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 засушливо или полузасушливо . Сюда входит большая часть полярных регионов , где выпадает мало осадков и которые иногда называют полярными пустынями или «холодными пустынями». Пустыни можно классифицировать по количеству выпадающих осадков, преобладающей температуре, причинам опустынивания или их географическому положению. [1]
Пустыни образуются в результате процессов выветривания , поскольку большие перепады температур днем и ночью создают нагрузку на камни , которые в результате распадаются на куски. Хотя дожди в пустынях случаются редко, время от времени случаются ливни, которые могут привести к внезапным наводнениям. Дождь, падающий на горячие камни, может привести к их разрушению, а образовавшиеся фрагменты и щебень, разбросанные по пустыне, еще больше разрушаются ветром. Он собирает частицы песка и пыли, которые могут оставаться в воздухе в течение длительного времени, что иногда приводит к образованию песчаных или пыльных бурь . Переносимые ветром песчинки, ударяясь о любой твердый предмет на своем пути, могут истирать поверхность. Камни разглаживаются, а ветер сортирует песок в однородные отложения. Зерна в конечном итоге превращаются в ровные листы песка или накапливаются высоко в вздымающихся песчаных дюнах . Другие пустыни представляют собой плоские каменистые равнины , где весь мелкий материал снесен ветром, а поверхность состоит из мозаики гладких камней, часто образующих пустынные мостовые , и дальнейшая эрозия происходит незначительно. Другие особенности пустыни включают обнажения горных пород , обнаженную коренную породу и глину, отложившуюся когда-то проточной водой. Когда вода испаряется , могут образовываться временные озера и оставаться солончаки . Могут быть подземные источники воды в виде родников и просачиваний из водоносных горизонтов . Там, где они встречаются, могут возникнуть оазисы .
Растения и животные, живущие в пустыне, нуждаются в особых приспособлениях, чтобы выжить в суровых условиях. Растения, как правило, жесткие и жилистые, с маленькими листьями или без них, водостойкой кутикулой и часто шипами, которые отпугивают травоядных . Некоторые однолетние растения прорастают , цветут и погибают в течение нескольких недель после дождя, тогда как другие долгоживущие растения выживают годами и имеют глубокую корневую систему, способную использовать подземную влагу. Животным необходимо сохранять прохладу и находить достаточно еды и воды, чтобы выжить. Многие из них ведут ночной образ жизни и в жаркий день остаются в тени или под землей. Они, как правило, эффективно сохраняют воду, извлекая большую часть своих потребностей из пищи и концентрируя мочу . Некоторые животные остаются в состоянии покоя в течение длительного времени, готовые снова стать активными во время редких дождей. Затем они быстро размножаются при благоприятных условиях, прежде чем вернуться в состояние покоя.
На протяжении тысячелетий люди боролись за жизнь в пустынях и прилегающих к ним полузасушливых землях. Кочевники переселили свои стада и стада туда, где были доступны пастбища, а оазисы предоставили возможности для более оседлого образа жизни. Обработка полузасушливых регионов способствует эрозии почвы и является одной из причин усиления опустынивания. Земледелие в пустыне возможно с помощью орошения , а Имперская долина в Калифорнии является примером того, как ранее бесплодная земля может стать продуктивной за счет импорта воды из внешнего источника. Многие торговые пути были проложены через пустыни, особенно через Сахару , и традиционно использовались караванами верблюдов, везущими соль, золото, слоновую кость и другие товары. Большое количество рабов также было увезено на север через Сахару. Некоторая добыча полезных ископаемых также происходит в пустынях, и непрерывный солнечный свет дает возможность улавливать большое количество солнечной энергии .
Английская пустыня и ее романские родственники (включая итальянское и португальское Deserto , французское Desert и испанское desierto ) происходят от церковного латинского dēsertum (первоначально «заброшенное место»), причастия от dēserere , «покинуть». [2] Взаимосвязь между засушливостью и редкостью населения сложна и динамична и зависит от культуры, эпохи и технологий; таким образом, использование слова «пустыня» может вызвать путаницу. В английском языке до 20 века слово «пустыня» часто использовалось в значении «незаселенная территория» без конкретного упоминания засушливости ; [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 шекспировские «пустыни Богемии » ( «Зимняя сказка» ) в предыдущие века не обязательно подразумевали песок или засушливость; их внимание было сосредоточено на малочисленности населения. [5]
Пустыни занимают около трети поверхности суши Земли. [6] Низины могут представлять собой равнины, покрытые солью . Эоловые процессы являются важнейшими факторами формирования пустынных ландшафтов. Полярные пустыни (также называемые «холодными пустынями») имеют схожие характеристики, за исключением того, что основной формой осадков является снег, а не дождь. Антарктида — крупнейшая в мире холодная пустыня (состоящая примерно на 98% из континентального ледникового покрова и на 2% из бесплодных пород). Некоторые из бесплодных пород можно найти в так называемых Сухих долинах Антарктиды, где почти никогда не бывает снега, где могут быть покрытые коркой льда соленые озера , испарение которых гораздо больше, чем редкий снегопад, из-за сильных стоковых ветров , которые даже испаряются. лед.
Пустыни, как горячие, так и холодные, играют определенную роль в снижении температуры на Земле. Это связано с тем, что они отражают больше падающего света и их альбедо выше, чем у лесов или моря. [8]
Пустыня — это область суши, которая очень засушлива, поскольку выпадает небольшое количество осадков (обычно в виде дождя, но может быть снегом, туманом или туманом), часто мало покрыта растениями и в которой ручьи пересыхают. если только они не снабжаются водой из-за пределов территории. [9] В пустынях обычно выпадает менее 250 мм (10 дюймов) осадков в год. [9] Потенциальное суммарное испарение может быть большим, но (при отсутствии доступной воды) фактическое суммарное испарение может быть близко к нулю. [10] Полупустыни — это регионы, высота которых составляет от 250 до 500 мм (от 10 до 20 дюймов), и когда они покрыты травой, они известны как степи . [11] [6] Большинство пустынь на Земле , таких как пустыня Сахара , Большая австралийская пустыня и пустыня Большого Бассейна , встречаются на малых высотах . [12]
Одно из самых засушливых мест на Земле — пустыня Атакама . [13] [14] [15] [16] [17] Он практически лишен жизни, потому что он заблокирован от получения осадков горами Анд на востоке и Чилийским береговым хребтом на западе. Холодное течение Гумбольдта и антициклон Тихого океана необходимы для сохранения сухого климата Атакамы. Среднее количество осадков в чилийском регионе Антофагаста составляет всего 1 мм (0,039 дюйма) в год. На некоторых метеостанциях в Атакаме ни разу не было дождя. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что в Атакаме, возможно, не было значительных осадков с 1570 по 1971 год. Здесь настолько засушливо, что горы, достигающие высоты 6885 м (22 589 футов), полностью свободны от ледников , а в южной части от 25°ю.ш. 27 ° ю.ш., возможно, в четвертичном периоде не было ледников , хотя вечная мерзлота простирается до высоты 4400 м (14 400 футов) и продолжается 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 дождь выпадает в пустыне, что иногда случается, он часто бывает очень сильным. Об этом свидетельствует поверхность пустыни: по ее поверхности извиваются каналы сухих ручьев, известные как арройо или вади . Они могут испытывать внезапные наводнения , которые с удивительной быстротой превращаются в бушующие потоки после шторма, который может находиться на расстоянии многих километров. Большинство пустынь расположены в бассейнах без стока к морю, но некоторые из них пересекаются экзотическими реками, берущими начало в горных хребтах или других районах с высоким уровнем осадков за пределами их границ. Река Нил , Колорадо и Желтая река делают это, теряя большую часть своей воды в результате испарения, когда они проходят 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 растительный и животный мир. [20] Нубийский водоносный горизонт из песчаника под пустыней Сахара является крупнейшим известным скоплением ископаемой воды . « Великая рукотворная река» — это проект, запущенный ливийским лидером Муаммаром Каддафи с целью 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 располагалось озеро, в результате чего образовались мощные отложения песчано-глины. Колодцы роют для извлечения воды из пористого песчаника, лежащего под ними. [ нужна цитата ] В стенах каньонов могут возникать просачивания , а водоемы могут сохраняться в глубокой тени возле высохшего водотока внизу. [22]
Озера могут образовываться в бассейнах, где выпадает достаточное количество осадков или талой воды из ледников выше. Обычно они мелкие и соленые, и ветер, дующий над их поверхностью, может вызвать стресс, перемещая воду по близлежащим низменным участкам. Когда озера высыхают, они оставляют после себя корку или твердый налет . Эта область отложенной глины, ила или песка известна как плайя . В пустынях Северной Америки имеется более ста пляжей, многие из которых являются остатками 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 озер. Гладкие плоские поверхности пляжей использовались для попыток установления рекордов скорости транспортных средств в пустыне Блэк-Рок и гоночной трассе Бонневиль , а ВВС США используют Сухое озеро Роджерс в пустыне Мохаве в качестве взлетно-посадочных полос для самолетов и космических шаттлов . [20]
.jpg/1280px-The_World_Factbook_-_Algeria_-_Flickr_-_The_Central_Intelligence_Agency_(7).jpg)
Пустыни определялись и классифицировались по-разному, обычно с учетом общего количества осадков, количества дней, в которые они выпадают, температуры и влажности, а иногда и дополнительных факторов. [6] Например, в Финиксе, штат Аризона , выпадает менее 250 мм (9,8 дюйма) осадков в год, и он сразу же считается расположенным в пустыне из-за его растений, адаптированных к засушливости. На северном склоне хребта Брукс на Аляске также выпадает менее 250 мм (9,8 дюйма) осадков в год, и его часто классифицируют как холодную пустыню. [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 человеческого населения. [29]
Потенциальное суммарное испарение дополняет измерение осадков и дает научное определение пустыни, основанное на измерениях. Водный баланс территории можно рассчитать по формуле P — PE ± S , где P — осадки, PE — потенциальная скорость испарения, а S — объем поверхностного запаса воды. Эвапотранспирация – это совокупность потерь воды в результате испарения из атмосферы и в ходе жизненных процессов растений. Таким образом, потенциальная эвапотранспирация — это количество воды, которое может испариться в любом данном регионе. Например, в Тусоне, штат Аризона, выпадает около 300 мм (12 дюймов) дождя в год, однако около 2500 мм (98 дюймов) воды может испариться в течение года. [30] Другими словами, из региона может испариться примерно в восемь раз больше воды, чем на самом деле выпадает в виде дождя. Скорость эвапотранспирации в холодных регионах, таких как Аляска, намного ниже из-за отсутствия тепла, способствующего процессу испарения. [31]
Пустыни иногда классифицируют как «горячие» или «холодные», «полузасушливые» или «прибрежные». [29] К характеристикам жарких пустынь относятся высокие температуры летом; большее испарение, чем осадки, обычно усугубляемое высокими температурами, сильными ветрами и отсутствием облачности; значительная изменчивость выпадения осадков, их интенсивности и распределения; и низкая влажность. Зимние температуры значительно различаются в разных пустынях и часто связаны с расположением пустыни на континентальной суше и широтой. Суточные колебания температуры могут достигать 22 ° C (40 ° F) и более, при этом потери тепла из-за радиации в ночное время увеличиваются из-за ясного неба. [32]
Холодные пустыни, иногда называемые пустынями умеренного пояса, встречаются в более высоких широтах, чем жаркие, а засушливость вызвана сухостью воздуха. Некоторые холодные пустыни находятся далеко от океана, другие отделены от моря горными хребтами, и в обоих случаях в воздухе недостаточно влаги, чтобы вызвать большое количество осадков. Самая большая из этих пустынь находится в Центральной Азии. Другие встречаются на восточной стороне Скалистых гор , восточной стороне южных Анд и на юге Австралии. [11] Полярные пустыни представляют собой особый класс холодных пустынь. Воздух очень холодный и содержит мало влаги, поэтому осадков выпадает мало, а то, что выпадает, обычно снег, уносится часто сильным ветром и может образовывать метели, сугробы и дюны, подобные тем, которые возникают из-за пыли и песка в других пустынных регионах. В Антарктиде , например, годовое количество осадков составляет около 50 мм (2 дюйма) на центральном плато и примерно в десять раз больше на некоторых крупных полуостровах. [32]
Если судить только по осадкам, в гипераридных пустынях выпадает менее 25 мм (1 дюйм) осадков в год; у них нет годового сезонного цикла осадков, и они переживают двенадцатимесячные периоды без осадков вообще. [32] [33] Засушливые пустыни получают от 25 до 200 мм (1 и 8 дюймов) в год, а полузасушливые 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 жизнь растений и животных, которую можно поддерживать. Дожди, выпадающие в холодное время года, могут быть более эффективными для стимулирования роста растений, а определение границ пустынь и полузасушливых регионов, которые их окружают, только на основании осадков проблематично. [32]
Полузасушливая пустыня или степь — это версия засушливой пустыни с гораздо большим количеством осадков, растительности и более высокой влажностью. Эти регионы имеют полузасушливый климат и менее суровы, чем обычные пустыни. [34] Как и в засушливых пустынях, в полупустынях температура может сильно различаться. Они имеют некоторые характеристики настоящей пустыни и обычно расположены на границе пустынь и засушливых континентальных территорий. Обычно они получают от 250 до 500 мм осадков (от 9,8 до 19,7 дюйма), но это количество может варьироваться в зависимости от эвапотранспирации и питания почвы. Полупустыни можно найти в пустыне Табернас (и на некоторых территориях Испанского плато), в Сахеле , Евразийской степи , на большей части территории Центральной Азии , на западе США , на большей части Северной Мексики , в некоторых частях Южной Америки (особенно в Аргентине ) и Австралийская глубинка . [35] В климатической классификации Кеппена они обычно характеризуются 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 поднимаются апвеллинги холодной воды из глубин океана. Прохладные ветры, пересекающие эту воду, собирают мало влаги, а в прибрежных районах низкие температуры и очень мало осадков, причем основные осадки выпадают в виде тумана и росы. Диапазон температур в дневном и годовом масштабе относительно невелик: 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 Земли на три категории в зависимости от количества выпадающих осадков. В этой ныне широко принятой системе на чрезвычайно засушливых землях по крайней мере двенадцать месяцев подряд не бывает осадков, на засушливых землях годовое количество осадков составляет менее 250 мм (9,8 дюйма), а на полузасушливых землях среднее годовое количество осадков составляет от 250 до 500 мм (9,8 дюйма). и 19,7 дюймов). Как чрезвычайно засушливые, так и засушливые земли считаются пустынями, тогда как полузасушливые земли обычно называют степями , когда они представляют собой луга. [6]
Пустыни также классифицируются в зависимости от их географического положения и преобладающих погодных условий на пассатные, среднеширотные, дождевые, прибрежные, муссонные или полярные пустыни . [36] Пассатные пустыни встречаются по обе стороны от конской широты , от 30° до 35° северной и южной широты. Эти пояса связаны с субтропическим антициклоном и масштабным спуском сухого воздуха, движущегося с больших высот к полюсам. Пустыня Сахара относится к этому типу. [37] Пустыни средних широт встречаются между 30° и 50° северной и южной широты. В основном они находятся в районах, удаленных от моря, где большая часть влаги уже выпала в осадок от господствующих ветров. К ним относятся пустыни Тенгер и Сонора . [36] Муссонные пустыни похожи. Они встречаются в регионах, где наблюдается большая разница температур между морем и сушей. Влажный теплый воздух поднимается над сушей, откладывает содержание воды и циркулирует обратно в море. Дальше вглубь страны в районах выпадает очень мало осадков. Пустыня Тар возле границы Индии и Пакистана относится к этому типу. [36]
В некоторых частях мира пустыни создаются эффектом дождевой тени . Орографический подъем возникает, когда воздушные массы поднимаются и проходят над возвышенностями. При этом они остывают и теряют значительную часть влаги с осадками на наветренном склоне горного хребта . Когда они опускаются с подветренной стороны, они нагреваются, и их способность удерживать влагу увеличивается, поэтому возникает область с относительно небольшим количеством осадков. [38] Пустыня Такла-Макан является примером, лежащим в дождевой тени Гималаев и получающим менее 38 мм (1,5 дюйма) осадков в год. [39] Другие районы засушливы, поскольку находятся очень далеко от ближайших доступных источников влаги. [40]
Горные пустыни — это засушливые места, расположенные на очень большой высоте ; наиболее яркий пример находится к северу от Гималаев, в горах Куньлунь и на Тибетском нагорье . Многие места этой категории имеют высоту более 3000 м (9800 футов), а термический режим может быть гемибореальным . Своей глубокой засушливостью эти места (среднегодовое количество осадков часто составляет менее 40 мм или 1,5 дюйма) обязаны нахождению очень далеко от ближайших доступных источников влаги и часто находятся с подветренной стороны горных хребтов. В горных пустынях обычно холодно, или может быть очень жарко днем и очень холодно ночью, как это верно для северо-восточных склонов горы Килиманджаро . [41]
Полярные пустыни, такие как Сухие долины Мак-Мердо, остаются свободными ото льда из-за сухих стоковых ветров , дующих вниз с окружающих гор. [42] Бывшие пустынные территории, которые в настоящее время находятся в незасушливых средах, такие как Сандхиллс в Небраске , известны как палеопустыни. [36] В системе классификации климата Кеппена пустыни классифицируются как BWh (жаркая пустыня) или BWk (умеренная пустыня). В системе классификации климата Торнтвейта пустыни классифицируются как засушливый мегатермальный климат. [43] [44]
Полярные пустыни – это разновидность холодной пустыни . Хотя они и не испытывают недостатка в воде, имея постоянный снежно-ледяной покров, это объясняется лишь незначительной скоростью испарения и малым количеством осадков.
Сухие долины Мак-Мердо в Антарктиде, в которых отсутствует вода (будь то дождь, лед или снег), что очень похоже на неполярную пустыню и даже имеют такие особенности пустыни, как гиперсоленые озера и прерывистые потоки, которые напоминают (за исключением того, что их поверхность замерзает) горячие или холодные пустыни из-за крайней засушливости и отсутствия каких-либо осадков. Сильные ветры, а не сезонная жара, высушивают эти почти безжизненные территории.
Концепция «биологической пустыни» дает новое определение понятию пустыни, лишенной характеристик засушливости, не лишенной воды, но лишенной жизни. Такими местами могут быть так называемые «океанские пустыни», которые в основном находятся в центрах круговоротов , а также гипоксические или бескислородные воды, такие как мертвые зоны . [45] [46] [47]
Пустыни обычно имеют большой суточный и сезонный диапазон температур, при этом высокие дневные температуры резко падают ночью. Суточный диапазон может составлять от 20 до 30 ° C (от 36 до 54 ° F), а поверхность камня испытывает еще большую разницу температур . [48] Днем небо обычно ясное, и большая часть солнечного излучения достигает земли, но как только солнце садится, пустыня быстро охлаждается, излучая тепло в космос. В жарких пустынях температура днем может превышать 45 ° C (113 ° F) летом и опускаться ниже точки замерзания ночью зимой. [49]
Столь большие перепады температур оказывают разрушительное воздействие на обнаженные скальные поверхности. Повторяющиеся колебания создают нагрузку на обнаженные скалы, а склоны гор трескаются и разрушаются. Фрагментированные пласты скатываются в долины, где продолжают распадаться на куски под неумолимым солнцем днем и холодом ночью. Последующие пласты подвергаются дальнейшему выветриванию. Ослабление внутреннего давления, накопившегося в камнях, находившихся под землей в течение многих эпох, может привести к их разрушению. [50] Расслаивание также происходит, когда внешние поверхности камней откалываются на плоские хлопья. Считается, что это вызвано напряжениями, оказываемыми на породу в результате повторяющихся тепловых расширений и сжатий, что вызывает разрушение параллельно исходной поверхности. [48] Процессы химического выветривания, вероятно, играют более важную роль в пустынях, чем считалось ранее. Необходимая влага может присутствовать в виде росы или тумана. Грунтовые воды могут быть вытянуты на поверхность в результате испарения, а образование кристаллов соли может привести к вытеснению частиц породы в виде песка или дезинтеграции породы в результате отслаивания. Таким образом иногда у подножия скал образуются неглубокие пещеры. [48]
По мере распада пустынных гор возникают большие площади разрушенных камней и щебня. Процесс продолжается, и конечными продуктами являются либо пыль, либо песок. Пыль образуется из затвердевшей глины или вулканических отложений, тогда как песок образуется в результате дробления более твердых гранитов , известняка и песчаника . [51] Существует определенный критический размер (около 0,5 мм), ниже которого не происходит дальнейшего температурного выветривания горных пород, и это обеспечивает минимальный размер зерен песка. [52]
По мере того как горы разрушаются, образуется все больше и больше песка. При высокой скорости ветра песчинки поднимаются с поверхности и уносятся ветром — процесс, известный как сальтация . Вращающиеся частицы в воздухе действуют как пескоструйный механизм, который измельчает твердые объекты на своем пути, поскольку кинетическая энергия ветра передается земле. [53] Песок в конечном итоге откладывается на ровных участках, известных как песчаные поля или песчаные моря, или скапливается в дюнах. [54]
Многие люди думают о пустынях как о обширных участках вздымающихся песчаных дюн, потому что именно такими их часто изображают по телевидению и в фильмах, [55] но пустыни не всегда выглядят так. [56] Во всем мире около 20% пустынь состоит из песка: от 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 виде песчаных пластов или обширных участков дюн . [20]
Песчаный покров представляет собой почти ровное, твердое пространство частично консолидированных частиц в слое толщиной от нескольких сантиметров до нескольких метров. Структура пластины состоит из тонких горизонтальных слоев крупного ила и песка от очень мелкого до среднего, разделенных слоями крупного песка и мелкого гравия толщиной в одно зерно. Эти более крупные частицы закрепляют другие частицы на месте, а также могут быть упакованы вместе на поверхности, образуя миниатюрную пустынную мостовую. [57] Когда скорость ветра превышает 24 км/ч (15 миль в час), на песчаном слое образуется небольшая рябь. Они формируются перпендикулярно направлению ветра и постепенно перемещаются по поверхности по мере того, как ветер продолжает дуть. Расстояние между их гребнями соответствует средней длине прыжков частиц при сальтации. Рябь кратковременна, и изменение направления ветра приводит к ее реорганизации. [58]
Песчаные дюны – это скопления перенесенного ветром песка, сложенного в насыпи или гребни. Они образуются с подветренной стороны от обильных источников сухого рыхлого песка и возникают, когда топографические и климатические условия приводят к осаждению переносимых по воздуху частиц. При дуновении ветра на наветренной стороне дюны происходят скачки и сползание, а отдельные песчинки движутся вверх. Достигнув гребня, они скатываются вниз по дальней стороне. Наветренный склон обычно имеет уклон от 10° до 20°, а подветренный склон составляет около 32°, угол, под которым будет скользить рыхлый сухой песок. Поскольку происходит это вызванное ветром движение песчинок, дюна медленно перемещается по поверхности земли. [59] Дюны иногда одиночные, но чаще всего они группируются в дюнные поля. Когда они обширны, их называют песчаными морями или эргами . [60]
Форма дюны зависит от характеристик преобладающего ветра. Барханные дюны образуются в результате сильных ветров, дующих по ровной поверхности, и имеют форму полумесяца с вогнутой стороной, обращенной к ветру. Когда есть два направления, с которых регулярно дуют ветры, может образоваться серия длинных линейных дюн, известных как дюны Сейф . Они также возникают параллельно с сильным ветром, дующим в одном направлении. Поперечные дюны расположены под прямым углом к преобладающему направлению ветра. Звездные дюны образуются под воздействием переменных ветров и имеют несколько гребней и поверхностей скольжения, 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 песчаные насыпи без оползней — это редкие куполообразные дюны, встречающиеся на подветренных краях песчаных морей. [60]
В пустынях, где большое количество известняковых гор окружает закрытый бассейн , например, в национальном парке Уайт-Сэндс на юге центральной части Нью-Мексико , периодические ливневые стоки переносят растворенный известняк и гипс в низменную поддон внутри бассейна, где вода испаряется, откладывая гипс и образуя кристаллы, известные как селенит . Кристаллы, оставшиеся в результате этого процесса, размываются ветром и откладываются в виде огромных полей белых дюн, напоминающих заснеженные пейзажи. 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. [61]
Большая часть поверхности пустынь мира состоит из плоских, покрытых камнями равнин, на которых преобладает ветровая эрозия. При « эоловой дефляции » ветер постоянно уносит мелкозернистый материал, который превращается в переносимый ветром песок. При этом обнажается более крупнозернистый материал, в основном галька с некоторыми более крупными камнями или булыжником , [54] [20] оставляя пустынную мостовую , участок земли, покрытый плотно упакованными гладкими камнями, образующими мозаичную мозаику. Существуют разные теории относительно того, как именно формируется тротуар. Может быть, после того, как песок и пыль сдуются ветром, камни сами встанут на место; с другой стороны, камни, ранее находившиеся под землей, могут каким-то образом выйти на поверхность. После образования дорожного покрытия дальнейшая эрозия происходит очень незначительно, и почва становится устойчивой. Испарение выводит влагу на поверхность за счет капиллярного действия, и соли кальция могут осаждаться, связывая частицы вместе, образуя пустынный конгломерат . [62] Со временем бактерии, живущие на поверхности камней, накапливают пленку из минералов и частиц глины, образуя блестящее коричневое покрытие, известное как пустынный лак . [63]
Другие непесчаные пустыни состоят из обнаженных обнажений коренных пород , сухих почв или аридизолей , а также различных форм рельефа, на которые влияет текущая вода , таких как аллювиальные конусы , раковины или пляжи , временные или постоянные озера и оазисы. [20] Хамада — это тип пустынного ландшафта, состоящий из высокого скалистого плато, откуда песок был удален эоловыми процессами . Другие формы рельефа включают равнины, в основном покрытые гравием и угловатыми валунами, более мелкие частицы которых были унесены ветром. Их называют «рег» в западной Сахаре, «серир» в восточной Сахаре, «тарабарщины» в Австралии и «сай» в Центральной Азии. [64] Плато Тассили в Алжире представляет собой мешанину обнажений эродированного песчаника , каньонов , блоков, вершин , трещин , плит и оврагов . В некоторых местах ветер проделал отверстия или арки, а в других создал грибообразные столбы, у основания уже, чем наверху. [65] На плато Колорадо именно вода была преобладающей силой эрозии. 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 пласты возрастом более двух миллиардов лет. [66]
Песчаные и пыльные бури — это природные явления, возникающие в засушливых регионах, где земля не защищена растительным покровом. Пылевые бури обычно начинаются на окраинах пустынь, а не в самих пустынях, где более мелкие материалы уже были унесены ветром. Когда начинает дуть устойчивый ветер, мелкие частицы, лежащие на открытой земле, начинают вибрировать. При большей скорости ветра некоторые частицы поднимаются в воздушный поток. Приземляясь, они сталкиваются с другими частицами, которые, в свою очередь, могут взлететь в воздух, запуская цепную реакцию . После выброса эти частицы движутся одним из трех возможных способов, в зависимости от их размера, формы и плотности; зависание , скачок или ползучесть. Суспензия возможна 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 ухудшают видимость и могут оставаться в атмосфере целыми днями, переносясь пассатами на расстояния до 6000 км (3700 миль). [67] Более плотные облака пыли могут образовываться при более сильном ветре, перемещающемся по земле с вздымающейся передней кромкой. Солнечный свет может исчезнуть, и на уровне земли может стать темно, как ночь. [68] В ходе исследования пыльной бури в Китае в 2001 году было подсчитано, что в нее было вовлечено 6,5 миллионов тонн пыли, покрывающей площадь в 134 000 000 км 2 (52 000 000 квадратных миль). Средний размер частиц составлял 1,44 мкм. [69] Гораздо меньший масштаб и кратковременное явление может произойти в спокойных условиях, когда горячий воздух у земли быстро поднимается через небольшой карман более холодного воздуха с низким давлением над землей, образуя кружащийся столб частиц, пылевой дьявол . [70]
Песчаные бури случаются гораздо реже, чем пыльные бури. Им часто предшествуют сильные пыльные бури, и они возникают, когда скорость ветра увеличивается до такой степени, что может поднимать более тяжелые частицы. Эти песчинки диаметром примерно до 0,5 мм (0,020 дюйма) подбрасываются в воздух, но вскоре падают обратно на землю, выбрасывая при этом другие частицы. Их вес не позволяет им долго находиться в воздухе, и большинство из них преодолевают расстояние всего в несколько метров (ярдов). Песок струится над поверхностью земли, как жидкость, часто поднимаясь на высоту около 30 см (12 дюймов). [67] При действительно сильном устойчивом ударе высота 2 м (6 футов 7 дюймов) — это примерно максимальная высота, на которую может подняться поток песка, поскольку самые крупные песчинки вообще не поднимаются в воздух. Они передвигаются ползком, катаясь по пустыне или совершая короткие прыжки. [68]
Во время песчаной бури переносимые ветром частицы песка приобретают электрический заряд . Такие электрические поля , размер которых достигает 80 кВ/м, могут вызывать искры и создавать помехи в телекоммуникационном оборудовании. Они также неприятны для человека и могут вызывать головные боли и тошноту. [68] Электрические поля возникают в результате столкновения частиц в воздухе и ударов сальтирующих песчинок, падающих на землю. Механизм малопонятен, но частицы обычно имеют отрицательный заряд, когда их диаметр меньше 250 мкм, и положительный, когда их диаметр превышает 500 мкм. [71] [72]
Пустыни и полупустыни являются домом для экосистем с низкой или очень низкой биомассой и первичной продуктивностью в засушливом или полузасушливом климате. В основном они встречаются в субтропических поясах высокого давления и в крупных континентальных дождевых тенях . Первичная продуктивность зависит от низкой плотности мелких фотоавтотрофов , которые поддерживают разреженную трофическую сеть . Рост растений ограничивается осадками , экстремальными температурами и иссушающими ветрами. В пустынях наблюдается сильная временная изменчивость доступности ресурсов из-за общего количества годовых осадков и размера отдельных осадков. Ресурсы часто носят эфемерный или эпизодический характер, и это вызывает спорадические перемещения животных и динамику экосистемы «пульс и резерв» или «бум-спад». Эрозия и седиментация высоки из-за скудного растительного покрова и деятельности крупных млекопитающих и людей. Растения и животные пустынь в основном адаптированы к экстремальному и продолжительному дефициту воды , но их репродуктивная фенология часто реагирует на короткие эпизоды избытка воды. Конкурентные взаимодействия слабы. [73]
Растения сталкиваются с серьезными проблемами в засушливых условиях. Проблемы, которые им необходимо решить, включают в себя: как получить достаточно воды, как не быть съеденными и как размножаться. Фотосинтез является ключом к росту растений. Это может происходить только днем, поскольку требуется энергия Солнца, но в течение дня во многих пустынях становится очень жарко. Открытие устьиц для поступления углекислого газа , необходимого для этого процесса, вызывает эвапотранспирацию , а сохранение воды является главным приоритетом для пустынной растительности. Некоторые растения решили эту проблему, приняв метаболизм толстянковой кислоты , позволив им открывать устьица ночью, чтобы позволить CO 2 проникнуть, и закрывать их в течение дня [74] или используя фиксацию углерода C4 . [75]
Многие пустынные растения уменьшили размер своих листьев или вообще отказались от них. Кактусы присутствуют как в Северной, так и в Южной Америке и имеют постгондванское происхождение. Этот род является специалистом по пустыням, и у большинства видов от листьев отказались, а хлорофилл переместился в стволы, клеточная структура которых была изменена, чтобы позволить им хранить воду. Когда выпадает дождь, вода быстро впитывается неглубокими корнями и удерживается, позволяя им выжить до следующего ливня, который может пройти через несколько месяцев или лет. [76] Гигантские кактусы сагуаро пустыни Сонора образуют «леса», обеспечивая тень для других растений и места гнездования пустынных птиц. Сагуаро растет медленно, но может жить до двухсот лет. Поверхность ствола сложена гармошкой , что позволяет ему расширяться, а крупный экземпляр после хорошего ливня может вместить восемь тонн воды. [76]
Другие ксерофитные растения развили сходные стратегии в результате процесса, известного как конвергентная эволюция . [77] Они ограничивают потерю воды за счет уменьшения размера и количества устьиц, наличия воскового налета и волосатых или крошечных листьев. Некоторые из них являются листопадными и сбрасывают листья в самый засушливый сезон, а другие скручивают листья, чтобы уменьшить транспирацию. Другие, такие как алоэ , хранят воду в сочных листьях или стеблях или в мясистых клубнях.
Пустынные растения максимизируют поглощение воды за счет неглубоких корней, которые широко распространяются, или за счет развития длинных стержневых корней , которые достигают глубоких слоев скал в поисках грунтовой воды. [78] Солончак в Австралии имеет сочные листья и выделяет кристаллы соли, что позволяет ему жить в засоленных районах. [78] [79] Как и у кактусов, у многих из них есть шипы, которые помогают отпугивать животных. [76]
Некоторые пустынные растения производят семена, которые дремлют в почве, пока не начнут расти под воздействием дождя. Однолетние растения растут очень быстро и могут зацвести и заложить семена в течение нескольких недель, стремясь завершить свое развитие до того , как высохнут последние остатки воды. У многолетних растений размножение будет более успешным, если семя прорастет в затененном месте, но не настолько близко к материнскому растению, чтобы конкурировать с ним. Некоторые семена не прорастут, пока их не разбросают по пустыне, чтобы скарифицировать семенную оболочку. Семя мескитового дерева , растущего в пустынях Америки, твердое и не дает прорастания даже при осторожной посадке. Пройдя через кишечник вилорога, он легко прорастает, и небольшая кучка влажного навоза обеспечивает отличное начало жизни вдали от родительского дерева. [76] Стебли и листья некоторых растений снижают поверхностную скорость ветров, несущих песок, и защищают почву от эрозии. Даже небольшие грибы и микроскопические растительные организмы, обнаруженные на поверхности почвы (так называемая криптобиотическая почва ), могут быть жизненно важным звеном в предотвращении эрозии и обеспечении поддержки другим живым организмам. Холодные пустыни часто имеют высокую концентрацию соли в почве. Преобладающей растительностью здесь являются травы и невысокие кустарники, а земля может быть покрыта лишайниками . Большинство кустарников имеют колючие листья и сбрасывают их в самое холодное время года. [80]
Животные, приспособленные к жизни в пустынях, называются ксероколами . Нет никаких доказательств того, что температура тела млекопитающих и птиц адаптируется к различным климатическим условиям, будь то сильная жара или холод. Фактически, за очень немногими исключениями, скорость их основного обмена определяется размером тела, независимо от климата, в котором они живут. [81] Многие пустынные животные (и растения) демонстрируют особенно четкую эволюционную адаптацию к сохранению воды или устойчивости к жаре, поэтому их часто изучают в сравнительной физиологии , экофизиологии и эволюционной физиологии . Одним из хорошо изученных примеров является специализация почек млекопитающих, наблюдаемая у видов, обитающих в пустынях. [82] Многие примеры конвергентной эволюции были выявлены у пустынных организмов, в том числе между кактусами и молочайами , кенгуровыми крысами и тушканчиками , ящерицами Phrynosoma и Moloch . [83]
Пустыни представляют собой очень сложную среду для животных. Им не только необходимы еда и вода, но им также необходимо поддерживать температуру тела на приемлемом уровне. Во многих отношениях птицы способны на это лучше всех высших животных. Они могут перемещаться в районы с большей доступностью пищи, поскольку пустыня цветет после местных дождей, и могут улетать к далеким водоемам. В жарких пустынях планирующие птицы могут выбраться из перегретой земли пустыни, используя потоки тепла и паря в более прохладном воздухе на большой высоте. Чтобы сохранить энергию, другие птицы пустыни скорее бегут, чем летают. Скакун кремового окраса изящно порхает по земле на своих длинных ногах, периодически останавливаясь, чтобы схватить насекомых. Как и другие пустынные птицы, он хорошо замаскирован своей окраской и в неподвижном состоянии может сливаться с ландшафтом. Рябок является экспертом в этом и гнездится на открытой поверхности пустыни в десятках километров (милях) от водоема, который ему необходимо 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 его соответствие окружающей среде. [84]
Вода и углекислый газ являются конечными продуктами метаболизма окисления жиров, белков и углеводов. [85] При окислении грамма углеводов образуется 0,60 грамма воды; грамм белка производит 0,41 грамм воды; а грамм жира производит 1,07 грамма воды, [86] что позволяет ксерокольам жить практически без доступа к питьевой воде. [87] Крыса -кенгуру, например, использует эту воду для метаболизма и сохраняет воду как за счет низкой скорости основного обмена, так и за счет того, что остается под землей в дневную жару, [88] уменьшая потерю воды через кожу и дыхательную систему. когда в покое. [87] [89] Травоядные млекопитающие получают влагу из растений, которые они едят. Такие виды, как антилопа аддакс , [90] дик-дик , газель Гранта и орикс , настолько эффективны в этом, что им, по-видимому, никогда не нужно пить. [91] Верблюд — превосходный пример млекопитающего, приспособленного к жизни в пустыне. Он сводит к минимуму потерю воды, производя концентрированную мочу и сухой навоз , и способен терять 40% веса своего тела за счет потери воды, не умирая от обезвоживания. [92] Плотоядные животные могут получить большую часть своей потребности в воде из жидкостей организма своей добычи. [93] Многие другие животные жарких пустынь ведут ночной образ жизни , днем ищут тень или обитают 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. [93] Тушканчики , пустынные крысы , кенгуровые крысы и другие мелкие грызуны выходят из своих нор ночью, а также лисы, койоты, шакалы и змеи, которые охотятся на них. Кенгуру сохраняют прохладу за счет увеличения частоты дыхания, тяжелого дыхания, потоотделения и смачивания кожи передних ног слюной . [94] Млекопитающие, живущие в холодных пустынях, обладают большей изоляцией благодаря более теплому меху на теле и изолирующим слоям жира под кожей. У полярной 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 в них ту же температуру, что и остальные части тела, что является формой адаптивной изоляции. [81] Императорский пингвин Имеет плотное оперение, пуховый нижний слой, воздушный изоляционный слой рядом с кожей и различные стратегии терморегуляции, позволяющие поддерживать температуру тела в одной из самых суровых сред на Земле. [95]
Будучи эктотермными животными , рептилии не способны жить в холодных пустынях, но хорошо приспособлены к жарким. В жаркий день в Сахаре температура может подняться до 50 °C (122 °F). Рептилии не могут выжить при такой температуре, а ящерицы теряют сознание от жары при температуре 45 °C (113 °F). У них мало приспособлений к жизни в пустыне, и они не могут охладиться потоотделением, поэтому они укрываются в дневную жару. В первой половине ночи, когда земля излучает тепло, поглощенное за день, они выходят на поверхность и ищут добычу . Ящерицы и змеи наиболее многочисленны в засушливых регионах, и некоторые змеи разработали новый метод передвижения , который позволяет им двигаться вбок и перемещаться по высоким песчаным дюнам. К ним относятся рогатая гадюка из Африки и сайдвиндер из Северной Америки, которые эволюционно различны, но имеют схожие модели поведения из-за конвергентной эволюции . Многие пустынные рептилии охотятся из засад и часто зарываются в песок, ожидая, пока добыча окажется в пределах досягаемости. [96]
Земноводные могут показаться маловероятными обитателями пустыни из-за их потребности сохранять кожу влажной и зависимости от воды в репродуктивных целях. Фактически, те немногие виды, которые обитают в этой среде обитания, претерпели некоторые замечательные изменения. Большинство из них ведут роющий образ жизни и проводят жаркие засушливые месяцы в глубоких норах. Находясь там, они несколько раз сбрасывают кожу и сохраняют ее остатки вокруг себя в виде водонепроницаемого кокона , удерживающего влагу. В пустыне Сонора чесночница Коуча большую часть года проводит в спячке в своей норе. Сильный дождь является толчком к вылету, и первый самец, нашедший подходящий бассейн, звонит, чтобы привлечь других. Яйца откладываются, и головастики быстро растут, поскольку они должны достичь метаморфоза до того, как вода испарится. По мере высыхания пустыни взрослые жабы перезакапывают себя. Молодь некоторое время остается на поверхности, питаясь и растет, но вскоре роет себе норы. Лишь немногие доживают до взрослой жизни. [97] Водоудерживающая лягушка в Австралии имеет аналогичный жизненный цикл и может находиться в состоянии спячки до пяти лет, если не выпадает дождь. [98] Пустынная дождевая лягушка Намибии ведет ночной образ жизни и выживает благодаря влажным морским туманам , которые приходят из Атлантики. [99]
Беспозвоночные, особенно членистоногие , успешно обосновались в пустыне. Мухи , жуки , муравьи , термиты , саранча , многоножки , скорпионы и пауки [100] имеют твердую кутикулу , непроницаемую для воды, и многие из них откладывают яйца под землей, а их потомство развивается вдали от экстремальных температур на поверхности. [101] Сахарский серебряный муравей ( Cataglyphis Bombycina ) использует белок теплового шока новым способом и добывает пищу на открытом воздухе во время коротких набегов в жаркий день. [102] Длинноногий чернотелый жук в Намибии стоит на передних ногах и поднимает панцирь , чтобы поймать утренний туман в виде конденсата, направляя воду себе в рот. [103] Некоторые членистоногие используют эфемерные лужи, образующиеся после дождя, и завершают свой жизненный цикл в считанные дни. Пустынная креветка делает это, «чудесным образом» появляясь в вновь образовавшихся лужах, когда вылупляются спящие яйца. Другие, такие как артемии , креветки-фейи и креветки-головастики , являются криптобиотиками и могут терять до 92% своего веса, регидратируясь, как только идет дождь и их временные лужи снова появляются. [104]
Люди уже давно используют пустыни как место для жизни [105] , а в последнее время начали использовать их для добычи полезных ископаемых [106] и получения энергии . [107] Пустыни играют значительную роль в человеческой культуре, о чем имеется обширная литература . [108] Пустыни могут поддерживать лишь ограниченную популяцию людей и животных . [109]
Люди жили в пустынях на протяжении тысячелетий. Многие из них, такие как бушмены в Калахари , аборигены в Австралии и различные племена североамериканских индейцев , изначально были охотниками-собирателями . Они развили навыки изготовления и применения оружия, выслеживания животных, поиска воды, сбора съедобных растений и использования вещей, которые они нашли в естественной среде обитания, для удовлетворения своих повседневных нужд. Их самостоятельные навыки и знания передавались из поколения в поколение из уст в уста. [105] Другие культуры разработали кочевой образ жизни как пастухи овец , коз , крупного рогатого скота , верблюдов, яков , лам или оленей . Они путешествовали со своими стадами по большим территориям, переходя на новые пастбища, поскольку сезонные и нерегулярные осадки способствовали росту новых растений. Они брали с собой свои палатки из ткани или шкур, накинутые на шесты, и в их рацион входили молоко, кровь, а иногда и мясо. [110]
Кочевники пустыни были также торговцами. Сахара — это очень большая территория, простирающаяся от побережья Атлантического океана до Египта. Были разработаны торговые пути , связывающие Сахель на юге с плодородным регионом Средиземноморья на севере, и большое количество верблюдов использовалось для перевозки ценных товаров через пустыню. Туареги были торговцами, и перевозимые товары традиционно включали рабов , слоновую кость и золото , идущие на север, и соль, идущую на юг. Берберы , знающие местность, нанимались для проводки караванов между различными оазисами и колодцами . [111] В период между 8 и 18 веками, возможно, несколько миллионов рабов были увезены на север через Сахару. [112] Традиционные средства наземного транспорта пришли в упадок с появлением автотранспорта, судоходства и авиаперевозок, но караваны по-прежнему ходят по маршрутам между Агадесом и Билмой и между Тимбукту и Тауденни , перевозя соль из внутренних районов в поселения на окраине пустыни. [113]
На окраинах пустынь, где выпадало больше осадков и были более подходящие условия, некоторые группы населения занялись выращиванием сельскохозяйственных культур. Это могло произойти, когда засуха привела к гибели стадных животных, вынудив пастухов заняться земледелием. При незначительном вмешательстве они оказались во власти погоды и, возможно, жили на уровне прожиточного минимума . Земля, которую они обрабатывали, уменьшала площадь, доступную кочевникам-скотоводам, что вызывало споры по поводу земли. Полузасушливые окраины пустыни имеют хрупкие почвы, которые подвергаются риску эрозии при обнажении, как это произошло в Американском Пыльном котле в 1930-х годах. Травы, удерживающие почву на месте, были вспаханы, и серия засушливых лет привела к неурожаю, а огромные пыльные бури сдули верхний слой почвы. Полмиллиона американцев были вынуждены покинуть свою землю в результате этой катастрофы. [114]
Аналогичный ущерб наносится сегодня полузасушливым районам, окружающим пустыни, и каждый год около двенадцати миллионов гектаров земли превращаются в пустыню. [115] Опустынивание вызвано такими факторами, как засуха, климатические сдвиги, обработка почвы для сельского хозяйства, чрезмерный выпас скота и вырубка лесов. Растительность играет важную роль в определении состава почвы. Во многих средах скорость эрозии и стока резко возрастает по мере сокращения растительного покрова. [116]
Пустыни содержат значительные минеральные ресурсы, иногда по всей их поверхности, что придает им характерные цвета. Например, красный цвет многих песчаных пустынь обусловлен минералами латерита . [117] Геологические процессы в пустынном климате могут концентрировать полезные ископаемые в ценные месторождения. Выщелачивание грунтовыми водами позволяет извлечь рудные минералы и переотложить их, в зависимости от уровня грунтовых вод , в концентрированной форме. [106] Аналогичным образом, испарение имеет тенденцию концентрировать минералы в пустынных озерах, создавая сухие дна озер или пляжи, богатые минералами. Испарение может концентрировать минералы в виде различных эвапоритовых отложений, включая гипс , нитрат натрия , хлорид натрия и бораты . [106] Эвапориты обнаружены в пустыне Большого Бассейна США , которая исторически эксплуатировалась «упряжками из 20 мулов», тянувшими тележки с бурой из Долины Смерти к ближайшей железной дороге . [106] Пустыня, особенно богатая минеральными солями, — это пустыня Атакама в Чили, где нитрат натрия добывают для взрывчатых веществ и удобрений примерно с 1850 года . [106] Другие полезные ископаемые пустыни — это медь из Чили, Перу и Ирана , а также железо и уран в Австралии . Многие другие металлы, соли и коммерчески ценные породы, такие как пемза , добываются в пустынях по всему миру. [106]
Нефть и газ образуются на дне мелководных морей, когда микроорганизмы разлагаются в бескислородных условиях, а затем покрываются осадком. Многие пустыни когда-то были местом мелководных морей, а в других подстилающие залежи углеводородов были перенесены в них в результате движения тектонических плит . [118] Некоторые крупные нефтяные месторождения, такие как Гавар , находятся под песками Саудовской Аравии. [106] Геологи полагают, что другие нефтяные месторождения образовались в результате эоловых процессов в древних пустынях, как это может быть в случае с некоторыми крупными нефтяными месторождениями Америки. [106]
Традиционные системы земледелия в пустыне уже давно созданы в Северной Африке, и ирригация является ключом к успеху в регионе, 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 управления сельским хозяйством. После того как плодородие достигнуто, дальнейшее растениеводство предохраняет почву от разрушения ветром и других форм эрозии. [119] Было обнаружено, что бактерии, стимулирующие рост растений, играют роль в повышении устойчивости растений к стрессовым условиям, и эти суспензии ризобактерий можно инокулировать в почву вблизи растений. Исследование этих микробов показало, что земледелие в пустыне препятствует опустыниванию, создавая острова плодородия, позволяющие фермерам получать повышенные урожаи, несмотря на неблагоприятные условия окружающей среды. [119] Полевые испытания в пустыне Сонора, в ходе которых корни различных видов деревьев подверглись воздействию ризобактерий и азотфиксирующей бактерии Azospirillum brasilense с целью восстановления деградированных земель, были лишь частично успешными. [119]
Иудейская пустыня была обработана в 7 веке до нашей эры во время железного века для снабжения продовольствием пустынных фортов. [120] Коренные американцы на юго-западе Соединенных Штатов стали земледельцами около 600 г. н.э., когда семена и технологии стали доступны из Мексики. Они использовали технику террасирования и выращивали сады рядом с водоемами, во влажных местах у подножия дюн, возле 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 на протяжении веков, что является впечатляющим инженерным подвигом. Они выращивали кукурузу, фасоль, тыкву и перец. [121]
Современный пример пустынного земледелия — Имперская долина в Калифорнии, где высокие температуры и среднее количество осадков составляет всего 3 дюйма (76 мм) в год. [122] Экономика в значительной степени основана на сельском хозяйстве, и земля орошается через сеть каналов и трубопроводов, полностью полученных из реки Колорадо через Всеамериканский канал . Почва глубокая и плодородная, она является частью пойм реки, и то, что в противном случае было бы пустыней, превратилось в один из самых продуктивных сельскохозяйственных регионов Калифорнии. Другая вода из реки подается по трубопроводу в городские населенные пункты, но все это происходит за счет реки, которая ниже мест добычи больше не имеет надземного стока в течение большей части года. Еще одной проблемой выращивания сельскохозяйственных культур таким способом является засоление почвы, вызванное испарением речной воды. [123] Озеленение пустыни остается целью и одно время рассматривалось как будущее средство увеличения производства продуктов питания для растущего населения мира. Эта перспектива оказалась ложной, поскольку она игнорировала ущерб окружающей среде, причиненный в других местах отводом воды для орошения пустыни. [124]
Пустыни все чаще рассматриваются как источники солнечной энергии , отчасти из-за небольшого количества облачного покрова. В пустыне Мохаве было построено множество солнечных электростанций , таких как Системы производства солнечной энергии и Солнечная электростанция Иванпа . [125] Большие участки этой пустыни покрыты зеркалами. [126]
Потенциал производства солнечной энергии в пустыне Сахара огромен и является самым высоким на земном шаре. Профессор Дэвид Фейман из Университета Бен-Гуриона заявил, что в настоящее время существует технология, позволяющая обеспечить все мировые потребности в электроэнергии из 10% территории пустыни Сахара. [127] Desertec Industrial Initiative представляла собой консорциум, стремящийся инвестировать 560 миллиардов долларов в североафриканские солнечные и ветровые установки в течение следующих сорока лет для поставок электроэнергии в Европу по кабельным линиям, проходящим под Средиземным морем . Интерес европейцев к пустыне Сахара обусловлен двумя ее аспектами: почти постоянным дневным солнечным светом и большим количеством неиспользуемой земли. Сахара получает больше солнечного света на акр, чем любая часть Европы. В пустыне Сахара также есть пустое пространство общей площадью в сотни квадратных миль, необходимое для размещения полей зеркал для солнечных электростанций. [128]
Пустыня Негев в Израиле и прилегающие территории, включая долину Арава , получают много солнечного света и, как правило, не пригодны для пахотных работ . Это привело к строительству множества солнечных электростанций . [107] Дэвид Фейман предположил, что «гигантские» солнечные электростанции в Негеве могли бы обеспечить все потребности Израиля в электроэнергии. [127]
Арабы, вероятно, были первой организованной силой, которая провела успешные сражения в пустыне. Зная обратные маршруты и расположение оазисов, а также используя верблюдов, арабские мусульманские силы смогли успешно одолеть как римские, так и персидские войска в период с 600 по 700 годы нашей эры во время расширения Исламского халифата . [129]
Много столетий спустя обе мировые войны прошли в пустыне. Во время Первой мировой войны турки - османы вместе с британской регулярной армией участвовали в кампании, охватившей Аравийский полуостров. Турки потерпели поражение от британцев, которые пользовались поддержкой нерегулярных арабских сил, стремившихся поднять восстание против турок в Хиджазе , прославленном в книге Т. Э. Лоуренса «Семь столпов мудрости» . [130] [131]
Во время Второй мировой войны кампания в Западной пустыне началась в итальянской Ливии . Война в пустыне давала тактикам большие возможности использовать большие открытые пространства, не отвлекаясь на жертвы среди гражданского населения. Танки и бронетехника могли беспрепятственно преодолевать большие расстояния, а мины устанавливались в большом количестве. Однако размер и суровость местности означали, что все припасы приходилось доставлять с больших расстояний. Победители в битве будут продвигаться вперед, и их цепочка поставок обязательно станет длиннее, в то время как побежденная армия сможет отступить, перегруппироваться и пополнить запасы. По этим причинам линия фронта перемещалась взад и вперед на сотни километров по мере того, как каждая сторона теряла и набирала обороты. [132] Его самая восточная точка находилась в Эль-Аламейне в Египте , где союзники решительно разгромили силы Оси в 1942 году. [133]
Пустыню обычно считают бесплодным и пустым ландшафтом. Писатели, кинематографисты, философы, художники и критики изображали его как место крайностей, метафору всего : от смерти, войны или религии до примитивного прошлого или пустынного будущего. [134]
О пустынях имеется обширная литература. [108] Ранним историческим свидетельством является рассказ Марко Поло ( ок. 1254–1324 ), который путешествовал через Центральную Азию в Китай, пересек ряд пустынь за свой двадцатичетырехлетний путь. [135] Некоторые отчеты дают яркие описания условий пустыни, хотя часто отчеты о путешествиях по пустыням переплетаются с размышлениями, как в случае с основной работой Чарльза Монтегю Даути « Путешествия по Аравийской пустыне » (1888). [136] Антуан де Сент-Экзюпери описал свои полеты и пустыню в книге « Ветер, песок и звезды» [137], а Гертруда Белл много путешествовала по Аравийской пустыне в начале 20-го века, став экспертом по этому вопросу, написав книги и консультирование британского правительства по вопросам отношений с арабами. [138] Другой женщиной-исследовательницей была Фрейя Старк , которая в одиночку путешествовала по Ближнему Востоку, посетив Турцию, Аравию , Йемен , Сирию , Персию и Афганистан и написав более двадцати книг о своем опыте. [139] Немецкий натуралист Уве Джордж провел несколько лет, живя в пустынях, записывая свой опыт и исследования в своей книге « В пустынях этой Земли ». [140]
Американский поэт Роберт Фрост выразил свои мрачные мысли в стихотворении « Пустынные места », которое заканчивается строфой «Они не могут напугать меня своими пустыми пространствами / Между звездами – на звездах, где нет человеческой расы. / Это так много во мне ближе к дому / Чтобы напугать себя своими пустынными местами». [141]
Марс — единственная планета Солнечной системы , помимо Земли, на которой обнаружены пустыни. [142] Несмотря на низкое приземное атмосферное давление (всего 1/100 от земного), характер атмосферной циркуляции на Марсе сформировал море циркумполярного песка площадью более 5 миллионов км 2 (1,9 миллиона квадратных миль), больше, чем большинство пустынь на Земле. Марсианские пустыни в основном состоят из дюн в форме полумесяцев на равнинных участках вблизи постоянных полярных ледяных шапок на севере планеты. Меньшие поля дюн занимают дно многих кратеров, расположенных в полярных регионах Марса. [143] Исследование поверхности камней с помощью лазерного луча марсохода выявило поверхностную пленку, напоминающую пустынный лак, 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 )
