной растительности. Некоторые растения решили эту проблему, приняв метаболизм толстянковых кислот , что позволяет им открывать устьица ночью, чтобы впустить CO2 , и закрывать их днем, [73] или используя фиксацию углерода C4 . [74]
Многие пустынные растения уменьшили размер своих листьев или вообще отказались от них. Кактусы присутствуют как в Северной, так и в Южной Америке с постгондванским происхождением. Род является пустынным специалистом, и у большинства видов листья были удалены, а хлорофилл перемещен в стволы, клеточная структура которых была изменена, чтобы позволить им хранить воду. Когда идет дождь, вода быстро впитывается неглубокими корнями и сохраняется, позволяя им выжить до следующего ливня, который может пройти через месяцы или годы. [75] Гигантские кактусы сагуаро пустыни Сонора образуют «леса», обеспечивая тень для других растений и места гнездования для пустынных птиц. Сагуаро растет медленно, но может жить до двухсот лет. Поверхность ствола сложена как гармошка , что позволяет ему расширяться, и крупный экземпляр может удерживать восемь тонн воды после хорошего ливня. [75]
Другие ксерофитные растения разработали похожие стратегии с помощью процесса, известного как конвергентная эволюция . [76] Они ограничивают потерю воды, уменьшая размер и количество устьиц, имея восковые покрытия и волосатые или крошечные листья. Некоторые из них листопадные, сбрасывая листья в самый сухой сезон, а другие скручивают листья, чтобы уменьшить транспирацию. Другие, такие как алоэ , хранят воду в сочных листьях или стеблях или в мясистых клубнях.
Растения пустыни максимизируют поглощение воды, имея неглубокие корни, которые широко разрастаются, или развивая длинные стержневые корни , которые достигают глубоких слоев горных пород для грунтовых вод. [77] Соляной куст в Австралии имеет сочные листья и выделяет кристаллы соли, что позволяет ему жить в засоленных районах. [77] [78] Как и у кактусов, у многих развились колючки, чтобы отпугивать животных, поедающих их. [75]
Некоторые пустынные растения производят семена, которые покоятся в почве, пока не пробудятся к росту под воздействием дождя. Что касается однолетних растений, то такие растения растут очень быстро и могут цвести и давать семена в течение нескольких недель, стремясь завершить свое развитие до того, как высохнет последний след воды. Для многолетних растений размножение, скорее всего, будет успешным, если семена прорастут в затененном месте, но не так близко к родительскому растению, чтобы конкурировать с ним. Некоторые семена не прорастут, пока их не развеют по земле пустыни, чтобы скарифицировать семенную оболочку. Семена мескитового дерева, которое растет в пустынях Америки, твердые и не прорастают даже при осторожной посадке. Когда они проходят через кишечник вилорога, они легко прорастают, а небольшая кучка влажного навоза обеспечивает отличное начало жизни вдали от родительского дерева. [75] Стебли и листья некоторых растений снижают скорость ветра, несущего песок, и защищают землю от эрозии. Даже небольшие грибы и микроскопические растительные организмы, обнаруженные на поверхности почвы (так называемая криптобиотическая почва ), могут быть важным звеном в предотвращении эрозии и обеспечении поддержки для других живых организмов. Холодные пустыни часто имеют высокую концентрацию соли в почве. Травы и низкие кустарники являются здесь доминирующей растительностью, а земля может быть покрыта лишайниками . Большинство кустарников имеют колючие листья и сбрасывают их в самое холодное время года. [79]
Животные, приспособленные к жизни в пустынях, называются ксероколями . Нет никаких доказательств того, что температура тела млекопитающих и птиц адаптируется к различным климатам, будь то сильная жара или холод. Фактически, за очень немногими исключениями, их базальная скорость метаболизма определяется размером тела, независимо от климата, в котором они живут. [80] Многие пустынные животные (и растения) демонстрируют особенно четкие эволюционные адаптации для сохранения воды или переносимости тепла и поэтому часто изучаются в сравнительной физиологии , экофизиологии и эволюционной физиологии . Одним из хорошо изученных примеров является специализация почек млекопитающих, показанная видами, населяющими пустыни. [81] Было выявлено много примеров конвергентной эволюции у пустынных организмов, в том числе между кактусами и молочайными , кенгуровыми крысами и тушканчиками , ящерицами Phrynosoma и молохами . [82]
Пустыни представляют собой очень сложную среду для животных. Им не только нужна еда и вода, но и нужно поддерживать температуру тела на приемлемом уровне. Во многих отношениях птицы способны делать это лучше всех из высших животных. Они могут перемещаться в районы с большей доступностью пищи, когда пустыня расцветает после местных осадков, и могут летать к далеким водопоям. В жарких пустынях планирующие птицы могут покинуть перегретое дно пустыни, используя термические потоки, чтобы парить в более прохладном воздухе на большой высоте. Чтобы сэкономить энергию, другие пустынные птицы бегают, а не летают. Кремовый бегунок грациозно порхает по земле на своих длинных ногах, периодически останавливаясь, чтобы схватить насекомых. Как и другие пустынные птицы, он хорошо маскируется своей окраской и может сливаться с ландшафтом, когда неподвижен. Рябок является экспертом в этом деле и гнездится на открытом дне пустыни в десятках километров (миль) от водопоя, который ему нужно посещать ежедневно. Некоторые мелкие дневные птицы встречаются в очень ограниченных местах, где их оперение соответствует цвету подстилающей поверхности. Пустынный жаворонок часто принимает пылевые ванны, что гарантирует соответствие его окружающей среде. [83]
Вода и углекислый газ являются конечными продуктами метаболизма при окислении жиров, белков и углеводов. [84] Окисление грамма углеводов производит 0,60 грамма воды; грамм белка производит 0,41 грамма воды; а грамм жира производит 1,07 грамма воды, [85] что позволяет ксероколам жить с небольшим или нулевым доступом к питьевой воде. [86] Например, кенгуровая крыса использует эту воду метаболизма и сохраняет воду как за счет низкой скорости основного обмена, так и за счет того, что остается под землей в дневную жару, [ 87] уменьшая потерю воды через кожу и дыхательную систему в состоянии покоя. [86] [88] Травоядные млекопитающие получают влагу из растений, которые они едят. Такие виды, как антилопа аддакс , [89] дик-дик , газель Гранта и орикс, делают это настолько эффективно, что им, по-видимому, никогда не нужно пить. [90] Верблюд — великолепный пример млекопитающего, приспособленного к жизни в пустыне. Он минимизирует потерю воды, вырабатывая концентрированную мочу и сухой навоз , и способен терять 40% веса тела за счет потери воды, не умирая от обезвоживания. [91] Хищники могут получать большую часть своей потребности в воде из жидкостей организма своей добычи. [92] Многие другие животные жаркой пустыни ведут ночной образ жизни , ища тень в течение дня или обитая под землей в норах. На глубине более 50 см (20 дюймов) они остаются на уровне от 30 до 32 °C (от 86 до 90 °F) независимо от внешней температуры. [92] Тушканчики , пустынные крысы , кенгуровые крысы и другие мелкие грызуны выходят из своих нор ночью, как и лисы, койоты, шакалы и змеи, которые охотятся на них. Кенгуру сохраняют прохладу, увеличивая частоту дыхания, тяжело дыша, потея и смачивая кожу передних ног слюной . [93] Млекопитающие, живущие в холодных пустынях, развили большую изоляцию за счет более теплого меха на теле и изолирующих слоев жира под кожей. У арктической ласки скорость метаболизма в два-три раза выше, чем можно было бы ожидать от животного такого размера. Птицы избежали проблемы потери тепла через ноги, не пытаясь поддерживать их при той же температуре, что и остальное тело, что является формой адаптивной изоляции. [80] Императорский пингвин имеет густое оперение, пушистый нижний слой, слой воздушной изоляции рядом с кожей и различные стратегии терморегуляции для поддержания температуры тела в одной из самых суровых сред на Земле. [94]
Будучи пойманными в холодные пустыни , рептилии не могут жить в холодных пустынях, но хорошо приспособлены к жарким. В жаркий день в Сахаре температура может подниматься до 50 °C (122 °F). Рептилии не могут выжить при такой температуре, а ящерицы будут изнемогать от жары при 45 °C (113 °F). У них мало приспособлений к жизни в пустыне, и они не могут охлаждаться, потея, поэтому они укрываются во время дневной жары. В первую часть ночи, когда земля излучает тепло, поглощенное в течение дня, они появляются и ищут добычу . Ящерицы и змеи являются наиболее многочисленными в засушливых регионах, и некоторые змеи выработали новый способ передвижения , который позволяет им двигаться боком и перемещаться по высоким песчаным дюнам. К ним относятся рогатая гадюка Африки и бокоплав из Северной Америки, эволюционно отличающиеся, но имеющие схожие поведенческие модели из-за конвергентной эволюции . Многие пустынные рептилии — засадные хищники , которые часто зарываются в песок, ожидая, когда добыча приблизится в пределах досягаемости. [95]
Амфибии могут показаться маловероятными обитателями пустыни из-за их потребности поддерживать кожу влажной и зависимости от воды для репродуктивных целей. На самом деле, несколько видов, которые встречаются в этой среде обитания, сделали несколько замечательных адаптаций. Большинство из них ведут роющий образ жизни, проводя жаркие сухие месяцы в спячке в глубоких норах. Там они несколько раз сбрасывают кожу и сохраняют ее остатки вокруг себя в качестве водонепроницаемого кокона для сохранения влаги. В пустыне Сонора лягушкообразная жаба проводит большую часть года в спячке в своей норе. Сильный дождь является пусковым механизмом для появления на свет, и первый самец, нашедший подходящий водоем, кричит, чтобы привлечь других. Откладываются яйца, и головастики быстро растут, поскольку они должны достичь метаморфоза до того, как вода испарится. По мере высыхания пустыни взрослые жабы снова закапываются. Молодь некоторое время остается на поверхности, питаясь и растя, но вскоре роет себе норы. Немногие доживают до взрослого возраста. [96] У лягушки , удерживающей воду в Австралии, схожий жизненный цикл, и она может впадать в спячку до пяти лет, если не идет дождь. [97] Пустынная дождевая лягушка из Намибии ведет ночной образ жизни и выживает благодаря влажным морским туманам , которые накатывают с Атлантики. [98]
Беспозвоночные, особенно членистоногие , успешно обосновались в пустыне. Мухи , жуки , муравьи , термиты , саранча , многоножки , скорпионы и пауки [99] имеют твердую кутикулу , непроницаемую для воды, и многие из них откладывают яйца под землей, а их детеныши развиваются вдали от экстремальных температур на поверхности. [100] Сахарский серебряный муравей ( Cataglyphis bombycina ) использует белок теплового шока новым способом и добывает корм на открытом воздухе во время коротких вылазок в жаркий день. [101] Длинноногий чернотелый жук в Намибии стоит на передних ногах и поднимает свой панцирь , чтобы поймать утренний туман в качестве конденсата, направляя воду в рот. [102] Некоторые членистоногие используют эфемерные лужи, которые образуются после дождя, и завершают свой жизненный цикл в течение нескольких дней. Креветки пустыни делают это, появляясь «чудесным образом» в новообразованных лужах, когда спящие икринки вылупляются. Другие, такие как артемии , креветки-феи и креветки-головастики , являются криптобиотическими и могут терять до 92% своего веса, восполняя водный баланс, как только идет дождь и их временные лужи снова появляются. [103]
Люди давно используют пустыни в качестве мест для проживания [104] , а в последнее время начали разрабатывать их для добычи полезных ископаемых [105] и получения энергии . [106] Пустыни играют важную роль в человеческой культуре , о них имеется обширная литература . [107] Пустыни могут поддерживать лишь ограниченную популяцию как людей , так и животных . [108]
Люди живут в пустынях на протяжении тысячелетий. Многие, такие как бушмены в Калахари , аборигены в Австралии и различные племена североамериканских индейцев , изначально были охотниками-собирателями . Они развили навыки изготовления и использования оружия, выслеживания животных, поиска воды, добычи съедобных растений и использования вещей, которые они находили в своей естественной среде обитания, для удовлетворения своих повседневных потребностей. Их самодостаточные навыки и знания передавались из поколения в поколение устно. [104] Другие культуры развили кочевой образ жизни как пастухи овец , коз , крупного рогатого скота , верблюдов, яков , лам или оленей . Они путешествовали по большим территориям со своими стадами, переходя на новые пастбища, поскольку сезонные и нерегулярные осадки способствовали росту новых растений. Они брали с собой свои палатки из ткани или шкур, накинутых на шесты, а их рацион включал молоко, кровь и иногда мясо. [109]
Пустынные кочевники также были торговцами. Сахара — очень большое пространство земли, простирающееся от Атлантического побережья до Египта. Были разработаны торговые пути, связывающие Сахель на юге с плодородным средиземноморским регионом на севере, и большое количество верблюдов использовалось для перевозки ценных товаров через внутреннюю часть пустыни. Туареги были торговцами, и перевозимые товары традиционно включали рабов , слоновую кость и золото, идущие на север, и соль, идущую на юг. Берберы , знающие регион, были наняты для руководства караванами между различными оазисами и колодцами . [110] Несколько миллионов рабов, возможно, были отправлены на север через Сахару между 8-м и 18-м веками. [111] Традиционные средства сухопутного транспорта пришли в упадок с появлением автомобилей, судов и воздушных перевозок, но караваны все еще ходят по маршрутам между Агадесом и Бильмой и между Тимбукту и Тауденни, перевозя соль из внутренних районов в общины на окраине пустыни. [112]
По краям пустынь, где выпадало больше осадков и условия были более подходящими, некоторые группы занялись выращиванием сельскохозяйственных культур. Это могло произойти, когда засуха привела к гибели стадных животных, заставив скотоводов обратиться к земледелию. При небольшом количестве ресурсов они зависели от погоды и, возможно, жили на грани выживания . Земля, которую они возделывали, сократила площадь, доступную для кочевых скотоводов, что привело к спорам из-за земли. Полузасушливые окраины пустыни имеют хрупкие почвы, которые подвержены риску эрозии при обнажении, как это произошло во время американской Пыльной бури в 1930-х годах. Травы, удерживавшие почву на месте, были распаханы, а серия засушливых лет привела к неурожаю, в то время как огромные пыльные бури сдули верхний слой почвы. Полмиллиона американцев были вынуждены покинуть свои земли в результате этой катастрофы. [113]
Аналогичный ущерб наносится сегодня полузасушливым районам, окаймляющим пустыни, и около двенадцати миллионов гектаров земли превращаются в пустыню каждый год. [114] Опустынивание вызывается такими факторами, как засуха, климатические изменения, обработка почвы в сельскохозяйственных целях, чрезмерный выпас скота и вырубка лесов. Растительность играет важную роль в определении состава почвы. Во многих средах скорость эрозии и стока резко возрастает с уменьшением растительного покрова. [115]
Пустыни содержат значительные минеральные ресурсы, иногда по всей поверхности, что придает им характерные цвета. Например, красный цвет многих песчаных пустынь происходит от латеритных минералов. [116] Геологические процессы в пустынном климате могут концентрировать минералы в ценные отложения. Выщелачивание грунтовыми водами может извлекать рудные минералы и повторно откладывать их, в соответствии с уровнем грунтовых вод , в концентрированной форме. [105] Аналогичным образом, испарение имеет тенденцию концентрировать минералы в пустынных озерах, создавая сухие озерные ложа или плейи, богатые минералами. Испарение может концентрировать минералы в виде различных эвапоритовых отложений, включая гипс , нитрат натрия , хлорид натрия и бораты . [105] Эвапориты находятся в пустыне Большого Бассейна в США , исторически эксплуатируемой «командами из 20 мулов», которые тянут тележки с бурой из Долины Смерти до ближайшей железной дороги . [105] Особенно богата минеральными солями пустыня Атакама в Чили, где с 1850 года добывают нитрат натрия для взрывчатых веществ и удобрений. [105] Другие полезные ископаемые пустыни — медь из Чили, Перу и Ирана , а также железо и уран из Австралии . Многие другие металлы, соли и коммерчески ценные виды горных пород, такие как пемза, добываются в пустынях по всему миру. [105]
Нефть и газ образуются на дне мелководных морей, когда микроорганизмы разлагаются в бескислородных условиях и позже покрываются осадком. Многие пустыни когда-то были местами мелководных морей, а другие имели подземные залежи углеводородов, перенесенные к ним движением тектонических плит . [117] Некоторые крупные нефтяные месторождения, такие как Гавар, находятся под песками Саудовской Аравии. [105] Геологи полагают, что другие нефтяные месторождения были образованы эоловыми процессами в древних пустынях, как это может быть в случае с некоторыми крупными американскими нефтяными месторождениями. [105]
Традиционные системы земледелия в пустыне давно существуют в Северной Африке, причем орошение является ключом к успеху в районе, где дефицит воды является ограничивающим фактором роста. Методы, которые можно использовать, включают капельное орошение , использование органических остатков или навоза в качестве удобрений и другие традиционные методы ведения сельского хозяйства. После того, как плодородие будет создано, дальнейшее производство сельскохозяйственных культур предохраняет почву от разрушения ветром и других форм эрозии. [118] Было обнаружено, что бактерии, способствующие росту растений, играют роль в повышении устойчивости растений к стрессовым условиям, и эти суспензии ризобактерий можно инокулировать в почву в непосредственной близости от растений. Исследование этих микробов показало, что земледелие в пустыне препятствует опустыниванию, создавая острова плодородия, позволяющие фермерам достигать более высоких урожаев, несмотря на неблагоприятные условия окружающей среды. [118] Полевые испытания в пустыне Сонора, в ходе которых корни различных видов деревьев подвергались воздействию ризобактерий и азотфиксирующей бактерии Azospirillum brasilense с целью восстановления деградировавших земель, оказались успешными лишь частично. [118]
Иудейская пустыня была обработана в 7 веке до н. э. во время железного века для снабжения фортов в пустыне продовольствием. [119] Коренные американцы на юго-западе Соединенных Штатов стали земледельцами около 600 года н. э., когда семена и технологии стали доступны из Мексики. Они использовали методы террасирования и выращивали сады рядом с выходами, во влажных районах у подножия дюн, около ручьев, обеспечивающих паводковое орошение, и в районах, орошаемых обширными специально построенными каналами. Племя хохокам построило более 500 миль (800 км) больших каналов и поддерживало их в рабочем состоянии на протяжении столетий, что является впечатляющим подвигом инженерного искусства. Они выращивали кукурузу, фасоль, кабачки и перец. [120]
Современным примером пустынного земледелия является Империал-Вэлли в Калифорнии, где высокие температуры и среднее количество осадков всего 3 дюйма (76 мм) в год. [121] Экономика в значительной степени основана на сельском хозяйстве, а земля орошается через сеть каналов и трубопроводов, полностью снабжаемых рекой Колорадо через Всеамериканский канал . Почва глубокая и плодородная, являясь частью поймы реки, и то, что в противном случае было бы пустыней, было преобразовано в один из самых продуктивных сельскохозяйственных регионов в Калифорнии. Другая вода из реки подается по трубам в городские общины, но все это происходит за счет реки, которая ниже мест добычи больше не имеет надземного потока в течение большей части года. Еще одной проблемой выращивания сельскохозяйственных культур таким образом является накопление солености в почве, вызванное испарением речной воды. [122] Озеленение пустыни остается стремлением и одно время рассматривалось как будущее средство увеличения производства продовольствия для растущего населения мира. Эта перспектива оказалась ложной, поскольку она не учитывала ущерб окружающей среде, причиненный в других местах отводом воды для орошения пустыни. [123]
Пустыни все чаще рассматриваются как источники солнечной энергии , отчасти из-за низкого количества облачного покрова. Многие солнечные электростанции были построены в пустыне Мохаве, такие как Solar Energy Generating Systems и Ivanpah Solar Power Facility . [124] Большие полосы этой пустыни покрыты зеркалами. [125]
Потенциал генерации солнечной энергии из пустыни Сахара огромен, самый высокий на планете. Профессор Дэвид Фейман из Университета Бен-Гуриона заявил, что в настоящее время существует технология, позволяющая обеспечить все мировые потребности в электроэнергии из 10% пустыни Сахара. [126] Desertec Industrial Initiative был консорциумом, который стремился инвестировать 560 миллиардов долларов в североафриканские солнечные и ветровые установки в течение следующих сорока лет для поставки электроэнергии в Европу по кабельным линиям, проходящим по дну Средиземного моря . Европейский интерес к пустыне Сахара обусловлен двумя ее аспектами: почти постоянным дневным солнцем и большим количеством неиспользуемой земли. Сахара получает больше солнечного света на акр, чем любая другая часть Европы. В пустыне Сахара также есть пустое пространство общей площадью в сотни квадратных миль, необходимое для размещения полей зеркал для солнечных электростанций. [127]
Пустыня Негев , Израиль , и прилегающие районы, включая долину Арава , получают много солнечного света и, как правило, не пригодны для возделывания . Это привело к строительству множества солнечных электростанций . [106] Дэвид Фейман предположил, что «гигантские» солнечные электростанции в Негеве могли бы обеспечить все потребности Израиля в электроэнергии. [126]
Арабы, вероятно, были первой организованной силой, которая вела успешные сражения в пустыне. Зная обратные маршруты и расположение оазисов, а также используя верблюдов, мусульманские арабские войска смогли успешно победить как римские, так и персидские силы в период с 600 по 700 гг. н.э. во время расширения Исламского халифата . [128]
Много столетий спустя обе мировые войны проходили в пустыне. В Первой мировой войне турки - османы участвовали в кампании с британской регулярной армией, которая охватывала Аравийский полуостров. Турки были побеждены британцами, которые имели поддержку нерегулярных арабских сил, которые пытались поднять восстание против турок в Хиджазе , прославившееся в книге Т. Э. Лоуренса « Семь столпов мудрости» . [129] [130]
Во время Второй мировой войны в итальянской Ливии началась кампания в Западной пустыне . Война в пустыне предоставляла тактикам большие возможности для использования больших открытых пространств без отвлечения на жертвы среди гражданского населения. Танки и бронетехника могли беспрепятственно преодолевать большие расстояния, а наземные мины устанавливались в большом количестве. Однако размер и суровость местности означали, что все припасы нужно было доставлять с больших расстояний. Победители в битве продвигались вперед, и их цепочка поставок обязательно становилась длиннее, в то время как побежденная армия могла отступать, перегруппировываться и пополнять запасы. По этим причинам линия фронта перемещалась вперед и назад на сотни километров, поскольку каждая сторона теряла и снова набирала обороты. [131] Ее самая восточная точка находилась в Эль-Аламейне в Египте , где союзники решительно разгромили силы Оси в 1942 году. [132]
Пустыня обычно рассматривается как бесплодный и пустой ландшафт. Писатели, режиссеры, философы, художники и критики изображали ее как место крайностей, метафору для чего угодно: от смерти, войны или религии до примитивного прошлого или безлюдного будущего. [133]
Существует обширная литература по теме пустынь. [107] Ранний исторический отчет принадлежит Марко Поло ( ок. 1254–1324 ), который путешествовал через Центральную Азию в Китай, пересекая множество пустынь в своем двадцатичетырехлетнем походе. [134] Некоторые отчеты дают яркие описания условий пустынь, хотя часто отчеты о путешествиях по пустыням переплетаются с размышлениями, как в случае с основным трудом Чарльза Монтегю Даути « Путешествия по Аравийской пустыне» (1888). [135] Антуан де Сент-Экзюпери описал и свои полеты, и пустыню в книге «Ветер, песок и звезды» , [136] а Гертруда Белл много путешествовала по Аравийской пустыне в начале 20-го века, став экспертом по этому вопросу, написав книги и консультируя британское правительство по вопросам взаимодействия с арабами. [137] Еще одной женщиной-исследователем была Фрейя Старк , которая путешествовала в одиночку по Ближнему Востоку, посетив Турцию, Аравию , Йемен , Сирию , Персию и Афганистан , написав более двадцати книг о своем опыте. [138] Немецкий натуралист Уве Джордж провел несколько лет, живя в пустынях, записав свой опыт и исследования в своей книге 1976 года « В пустынях этой Земли » . [139]
Американский поэт Роберт Фрост выразил свои мрачные мысли в стихотворении «Пустынные места» (1933), которое заканчивается строфой: «Они не могут напугать меня своими пустыми пространствами / Между звездами – на звездах, где нет человеческой расы. / Во мне есть нечто гораздо более близкое к дому / Чтобы напугать себя моими собственными пустынными местами». [140]
Среди святых, связанных с пустыней, есть Антоний Великий , также известный как «Антоний Пустынник». Папа Бенедикт XVI связал метафорическое существование «внутренних пустынь» с физическими и социальными пустынями в своей проповеди , посвященной его папству : «Внешние пустыни в мире растут, потому что внутренние пустыни стали такими огромными». [141]
Марс — единственная планета в Солнечной системе, помимо Земли, на которой были обнаружены пустыни. [142] Несмотря на низкое поверхностное атмосферное давление (всего 1/100 от земного), закономерности атмосферной циркуляции на Марсе сформировали море циркумполярного песка площадью более 5 миллионов км 2 (1,9 миллиона квадратных миль), что больше, чем большинство пустынь на Земле. Марсианские пустыни состоят из полумесяцев дюн на плоских участках вблизи постоянных полярных ледяных шапок на севере. Более мелкие поля дюн занимают дно многих кратеров, расположенных в полярных регионах Марса. [143] Исследование поверхности горных пород с помощью лазерного луча с марсохода Mars Exploration Rover показало поверхностную пленку, которая напоминает пустынный загар, обнаруженный на Земле, хотя это может быть просто поверхностная пыль. [144] Поверхность Титана , спутника Сатурна , также имеет пустынную поверхность с дюнными морями. [145]
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
