В природных зонах земного шара почвы, растительность и климат тесно взаимосвязаны. Тепло и влага определяют характер и темпы химических, физических и биологических процессов, в результате которых изменяются горные породы на склонах разной крутизны и экспозиции и создается огромное разнообразие почв. Там, где грунт скован мерзлотой на протяжении большей части года, как в тундре или высоко в горах, процессы почвообразования замедлены. В аридных условиях растворимые соли обычно содержатся на поверхности почвы или в приповерхностных горизонтах. Во влажных климатах избыточная влага просачивается вниз, вынося растворимые минеральные соединения и глинистые частицы на значительные глубины. Некоторые из самых плодородных почв являются продуктами недавней аккумуляции – ветровой, флювиальной или вулканической. Такие молодые почвы еще не подверглись сильному выщелачиванию и потому сохранили запасы питательных веществ.

Распространение сельскохозяйственных культур и методы возделывания почв тесно связаны с климатическими условиями. Бананы и каучуковые деревья требуют обилия тепла и влаги. Финиковые пальмы хорошо растут только в оазисах в аридных низкоширотных областях. Для большей части культур в аридных условиях умеренных и низких широт необходимо орошение. Обычным типом землепользования в районах семиаридного климата, где распространены злаковники, является пастбищное животноводство. Хлопок и рис имеют более продолжительный вегетационный период, чем яровая пшеница или картофель, и все эти культуры страдают от заморозков. В горах сельскохозяйственное производство дифференцируется по высотным поясам так же, как естественная растительность. Глубокие долины во влажных тропиках Латинской Америки находятся в жарком поясе (tierra caliente) и там выращивают тропические культуры. На несколько больших высотах в умеренном поясе (tierra templada) типичной культурой является кофе. Выше располагается холодный пояс (tierra fria), где выращивают зерновые культуры и картофель. В еще более холодном поясе (tierra helada), расположенном чуть ниже снеговой линии, на альпийских лугах возможен выпас скота, а набор сельскохозяйственных культур крайне ограничен.

Климат оказывает влияние на здоровье и условия жизни людей так же, как и на их хозяйственную деятельность. Человеческий организм теряет тепло за счет излучения, теплопроводности, конвекции и испарения влаги с поверхности тела. Если эти потери слишком велики в холодную погоду или слишком малы в жаркую погоду, человек испытывает дискомфорт и может заболеть. Низкая относительная влажность и большая скорость ветра усиливают эффект охлаждения. Изменения погоды приводят к стрессам, ухудшают аппетит, нарушают биоритмы и снижают сопротивляемость человеческого организма болезням. Климат влияет также на условия обитания патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания, и поэтому возникают сезонные и региональные вспышки заболеваний. Эпидемии пневмонии и гриппа в умеренных широтах часто бывают зимой. Малярия распространена в тропиках и субтропиках, где имеются условия для размножения малярийных комаров. Заболевания, обусловленные неправильным питанием, косвенно связаны с климатом, так как в пищевых продуктах, производимых в том или ином регионе, в результате влияния климата на рост растений и состав почв может не хватать некоторых питательных веществ.

7. ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА

Горные породы, ископаемые растительные остатки, рельеф и ледниковые отложения содержат информацию о значительных колебаниях средних температур и осадков на протяжении геологического времени. Изменения климата также могут изучаться на основании анализа годичных колец древесины, аллювиальных отложений, донных осадков океанов и озер и органических отложений торфяников. В течение нескольких последних миллионов лет в целом происходило похолодание климата, а сейчас, судя по непрерывному сокращению полярных ледниковых покровов, мы, видимо, находимся в конце ледникового периода.

Климатические изменения за исторический период иногда можно реконструировать на основе информации о голоде, наводнениях, заброшенных поселениях и миграциях народов. Непрерывные ряды измерений температуры воздуха имеются только для метеорологических станций, расположенных преимущественно в Северном полушарии. Они охватывают лишь немногим более одного столетия. Эти данные свидетельствуют, что за последние 100 лет средняя температура на земном шаре повысилась почти на 0,5° С. Это изменение происходило не плавно, а скачкообразно – резкие потепления сменялись относительно стабильными этапами.

Специалисты разных областей знания предложили многочисленные гипотезы для объяснения причин климатических изменений. Одни полагают, что климатические циклы определяются периодическими колебаниями солнечной активности с интервалом ок. 11 лет. На годовые и сезонные температуры могли влиять изменения формы орбиты Земли, что приводило к изменению расстояния между Солнцем и Землей. В настоящее время Земля находится ближе всего к Солнцу в январе, однако примерно 10 500 лет назад такое положение она занимала в июле. Согласно еще одной гипотезе, в зависимости от угла наклона земной оси менялось количество поступавшей на Землю солнечной радиации, что влияло на общую циркуляцию атмосферы. Не исключено также, что полярная ось Земли занимала иное положение. Если географические полюса находились на широте современного экватора, то, соответственно, смещались и климатические пояса.

Так называемые географические теории объясняют долговременные колебания климата движениями земной коры и изменением положения материков и океанов. В свете глобальной тектоники плит на протяжении геологического времени материки перемещались. В результате менялось их положение по отношению к океанам, а также по широте. В процессе горообразования формировались горные системы с более прохладным и, возможно, более влажным климатом.

Загрязнение атмосферы тоже способствует изменению климата. Большие массы пыли и газов, поступавшие в атмосферу при извержениях вулканов, эпизодически становились преградой на пути солнечной радиации и приводили к охлаждению земной поверхности. Повышение концентрации некоторых газов в атмосфере усугубляет общую тенденцию к потеплению.

Парниковый эффект. Подобно стеклянной крыше теплицы, многие газы пропускают бльшую часть тепловой и световой энергии Солнца к поверхности Земли, но препятствуют быстрой отдаче излучаемого ею тепла в окружающее пространство. Основными вызывающими «парниковый» эффект газами являются водяной пар и углекислый газ, а также метан, фторуглероды и оксиды азота. Без парникового эффекта температура земной поверхности понизилась бы столь сильно, что вся планета покрылась бы льдом. Однако чрезмерное усиление парникового эффекта также может стать катастрофическим.

С начала промышленной революции количество парниковых газов (в основном углекислого) в атмосфере возросло за счет хозяйственной деятельности человека и особенно сжигания ископаемого топлива. Многие ученые в настоящее время полагают, что рост средней глобальной температуры после 1850 произошел главным образом в результате увеличения содержания в атмосфере углекислого газа и других парниковых газов антропогенного происхождения. Если современные тенденции использования ископаемого топлива сохранятся и в 21 в., средняя глобальная температура может повыситься на 2,5–8° С к 2075. При условии использования ископаемого топлива более быстрыми, чем в настоящее время, темпами такое увеличение температуры может произойти уже к 2030.