Пустыни — сухие, безводные районы Земли, где выпадает меньше 25 см осадков в год. Главным фактором формирования является ветер. Далеко не во всех пустынях жарко: некоторые — одни из самых холодных районов планеты. Растения и животные, обитающие в пустынях, по-разному приспособились к суровым климатическим условиям.
Почему возникают пустыни
Существует ряд причин, по которым в тех или иных районах земной поверхности выпадает очень мало дождей. Например, пустыня Атакама в Чили находится у подножий гор, закрытых от дождя их гребнями.
Ледяные пустыни
Основная масса снега в Антарктике и Арктике выпадает на побережье, и до внутренних районов снежные облака почти не доходят. Уровень осадков может очень сильно колебаться, и иногда за один снегопад может выпасть большая часть годового количества снега. Для образования снежных наносов требуются многие тысячи лет. Большинство северных животных обитают возле морей, служащих им основным источником корма. Толстый слой жира или густой мех защищают их тела от лютой стужи.
Жаркие пустыни
Рельеф жарких пустынь отличается большим разнообразием. Лишь некоторые из них сплошь покрыты песками. Поверхность других состоит из камней, гальки и других пород. Пустыни практически открыты для выветривания. Сильные ветры подхватывают мелкие обломки камней с поверхности и бросают их на скалы. Наиболее интенсивная эрозия проявляется у самой поверхности, где ветры бросают на скалы больше всего песка и камней.
В песчаных пустынях ветры переносят песок по поверхности, образуя волнообразные наносы — дюны. Форма дюн зависит от направления ветра и величины частиц песка. Наиболее распространенная форма дюн — барханы. Барханы имеют форму полумесяца. Они образуются в пустынях, где ветры дуют в каком-либо одном направлении. Барханы медленно перемещаются, и песок пересыпается через их вершины. Высота их может достигать 30м. Гребневые дюны представляют собой длинные песчаные гребни, образованные ветрами, дующими с двух сторон. Они могут иметь длину до 100 км и высоту до 100м.
Температуры
В дневное время температура в пустыне может подниматься до 52°С, так как в атмосфере нет облаков и ничто не защищает поверхность от солнечных лучей. Под землей гораздо прохладнее, и потому большинство животных прячутся днем от жары в глубоких норах. Ночью температура очень быстро снижается из-за отсутствия облаков, задерживающих излучаемое поверхностью тепло. Днем лисица фениск прячется от зноя в глубокой норе. Охотится она по ночам, когда прохладно. Под самой кожей крупных ушей лисицы проходят кровеносные сосуды. Протекая по ним, кровь охлаждается, выделяя тепло в воздух. Это позволяет снизить температуру тела животного.
Дождь в пустыне
Хотя в жарких пустынях выпадает мало дождей, изредка случаются очень сильные ливни, после которых вода не впитывается в почву, а быстро стекает по поверхности, смывая с нее камешки и частицы грунта в сухие каналы — вади.
Семена некоторых растений в пустынях могут пролежать в почве долгие месяцы и даже годы. После дождя они очень быстро прорастают, цветут, дают семена, а затем умирают, когда условия становятся невыносимыми. Многие растения в пустынях имеют разветвленную корневую систему, которая впитывает влагу глубоко из-под земли. Листья у таких растений очень мелкие, чтобы минимизировать испарение влаги с их поверхности. Кактусы, форма которых позволяет свести к минимуму испарение, покрыты острыми колючками, они не дают животным объедать их. Во время дождя кактусы впитывают воду сочной мякотью.
Гербилариум — особая клетка для небольших грызунов — обитателей пустыни. Если у вас или ваших друзей живут дома грызуны, вы можете сделать для них такую же. Большинство грызунов родом из монгольских пустынь, где летом очень жарко, а зимой стоит лютая стужа. Длинные лапки позволяют им быстро бегать по поверхности в поисках пищи. Питаются они в основном семенами и листьями растений. Длинный хвост помогает им поддерживать равновесие во время прыжков. В пустыне грызуны прорывают себе разветвленную сеть подземных ходов и нор, где находят убежище и от жары, и от ночных холодов, и от хищников. Мех на кончиках лапок защищает их от ожогов, а также не дает вязнуть в песках.
Кормить грызунов следует семенами и сырыми овощами. Для гербилариума хорошо подойдет большой аквариум, закрытый сверху мелкой проволочной сеткой. Вместо почвы положите сухой мох, смешанный с соломой, чтобы грызуны могли легко прорыть в нем норки. Воду в клетке меняйте ежедневно. Поверх грунта положите небольшие сухие коряги, чтобы зверьки могли взбираться на них. Положите в клетку чистую бумагу, чтобы зверьки могли устроить себе гнезда. Грызуны хорошо себя чувствуют при комнатной температуре. Не тревожьте их в норках.
Полупустыни и пустыни
Там, где соотношение тепла и влаги становится экстремальным для существования большинства живых организмов, распространены особые растительные группировки — пустыни. На Северных материках преобладают пустыни умеренного и субтропического поясов, но есть и тропические: в Аравии, на востоке Индо-Гангской низменности, на юго-западе США, в Мексике. В Евразии внетропические полупустынные и пустынные формации занимают Южно-Казахстанские и Среднеазиатские равнины и межгорные котловины, Прикаспийскую низменность, обширные котловины Центральной Азии и Переднеазиатских нагорий. В Северной Америке они распространены в пределах Большого Бассейна и плато Колорадо. Полупустыни и пустыни формируются там, где количество осадков значительно меньше испаряемости, и организмы существуют в условиях постоянного дефицита влаги. Кроме того, для аридных районов характерны резкоконтинентальные типы климата с большими перепадами дневных и ночных температур, сильным нагревом почвы и воздуха днем, ветрами, песчаными и пыльными бурями, низкими значениями относительной влажности.
В таких неблагоприятных условиях растительность разрежена, и на участках с песчаными грунтами пески подвижны, что еще более осложняет жизнь растений и животных. У всех обитателей пустынь развиты приспособления для выживания в экстремальных условиях. У растений это мощная корневая система, которая проникает на большую глубину, добывает оттуда влагу и закрепляет субстрат. Есть у них системы защиты от испарения, многие запасают воду в вегетативных органах (суккуленты). Некоторые растения имеют короткий период жизни и растут, цветут и плодоносят в течение непродолжительного времени, когда идут дожди. Это однолетние эфемеры и многолетние эфемероиды, у которых в неблагоприятное время сохраняется подземная часть — луковицы, корневища и т. п. В аридных районах почвы часто засолены, так как происходит капиллярное поднятие почвенных растворов с минеральными веществами, вода испаряется, а соли остаются в верхних слоях грунта. Промывание их не происходит из-за недостатка воды. На таких грунтах широко распространены галофиты — солянки.
Растительность и почвы внетропических пустынь. Среднеазиатские пустыни довольно сильно различаются в зависимости от годового режима осадков и состава поверхностных отложений.
На юге Казахстана, севере Средней Азии и на Прикаспийской низменности осадки, хоть и в малом количестве, выпадают более или менее равномерно в течение года, а в южных районах Средней Азии идут весенние дожди. Такой же режим характерен и для внутренних котловин и межгорных долин Переднеазиатских нагорий. От юга и запада нагорий, где дожди преимущественно зимние, к северу и востоку максимум осадков смещается на конец зимы, а затем и на весну. В этих районах широко распространена растительность эфемеров и эфемероидов, плотным ковром покрывающая землю во время дождей.
Особенно характерен этот тип растительности для глинистых пустынь. Весной они напоминают мезофильные луга с осокой, луковичным мятликом, тюльпанами и другими ярко цветущими растениями. С наступлением сухого периода наземные органы отмирают, почва высыхает, покрывается коркой и трескается. Около 80% видов — однолетники, то есть после созревания семян гибнут. Северные варианты пустынь имеют другую структуру. На глинистых и каменистых грунтах доминируют полыни и солянки. Полынно-солянковые биоценозы формируются и на каменистых, чаще всего гипсовых участках южных пустынь. Преобладают они и на территории Большого Бассейна. Высокие пучки полыни сизовато-зеленого цвета, между которыми видна голая почва, создают впечатление монотонности, единообразия пейзажа этих районов. В пониженных местах, где особенно сильно засоление, растительность состоит из галофитов. Некоторые из них выделяют солевые растворы и покрываются корочками и кристаллами соли. Таковы, например, тамарикс, реомюрия и некоторые другие. Для североамериканских пустынь характерно эндемичное сальное дерево из лебедовых. Наиболее богатая растительность на песчаных грунтах, особенно на закрепленных песках. Атмосферная влага быстро проникает на глубину, меньше испаряется, капиллярное поднятие слабое. К тому же на некоторой глубине, куда не достигает дневное прогревание, происходит конденсация паров из воздуха. Растения могут получать воду с глубины с помощью длинной и разветвленной корневой системы. Здесь растут не только травы, но и кустарники — тамарикс, джузгун, и даже невысокие деревья — саксаул. Весной, когда они цветут, пустыня выглядит, как сад.
Саксаульники Средней Азии — наиболее продуктивные пустынные фитоценозы (до 80 ц/га в год). Другие формации пустынь имеют годовую продуктивность от 10 до 50 ц/га.
Центрально-азиатские пустыни отличаются особенно резкими континентальными чертами климата.
Зимой там бывают морозы, даже среднемесячные температуры на 30-х широтах имеют значения — 6—7°С, а в районе Улан-Батора достигают —126°С. Суккуленты в таких условиях не выживают. В основном эти пустыни схожи с северным вариантом среднеазиатских пустынь. На участках, сложенных лёссами и лёссовидными суглинками, развиты полынно-солянковые формации, для пониженных засоленных участков характерны лебедовые, например терескен. Каменистые и щебнистые пустыни в пределах выходов кристаллического фундамента очень бедны растительностью. В пустыне Такла-Макан обширные пространства вообще лишены почвенно-растительного покрова.
Под разреженной пустынной растительностью образуются маломощные и бедные органическими веществами сероземы. Там, где растительности больше, могут сформироваться более гумусированные серо-бурые, на лёссах — палево-бурые почвы. Пустынные почвы богаты минеральными солями и при условии орошения могут быть пригодными для выращивания многих сельскохозяйственных культур. Однако почти все они в той или иной степени засолены, а при орошении засоление возрастает, особенно если не соблюдаются очень строгие правила, регулирующие режим и нормы полива. В пустынях много участков настоящих солончаков и солонцов как естественного, так и антропогенного происхождения.
Животный мир внетропических пустынь
Животные пустынь так же, как и растения, приспосабливаются к недостатку воды, дневной жаре и ночному холоду, а травоядные — и к скудной пище. Здесь много роющих животных. Они скрываются в норах от жары и холода, питаются подземными органами растений, которых бывает больше, чем надземных. В норах обычно устраиваются кладовые, в которых запасается корм во время наибольшего развития растительного покрова и созревания семян. Среди всех систематических групп много плотоядных. У животных хорошо развита система терморегуляции. Некоторые обитатели пустынь выдерживают потерю воды до трети своего веса (верблюды, гекконы), а среди беспозвоночных есть такие, которые могут терять воду до двух третей веса. Среди членистоногих есть такие, которые могут получать влагу даже из ненасыщенного водяным паром воздуха.
В азиатских пустынях живут песчанки, тушканчики, мелкие суслики, в американских — эндемичные виды сусликов и песчанок, а также мешотчатые прыгуны, относящиеся к эндемичному роду. И в Азии, и в Северной Америке много пресмыкающихся, особенно ящериц. Для азиатских пустынь характерны агамовые и ящурки, для американских — игуановые и ящерицы-бегуны. Есть и змеи: в Северной Америке — ядовитые гремучники, в Евразии — эфы, удавчики. Крупные травоядные обитают, главным образом, в полупустынях, как и в сухих степях. В Северной Америке это вилорог, в Азии — сайгак. В азиатских полупустынях и сухих степях есть небольшие стада куланов — родственников лошадей и ослов. Не так давно на воле исчезла лошадь Пржевальского. Жили здесь и дикие верблюды, но сейчас распространены только домашние. Прибрежные заросли вдоль русел рек — тугаи — особенно богаты живностью: в них обитают мелкие птицы, фазаны, кабаны, камышовые коты и даже тигры. В американских пустынях охотятся койоты, лисицы, в гористой местности — пумы.
Тропические пустыни с их особенно высокими температурами воздуха и почвы и отсутствием зимних заморозков несколько отличаются от внетропических.
Растительность тропических пустынь. В них, кроме ксерофитных злаков (например, аристиды), широко распространены суккуленты. В азиатских тропических пустынях это, главным образом, молочайные, алоэ. В Северной Америке очень разнообразны кактусовые. На Мексиканском нагорье находится их вторичный центр видообразования и расселения. Кроме того, в американских пустынях обитают юкки, агавы, опунции, ксерофитные бромелиевые, креозотовый куст и др. Многие из них имеют древовидную форму. Характерные растения, придающие пустынным территориям США и Мексики особый облик, — канделябровидные кактусы и идрия из фукьериевых.
Идрия — «пустынная свеча» — имеет ствол высотой до 15 м и коротенькие колючие ветки. На них после редких, но сильных дождей разворачиваются мелкие листочки, которые быстро опадают. Пустынные виды фукьериевых могут развивать и сбрасывать листву до шести раз в год.
Для Аравийской пустыни характерны так называемые «иерихонские розы» и съедобный лишайник — «манна небесная», которые легко переносятся ветром на большие расстояния.
Богаты растительностью оазисы тропических пустынь, образующиеся вокруг естественных и искусственных водоемов и иногда по сухим руслам, где ближе к поверхности грунтовые воды. Большое количество тепла и наличие воды позволяют развиваться пышной растительности. В Аравийской пустыне ее основу представляют финиковая пальма, акации. Растет там борассус, дающий аравийский бальзам.
Своеобразны ландшафты пустыни Тар в бассейне Инда. Это, главным образом, песчаные пустыни и полупустыни тропического климата с обильными, иногда засоленными грунтовыми водами.
В них распространена растительность жестколистных злаков и кустарников-псаммофитов (джузгун, лептадения и др.). Здесь были обычны кустарники и деревья — акации, саксаулы, эфедра, тамарикс, мыльное дерево и др. Однако эти районы довольно густо заселены (до 40 человек на км2), и люди вырубают все растения, пригодные как топливо. Тар — в известной степени антропогенная пустыня.
Животный мир тропических пустынь
Фауна тропических пустынь по образу жизни близка к внетропическим. Распространены в американских пустынях те же мешотчатые прыгуны, некоторые виды зайцев, грызунов, ящерицы, в том числе песчаные игуаны, ядозуб. В Аравийской пустыне много общего с Сахарой. Здесь живут газели, ориксы и онагры (ослы), ныне почти полностью истребленные, встречаются небольшие стада диких одногорбых верблюдов — дромадеров, обычны гиены, шакалы, пустынная лисичка — фенек, много пресмыкающихся.
Подобно всем биоценозам, находящимся в условиях, экстремальных для жизни, пустынные формации весьма уязвимы. Любое нарушение каких-нибудь компонентов ведет к нарушению равновесия во всем комплексе. Воздействие человека вызывает существенные часто необратимые изменения в пустынных ландшафтах. Хотя пустынные территории меньше других заселены и изменены человеком, все же антропогенное воздействие в их пределах заметно и часто имеет негативные последствия. Богатые минеральными веществами почвы пустынь при орошении дают хорошие урожаи. Однако орошение ведет к засолению почв, а уничтожение естественной растительности влечет за собой увеличение подвижности песков. Большое скопление людей и животных в оазисах вредит состоянию их растительности. В водоемах размножаются болезнетворные бактерии и паразиты. Ведение хозяйственной деятельности в пустынях требует особой продуманности действий, и даже это зачастую не приводит к нужным результатам, так как чрезвычайно хрупкое равновесие природных комплексов пустынь может быть нарушено самыми малыми факторами, воздействие которых трудно предусмотреть.
Полярные (арктические) пустыни
В Евразии эта зона занимает территории приледниковых районов на материковых островах. В Северной Америке эти ландшафты также распространены на островах Канадского Арктического архипелага и на севере Гренландии. Здесь есть участки суши, которые по термическим условиям должны были бы покрываться ледниками, но испытывают недостаток влаги и поэтому свободны ото льда. На них формируются арктические пустыни.
Зона отличается низкими температурами в течение всего года (среднесуточные обычно не превышают 5°С, морозы могут быть и в летний период), безморозных суток бывает 12-14 за весь год, короткое лето, длинная малоснежная зима с ветрами. Распространены многолетняя мерзлота и криогенная морфоскульптура. Поверхность чаще покрывает крупнообломочный материал, так как преобладают процессы физического выветривания. Мелкозем скапливается только в понижениях рельефа, в трещинах грунта. Туда же зимой сносится снег.
Растительность и почвы
В котловинках и трещинах поселяются немногочисленные цветковые растения. Здесь растут виды, характерные для тундр. Большие пространства вообще не покрыты растительностью, лишь на скалах и обломках горных пород селятся некоторые мхи. Каменистые поверхности часто заняты накипными лишайниками. Почвы в этой зоне образуются практически только там, где есть мелкозем и какой-то растительный покров. Это арктические почвы.
Они имеют слабо дифференцированный почвенный профиль. Гумуса мало, и он грубый, реакция обычно слабокислая, в верхних горизонтах накапливаются окислы железа. В переувлажненных котловинах под осоково-пушицевым покровом формируются глеевые разновидности тех же почв.
Фауна
Животный мир сосредоточен, главным образом, на морских берегах.
Это птицы (чистиковые, чайки), ластоногие, белые медведи. Из тундры сюда заходят песцы. Пасутся здесь и животные ледникового периода — овцебыки, сохранившиеся в тех районах, где этот период практически еще не закончился. Они питаются лишайниками, редкими травами, ветками кустарничков и предпочитают места, на которых маломощный снеговой покров сдувается ветром. Овцебыки в недавнем прошлом были широко распространены у края ледников как в Евразийском, так и в Североамериканском секторах Арктики. Сейчас представители этого вида сохранились в Гренландии и на островах Канадского Арктического архипелага. Ре-акклиматизированы они и на Аляске, Шпицбергене, Таймыре, о. Врангеля.