PODSTAWY GEOGRAFII FIZYCZNEJ (1)

GEOGRAFIA – nauka badająca powłokę ziemską (środowisko geograficzne) i związki jakie zachodzą między działalnością człowieka a środowiskiem geograficznym.

GEOGRAFIA FIZYCZNA bada środowisko geograficzne od strony przyrodniczej, kompleksowo (jako całość Ziemi lub jej części), albo poszczególne elementy geograficzne, np. rzeźbę (geomorfologia), wody (hydrografia), oceany i morza (oceanografia), klimat (klimatologia), zasoby roślinno-zwierzęce (biogeografia i fitogeografia).

GEOGRAFIA EKONOMICZNA (gospodarcza) lub geografia człowieka (socjogeografia, antropogeografia) zajmuje się rozmieszczeniem człowieka oraz jego działalnością, głownie gospodarczą, pozostawiającą trwałe ślady w środowisku geograficznym, geografia gospodarcza dzieli się na gałęzie, np. geografia zaludnienia i osadnictwa, geografia rolnictwa, geografia przemysłu, geografia komunikacji, istotnym zadaniem nauk geograficznych jest syntetyczna, kompleksowa charakterystyka poszczególnych krajów, lądów lub oceanów (geografia regionalna).

Jako odrębne działy geografii traktuje się kartografię oraz historię geografii. Geografia jest jedną z najstarszych gałęzi wiedzy, której początki znajdujemy już u starożytnych pisarzy greckich m.in. Herodota, Eratostenesa, Ptolemeusza, Strabona.

GEOGRAFIA (gr. ge- ziemia, grāpho- piszę, opisuję), nauka badająca powłokę Ziemi (epigeosferę), jej przestrzenne zróżnicowanie pod względem przyrodniczym i społeczno – gospodarczym oraz związki jakie zachodzą pomiędzy środowiskiem geograficznym, a działalnością społeczeństw. Różnorodność tematyki, przedmiotu i stosowanych metod badawczych powoduje, że współcześnie bardziej odpowiednim terminem są „nauki geograficzne” aniżeli „geografia” ( w praktyce stosowane jako synonimy). Nazwy „geografia” po raz pierwszy użył w III w. p.n.e. Eratostenes z Cyreny.

GEOGRAFIA rozległość przedmiotu geografii sprawia, że wokół definicji i zakresu badań geografii trwają dyskusje. Jeden z kierunków przyjmuje, że przedmiot badań geografii stanowi krajobraz, który jest zewnętrznym odbiciem stanu środowiska przyrodniczego. Niektórzy zwolennicy tego kierunku zastępują krajobraz pojęciem trójwymiarowej powłoki ziemskiej (epigeosfery) obejmującej litosferę, hydrosferę i atmosferę oraz występującą na pograniczu tych sfer biosferę (łącznie z antroposferą). Inni uważają, że najistotniejsze są badania poszczególnych komponentów środowiska przyrodniczego. Według innego kierunku – geografia jest nauką chorologiczną, bada zjawiska przyrodnicze w ujęciu przestrzennym, korelacje przestrzenne między zjawiskami i procesami zachodzącymi w środowisku przyrodniczym oraz w środowisku społecznym. Wyróżnia się także kierunek zwany ekologicznym, traktujący Ziemię jako siedzibę społeczeństwa, jako warsztat pracy, który można zmieniać i dostosowywać do potrzeb społeczeństwa.

DEFINICJA GEOGRAFII Geografia, a raczej nauki geograficzne badają geosferę ziemską, tym samym nie zajmują się one ani przestrzenią kosmiczną, ani innymi planetami ani nawet księżycem. Przedmiotem geografii jest więc otoczka ziemska, warstwa powierzchniowa, powłoka lub – jak mówią niektórzy geografie radzieccy – powłoka krajobrazowa. Ponieważ w różnych językach nazwy na określenie tych pojęć są różne, a słowo krajobraz, zwłaszcza w języku polskim – jest wieloznaczne, przyjmuję dla określenia przedmiotu badań geografii znany termin pochodzenia greckiego – geosfera. Geosfera ma trzy wymiary, ale zmienia się w czasie (czwarty wymiar). W tak pojmowanej geosferze wyróżnia się zazwyczaj kilka sfer cząstkowych, które wzajemnie się przenikają. Najczęściej wyróżnia się: litosferę, hydrosferę, atmosferę, a do nich niektórzy geografowie dodają biosferę, antroposferę lub nawet pedosferę.

Każdą ze sfer wypełnia konkretna materia, zachodzą w nich zjawiska oraz procesy. Niektóre procesy przebiegają w kilku sferach równocześnie lub też przenikają z jednej sfery do drugiej. Istnieją więc nadal zagadnienia teoretyczne sprecyzowania podziału geosfery na sfery cząstkowe, określania wymiarów geosfery (w górę i w głąb), rejestracji procesów (zmian) geosfery, które jeszcze przez wiele lat będą przedmiotem studiów i dyskusji nie tylko wśród geografów, ale również wśród specjalistów z innych nauk o Ziemi.

PODZIAŁ GEOGRAFII rozróżnia się:

1. Geografię fizyczną (przyrodniczą) – badającą środowiska przyrodnicze jako całość oraz jego poszczególne komponenty. Badaniem komponentów zajmują się gałęzie (specjalizacje) geografii fizycznej → geomorfologia, hydrologia wód lądowych (→limnologia, potamologia, krenologia), →oceanologia, glacjologia, klimatologia (łącznie z fenologią), geografia gleb, biogeografia (→fitogeografia, zoogeografia).

2. Geografię społeczno-ekonomiczną (niekiedy jej odpowiednikami w geografii światowej są →antropogeografia, socjogeografia, geografia kultury, geografia człowieka) – zajmująca się przestrzenną strukturą gospodarki narodowej jako całości oraz poszczególnymi działami gospodarki i życia społecznego. Dzieli się na geografię zaludnienia (demogeografię), geografię osadnictwa, geografię przemysłu, geografię rolnictwa, geografię komunikacji, geografię usług ( w tym geografię turystyki), geografię kultury.

3. Geografię regionalną – dzielącą się w zależności od wielkości badanego obszaru na geografię regionalną ogólną, która bada cały glob, i geografię regionalną szczegółowa, badającą poszczególne kontynenty, państwa, krainy.

4. Kartografię ( do nauk geograficznych należą niektóre jej gałęzie: kartografia ogólna, kartografia tematyczna, kartometria, interpretacja zdjęć lotniczych)

5. Geografię historyczną – zajmującą się rekonstrukcją środowiska przyrodniczego oraz działalności ludzkiej w minionych okresach.

6. Historię geografii (wraz z historią odkryć geograficznych).

7. Geografię astronomiczną (obecnie mającą znaczenie głównie dydaktyczne).

Ponadto wyróżnia się geografię stosowaną, podejmującą badania związane z potrzebami społecznymi, mające ściśle określony cel.

PODSTAWY GEOGRAFII FIZYCZNEJ (2)

GEOGRAFIA FIZYCZNA (problematyka pojęciowa).

Przedmiot badań geografii fizycznej stanowi trójwymiarowa epigeosfera, czyli zewnętrzna sfera Ziemi. W badaniach geografii fizycznej może być ona rozpatrywana jako zbiór komponentów, takich jak skała, woda, gleba i roślinność, albo jako system składający się z mniejszych hierarchicznie zorganizowanych całości – geokompleksów.

Niezmiernie ważną cechą otaczającej nas przyrody jest jej jedność. Wyraża się ona we wzajemnym powiązaniu wszystkich komponentów i geokomleksów. W warunkach naturalnych składowe epigeosfery są do siebie dostosowane. W przyrodzie nie występuje przypadkowe współwystępowanie elementów. Równoczesna obecność dowolnych cech świadczy o istniejącym między nimi związku. Struktura epigeosfery jest zawsze logiczna, a przebieg procesów przyrodniczych ma charakter celowy. Odstępstwa od takiego stanu rzeczy występują jedynie w układach kształtowanych przez człowieka.

Zjawisko jedności przyrody w istotny sposób determinuje metodykę badań fizyczno geograficznych. Podstawą badań powinna być analiza związków, zarówno „pionowych” między komponentami, jak i „poziomych” pomiędzy jednostkami przyrodniczymi, czyli geokompleksami. Każdy badany fragment powierzchni Ziemi powinien być rozpatrywany na tle sąsiadujących z uwzględnieniem zachodzących między nimi powiązań. Badanie procesów wymaga również wszechstronnej analizy ich uwarunkowań.

Określenie wyraźnych granic geografii fizycznej nie wydaje się możliwe. Geografia fizyczna jest zespołem nauk zajmujących się badaniem epigeosfery w aspekcie przestrzennym. W skład tego zespołu wchodzą dyscypliny odnoszące się do poszczególnych komponentów przyrody: geomorfologia, hydrologia, klimatologia, geografia gleb, geografia roślinności oraz kompleksowa geografia fizyczna, której celem jest badanie struktury i dynamiki epigeosfery w aspekcie całościowym.

Przedmiot badań geografii fizycznej stanowi system szeroko rozumianej powierzchnia Ziemi, gdzie następuje kontakt czterech sfer badanych przez wyspecjalizowane nauki. Szczególne miejsce zajmuje antroposferą. Do pełnego zrozumienia wielu zjawisk i procesów przyrodniczych niezbędne jest poznanie wpływu, który wywiera na nie działalność ludzka. Badania zarówno w obrębie kompleksowej geografii fizycznej, jak i innych nauk fizyczno geograficznych prowadzi się z różnym stopniem dokładności. Mogą się one odnosić do całej kuli ziemskiej lub do wybranych fragmentów powierzchni Ziemi, a także do określonych komponentów środowiska przyrodniczego lub cech tych komponentów. J. Gardnem wyróżnia kilka poziomów w badaniach fizyczno geograficznych. Badania dotyczyć mogą poszczególnych sfer (litosfery, hydrosfery, atmosfery i biosfery), elementów tych sfer, cech elementów i wreszcie interakcji między nimi i całego systemu powierzchni Ziemi. Należy pamiętać, że wymienione ostatnio badania dotyczące kompleksu zjawisk fizyczno geograficznych mogą być również prowadzone w skali sfer, elementów i cech elementów.

PRZEDMIOT BADAŃ GEOGRAFII FIYCZNEJ (inne ujęcia definicyjne).

Do określenia powłoki ziemskiej stosuje się różne terminy. Dużą popularność zdobyło sobie określenie powłoka krajobrazowa Ziemi, sięgająca zdaniem S.W. Kaletnika w atmosferze do tropopauzy, a w skorupie ziemskiej średnio do głębokości 4-5 km. Obejmuje ona całą hydrosferę i biosferę. Jej ogólna miąższość jest rzędu 30-35 km

Warstwa zewnętrzna naszej planety w której stykają się, wzajemnie przenikają i na siebie oddziałują litosfera, hydrosfera, biosfera i atmosfera odznacza się największą złożonością składu i budowy. Grubość tej warstwy wynosi około 40 km: w dół od fizycznej powierzchni Ziemi sięga ona w głębinach oceanicznych od 10 do 11 km, w atmosferze do wysokości 25-30 km. Różnice jakościowe między tą sferą zewnętrzną a innymi geosferami charakteryzują się: wyjątkowym bogactwem różnego rodzaju energii swobodnej; niezwykle zróżnicowanym stopniem nagromadzenia materii, poczynając od wolnych cząsteczek elementarnych, poprzez atomy, jony, drobiny, a kończąc na związkach chemicznych i bardziej złożonych ciałach; istnieniem świata organicznego, warstwy glebowej, skał osadowych; różnymi formami rzeźby; koncentracją ciepła emitowanego przez Słońce, panowaniem praw termodynamiki, niskich temperatur i ciśnień, istnieniem społeczeństwa ludzkiego.

Niepowtarzalność wymienionego powyżej, naturalnego (przyrodniczego) polega na tym, że jego powstanie i rozwój jest wynikiem jednoczesnego i przeciwstawnego oddziaływania wewnętrznych sił Ziemi i czynników kosmicznych. Przy czym zarówno działalność jednych, jak i drugich znajduje odbicie w jakościowych osobliwościach wymienionego systemu.

Poszczególnymi jego elementami zajmują się liczne nauki, jednak jako twór historyczno-przyrodniczy jest on przedmiotem badań tylko geografii fizycznej. Dlatego otrzymał nazwę geograficznej albo krajobrazowej powłoki Ziemi. Niedawno proponowano także wprowadzenie krótszego terminu – epigeosfera (Isaczenko 1965).

Używana jest też nazwa sfera krajobrazowa, ale niestety w różnych znaczeniach, jedni nazwę tę traktują jako synonim powłoki geograficznej, drudzy – posługują się nią tylko dla oznaczenia cienkiej warstwy, przylegającej bezpośrednio do powierzchni Ziemi (5-150 m). Zabielin zaproponował nazwanie powłoki geograficznej biogenosferą ( sfera powstawania i rozwoju życia. Markow zaproponował następującą propozycję: przedmiotem badania geografii fizycznej jest współczesna przyroda Ziemi. Wyraz „współczesna” jest nie w pełni właściwy, ponieważ w geografii fizycznej mamy dyscyplinę (gałąź), która zajmuje się dawnymi krajobrazami powłoki Ziemi, aby ułatwić zrozumienie jej dzisiejszego oblicza.

Według Prokajewa zewnętrzna sfera Ziemi, nazywana przez niego powłoką geograficzną, powinna być wyróżniana na podstawie zasięgu działania ogólnych praw rządzących zróżnicowaniem środowiska przyrodniczego, a w szczególności na podstawie przejawów strefowości. Zgodnie z tym założeniem powłoka geograficzna sięga od troposfery do głębokości oddziaływania procesów hipergenicznych, czyli zachodzących pod wpływem czynników zewnętrznych. Ogólna miąższość powłoki geograficznej zmienia się, wg Prokajewa, w granicach od 10 do 15 km.

Milkow stosuje termin sfera krajobrazowa i rozumie ją w znacznie węższym znaczeniu, jako powierzchnię z 30-50 metrową warstwą atmosfery, która znajduje się pod wyraźnym wpływem podścielającej powierzchni. Wyróżnia się w niej dobowe wahania temperatury i wilgotności oraz obserwuje zwiększoną zawartość pyłu nad lądami i soli nad morzami. W głąb litosfery sfera krajobrazowa sięga od kilku, kilkunastu metrów, czyli pokrywa się z maksymalnym zasięgiem procesów wietrzenia. Całkowita miąższość sfery krajobrazowej zmienia się od 30-50 do 150-200 m. W tak wyznaczonych granicach mieszczą się wszystkie empiryczne badania prowadzone przez geografów fizycznych.

Geografowie niemieccy używają określenia geosfera, co nie wydaje się szczęśliwym rozwiązaniem, ponieważ nazywa się tak poszczególne części bryły ziemskiej. Geosferami są również litosfera, hydrosfera i atmosfera.

Jak podano wcześniej w 1965 r. Isaczenko wprowadził nowy termin – epigeosfera. W Polsce termin ten zastosował Kondracki (1976) pisząc, że „tym wyrazem najlepiej i najkrócej określić można przedmiot geografii fizycznej”. Epigeosfera oznacza dosłownie zewnętrzną sferę Ziemi i jest określeniem międzynarodowym.

POJĘCIE ŚRODOWISKA GEOGRAFICZNEGO.

W życiu potocznym znajdują się określenia: środowisko geograficzne lub środowisko przyrodnicze. W ten sposób określają otaczającą nas przyrodę zarówno przyrodnicy, jak i technicy. Prof. Kondracki słusznie twierdzi, że termin środowisko wymaga dopełnienia i odpowiedzi na pytanie, co stanowi jego przedmiot? Najczęściej przyroda rozpatrywana jest z punktu widzenia interesów człowieka. W związku z tym pojawiło się i zyskało popularność określenie środowisko człowieka lub środowisko geograficzne człowieka.

NA POJĘCIE ŚRODOWISKA SKŁADAJĄ SIĘ TRZY ELEMENTY:

1. Podmiot środowiska, a więc obiekt poddany działaniu pewnego procesu. Może nim być: istota żywa (roślina, człowiek, zwierzę) i wtedy mamy tzw. środowisko biotyczne, obiekt abiotyczny. dolina rzeczna, mierzeja na brzegu morza, jezioro, lodowiec, stok, dno doliny itd.) – środowisko abiotyczne. Jakiś proces abiotyczny ( jak np. żłobienie doliny rzecznej, usypywanie wału mierzei, proces przepływu wody w jeziorze, posuwania się lodowca w dolinie żlobowej czy też jako lądolodu, wędrówki materiału po stoku i jego depozycji w dnie doliny itp., może też tym procesem być jakiś proces biotyczny, jak np. metabolizm w roślinach, oddychanie, wzrost organizmu lub jakiś proces techniczny, będący dziełem człowieka, jak np. budowa tamy w dolinie rzecznej, eksploatacji odkrywkowej węgla brunatnego itp.).

Zależnie od zakresu znaczeniowego podmiotem środowiska może być indywiduum (element zbiorowości) – wtedy mówimy o środowisku indywidualnym, np. człowieka (osoby ludzkiej), jakiejś pojedynczej rośliny – drzewa lub jakiegoś zwierzęcia itp. Zbiorowość: społeczeństwo, gatunek, forma życia (np. wodne, morskie, wód lądowych, podziemne, nadziemne, powietrzne), mniejsze grupy (np. składniki biocenoz, mieszkańcy osiedla ludzkiego itd.)

2. Proces (oddziaływania czynników, zbiór oddziaływań)

3. Przedmiot środowiska tj. zbiór czynników, które oddziaływują na podmiot. Przedmiotem środowiska może być nie tylko człowiek, ale również roślina lub zwierzę, a także obiekt lub proces abiotyczny.

Współczesna geografia fizyczna bada przyrodę, która zawsze jest w mniejszym lub większym stopniu zmieniona przez działalność ludzką. Powinno to być uwzględnione w nazwie przedmiotu badań. Zastosowanie terminu środowisko geograficzne lub przyrodnicze może być uznane za realizację tego postulatu. Istnieje propozycja, by przedmiot badań geografii fizycznej określać obok epigeosfery mianem środowiska przyrodniczego. Środowisko przyrodnicze wydaje się lepszym terminem niż geograficzne, gdyż: po pierwsze jest ono określeniem szerszym i wskazuje na to, iż geografia fizyczna kompleksowa zajmuje się również elementami biotycznymi, a po drugie unika się w ten sposób tautologicznego stwierdzenia, że obiekt badań geografii stanowi środowisko geograficzne.

POJĘCIA DOTYCZĄCE PRZESTRZENI.

Warunkiem sine qua non istnienia przestrzeni jest istnienie materii, przestrzeń istnieć bez materii (jest to tzw. przestrzeń kartezjańska lub leibnitzowska).Materia jest więc tworzycielem przestrzeni. Drugim warunkiem istnienia przestrzeni są relacje zachodzące w przestrzeni („całokształt stosunków”, „koordynacja obiektów”). Materia (tworzyciele) i relacje stanowią dwa zasadnicze elementy struktury przestrzeni. Występują one również jako element strukturalny wszystkich innych pojęć – pojęć oznaczających coś złożonego, kompleksowego. Tak więc „kompleks przyrodniczo-terytorialny, „geoompleks” składają się z komponentów przyroody i z łączących je różnorodnych relacji, a środowisko (geograficzne, przyrodnicze, człowieka) składa się z tworzycieli materialnych (przyroda otaczająca np. człowieka i sam człowiek) i łączących je relacji.

1. Przestrzeń newtonowska (absolutna) pojmowana była jako nieskończenie wielki pojemnik, pozbawiony jakichkolwiek granic i istniejący niezależnie od materii. Jej wyobrażenie dotyczy cech jej sztywności, niezmienności, jednolitości, nieskończoności. Jest to przestrzeń „pusta”, w której tkwią, jako jej wypełnienie, konkretne rzeczy, ale cała przestrzeń jest od tego wypełnienia niezależna. Przestrzeń absolutna jest przestrzenią wybitnie abstrakcyjną, w której ciała wypełniające ją istnieją tylko jako nosiciele relacji rozciągłości (odległości), czyli jako punkty odniesienia takich relacji, ale sama natura tworzycieli tych relacji nie jest brana pod uwagę. Przestrzeń newtonowska nie wymaga istnienia ciał, a tylko punktów odniesienia. Gdy chcemy ją sobie jednak wyobrazić, musi być odnoszona do ciał jako punktu początkowego, od którego można „wyobrażać” sobie przestrzeń. Takim punktem mógłby być dowolny punkt w przestrzeni, np. kosmicznej, zlokalizowany w odniesieniu do jakichkolwiek ciał niebieskich.

2. Przestrzeń geodezyjna – dla celów praktycznych człowiek, jako mieszkaniec Ziemi, początkowy punkt odniesienia lokuje na Ziemi i taka przestrzeń nosi miano przestrzeni geodezyjnej. Zasadnicze cechy takiej przestrzeni to wspomniana już sztywność i niezmienność – dzięki tej właściwości jest ona niezwykle przydatnym pojęciem w geografii. Służy ona bowiem do lokalizacji obiektów geograficznych, do ich rejestracji wg położenia, do rejestracji informacji geograficznej. Na wykorzystaniu właściwości przestrzeni geodezyjnej opiera się mapa – najdoskonalsze narzędzie pracy geografa. Dla konstruowania mapy niezbędne jest dysponowanie współrzędnymi geodezyjnymi (zwanych geograficznymi).

3. Przestrzeń geograficzna – właściwsza wydaje się być nazwa przestrzeń geografa. Jest to przestrzeń, w której kategoria tworzycieli nie jest utworzona przez zbiór obiektów pustych, ale przez zbiór obiektów materialnych, z wszystkimi właściwościami materii. Do jej istoty należą nie tylko relacje rozciągłości, lecz także relacje związane z właściwościami fizycznymi i chemicznymi ciał, z relacjami wymiany, przepływu substancji i energii, „stawania się”, wzrostu, rozpadu, zaniku. Jest to przestrzeń „bogata”, „pełna”, w której do głosu dochodzi jeszcze jedna właściwość materii, a mianowicie czas i jego zastosowanie jako zmienność rzeczy ( zasada panta rei). Jest to właśnie przestrzeń, którą zajmuje się ex professo geografia fizyczna (tutaj należą pojęcia epigeosfery, powłoki geograficznej, kompleksu przyrodniczo-terytorialnego, a także przyrodniczego).

4. Przestrzeń społeczna-ekonomiczna. Najtrudniejsze są procesy związane z życiem człowieka (antroposferą lub socjosfera), gdyż są one wprawdzie zależne od dziedziny zmysłowej człowieka, ale na jej podłożu działają procesy zupełnie inne, jak dotąd wymykające się pomiarom ścisłym, a jeżeli tu coś mierzymy ściśle, to są to przejawy zachowania ludzkiego lub niektóre procesy fizjologiczne. Na tej właściwości trudnej mierzalności procesów antropicznych polega odrębność odmiany przestrzeni, jaką interesują się geografowie, a mianowicie, tzw. przestrzeni społeczno-ekonomicznej. Ukazuje się nam ona jako przestrzeń dwudzielna, niejednolita (dziedzina przyrodnicza), materialna tej przestrzeni jest mierzalna inaczej, niż dziedzina niematerialna (tzn. wartości i zaspokajanie potrzeb człowieka) Wydaje się, że można uznać, iż przestrzeń społeczno-ekonomiczna nie jest przestrzenią, ale systemem społeczno-ekonomicznym.

5.Przestrzeń konkretna. Różnice w istocie i w pojmowaniu wymienionych wyżej odmian przestrzeni są lepiej zrozumiałe, gdy odwołamy się do tzw. metabolizmu geotechnicznego. Termin ten oznacza przemiany przyrody dokonane bądź pośrednio pod wpływem niezamierzonej działalności człowieka, bądź dokonane bezpośrednio, jako skutki działalności, zmierzającej do przystosowania przyrody do potrzeb człowieka i przystosowania się człowieka do warunków – wpływów przyrodniczych. Ten metabolizm może być mierzony, jako że dotyczy przyrody i działalności człowieka, z natury swej w tym wypadku materialnej, w kategoriach przestrzeni przyrodniczej. Ponieważ wszystkie rezultaty metabolizmu geotechnicznego są mierzalne, są przez to konkretne i dlatego można zaproponować nazwanie łączne przestrzeni przyrodniczej, przestrzeni „bogatej” i „pełnej” nie zmienionej przez człowieka przestrzenią konkretną. Dzięki temu można stwierdzić, że geografia zajmuje się przestrzenia konkretną – umiejscawiają ją oni na Ziemi i ponieważ ta przestrzeń posiada dziedzinę relacji przyrodniczych, dlatego do tej przestrzeni, w zgodzie z definicją, oprócz zjawisk ziemskich, zachodzących w wycinku tej przestrzeni zlokalizowanej w tzw. epigeosferze, należą także zjawiska pozaziemskie, kosmiczne (księżyc, słońce, system słoneczny, promieniowanie kosmiczne), ponieważ wszystkie one wchodzą i mogą wchodzić w relacje z rzeczywistością ziemską.

PODSTAWY GEOGRAFII FIZYCZNEJ (3)

Już w starożytności wykonywane były obserwacje przyrodnicze, których zakres dotyczył różnych cech fizycznych świata. Zaliczyć do nich można rozważania dotyczące m.in.:

- kulistości Ziemi ( Eratostenes)

- erozji wodnej jako przyczyny tworzenia się dolin rzecznych (Polibiusz)

- pływów morskich i pomiarów głębokości morza (Posidoniusz)

- opisów świata roślinnego znanego w starożytności (Teofrastes)

- opisów regionalnych przyrody i człowieka (Strabon)

Z tego okresu pochodzą tak znane dzieła, jak Geographike Hyphegesis (Ptolemeusz), z nauką o projekcjach i danymi o współrzędnych geograficznych różnych miejscowości świata starożytnego, czy też De Chorographia (Pomponiusza). Stworzyły one podwaliny nie tylko kartografii, lecz w ogóle tzw. geografii matematycznej, czy też geografii ogólnej.

Próby stworzenia w starożytności teorii przyrody (w tym i geografii fizycznej) są zawarte w rozmaitych spekulacjach kosmogenicznych ówczesnych filozofów, z których szczególnie interesująca dla dalszych rozważań wydaje się być koncepcja Heraklita. Jego powszechnie znane wyrażenie „panta rei” – wszystko płynie – wyraża dosadnie pogląd o zmienności wszystkiego w przyrodzie. Pogląd ten, który w późniejszych czasach odżył w postaci filozofii panteistycznej Spinozy w XVII w. odegrał ważną rolę w koncepcjach nowoczesnej geografii, związanych z nazwiskami Aleksandra von Humboldta i Karola Rittera.

O geografii fizycznej w dzisiejszym tego słowa rozumieniu możemy mówić od czasów Bernarda Vareniusa (Wareniusza), żyjącego w latach 1622-1650. Dowodził on, że przedmiotem geografii jest Ziemia obejmująca lądy, wody i atmosferę. Varenius jest autorem dzieła Geographia Generalis, napisanego pod wpływem osiągnięć nauk ścisłych (dzieła Kopernika, Keplera, Galileusza). Uznał on geografię za gałąź nauk geograficznych – przeciwstawiał się jednocześnie poglądom, że geografia zajmuje się wyłącznie opisem różnych krajów.

W swoim dziele stara się dać nową teorię świata (rezultat wspomnianych prac Kopernika, Keplera, Galileusza) i dzieli „geografie generalną” na trzy części:

1. Absolutną, czyli telluryczną, tj. dotyczącą Ziemi jako całości, jej rozmiarów, formy itp.

2. Względną, czyli planetarną – dotyczącą powiązań (relacji) Ziemi z innymi planetami.

3. Porównawczą – zawierającą ogólny opis Ziemi, względne położenie miejsca na jej powierzchni i zasady nawigacji.

Varenius nie ukończył swojego drugiego dzieła, nazwanego Geographia Specjalist („geografia specjalna”),znany jest jedynie konspekt. Zamierzał w nim umieścić następujące zagadnienia:

1. Opis klimatu (w części dotyczącej własności niebieskich (Ziemi)),

2. Opis rzeźby, roślinności i świata zwierzęcego różnych krajów (w części dotyczącej własności ziemskich (tellurycznych),

3. Opis mieszkańców, handlu i formy rządów różnych krajów (w części dotyczącej własności ludzkich).

Wareniuszowski standard podziału materiału geografii został zachowany i znalazł zastosowanie w geografii przez blisko dwa stulecia, do czasów, gdy burzliwy rozwój i osiągnięcia nauk empirycznych spowodowały nowe społeczne zamówienie na uporządkowanie obrazu świata w świetle najnowszych osiągnięć nauk przyrodniczych. W końcu XVIII i na początku XIX wieku obserwuje się powstanie zrębów nowoczesnej geografii, co zbiega się z wielką rewolucją gospodarczą czasów nowożytnych, poprzedzającą nieco ten rozwój geografii. Z kolei – rewolucja naukowo techniczna połowy XX wieku wiąże się z nowymi koncepcjami, dotyczącymi istoty geografii. Te nowe koncepcje dotyczą ujęcia systemowego geografii (tendencji charakteryzującej zwłaszcza, choć nie tylko, nauki przyrodnicze XX w.), w przeciwieństwie do panującego wcześniej ujęcia systematycznego tej dyscypliny naukowej.

Termin geografia fizyczna pojawił się w 1704 roku w tytule dzieła J. Woodwarda „Specimen geographiae physicae qua agitur de terra et corporibus terrestribus”.

Filozoficzne zręby teorii geografii wypracował Immanuel Kant, który w latach 1756-1796 prowadził w Królewcu wykłady o geografii fizycznej. Wg tego filozofa geografia miała umożliwić człowiekowi orientację w świecie zjawisk fizycznych i biologicznych, a więc miała być niejako syntezą tych nauk. Wiedza jest dana człowiekowi za pośrednictwem czystego rozumu albo zmysłów. Spostrzeżenie zmysłowe są dwojakiego rodzaju: dostarczane przez zmysły wewnętrzne bądź zewnętrzne i łącznie tworzą one całość empirycznej wiedzy człowieka o świecie. Świat spostrzegany zmysłami wewnętrznymi to dusza albo człowiek. Świat postrzegany zmysłami zewnętrznymi to przyroda. Duszę albo człowieka studiuje antropologia (tak nazywa Kant odpowiednik współczesnej psychologii), natomiast przyrodę studiuje geografia fizyczna. Dlatego geografia fizyczna jest pierwszą częścią znajomości świata – jest w rzeczy samej niezbędną bazą czy też podstawą (propedeutyką) zrozumienia naszego spostrzegania świata.

Dalsze istotne sprecyzowanie koncepcji geografii zawdzięczamy A. Humboldtowi oraz K. Ritterowi.

- Aleksander v. Humboldt (1769-1859): geografia albo geografia fizyczna (są to dla Humboldta synonimy) ma za zadanie opis partii „tellurycznej” Kosmosu. Jej celem ostatecznym było rozpoznanie jedności i rozległej różnorodności zjawisk, a dzięki posługiwaniem się myśleniem i kombinacji obserwacji – wyróżnienie stałości zjawisk spośród pozornych ich zmienności.

- Karol Ritter (1779-1859): proponuje geografom używanie zamiast słowa „opis Ziemi” terminu „nauka o Ziemi”. Stwierdza w swym najważniejszym dziele, „Erdkunde”, że nauka o Ziemi „winna dążyć do objęcia jak najbardziej pełnym i kosmicznym ujęciem Ziemi, do podsumowania tego ujęcia i zorganizowania w piękną całość wszystkiego co wiemy o globie ziemskim”. Opisując w swej „Erdkunde” Ziemię wychodzi Ritter od koncepcji regionalnej indywidualności części Ziemi. Indywidualne „całości” mogły posiadać różne rozmiary. Każdy kontynent posiadał różne liczne całości i sam stanowił jedną całość. Tak też i cała Ziemia jest kosmiczną całością posiadającą indywidualną organizację. Dla Rittera geografia była zorientowana na człowieka – jej zadaniem było studiowanie powierzchni Ziemi z antropocentrycznego punktu widzenia.

- Oskar Peschel (1826-1875) – uznawany jest za jednego z trzech (obok Humboldta i Rittera) twórców nowoczesnej geografii. Jego zdaniem, geografia winna być nauką systematyczną, empiryczną. Jej metoda to obserwacja jako podstawa do wyciągania wniosków indukcyjnych, korygowanych przez nowe obserwacje.

Koniec XIX w. i początek XX w. cechuje w pełni określona struktura nowoczesnej geografii, której główne kierunki są już wyraźnie określone i „żyją odtąd w geografii” aż po chwilę obecną. W tym czasie ukształtowało się ostatecznie oblicze geografii fizycznej w dotychczasowym ujęciu jako geografii systematycznej.

Bliższe pojęcie jej zainteresowań w I. poł. XX wieku daje poniższa informacja o najważniejszych podręcznikach geografii fizycznej:

- Herman Wagner – w swoim dziele twierdz, że geografia zajmuje się Ziemią jako szczególnym ciałem przyrody, na którego różnorodnie ukształtowanej powierzchni spotykamy wielką rozmaitość zjawisk przyrodniczych. One przez swoje podległe prawidłowościom wzajemne zazębianie się warunkują życie niezliczonych istot, a z drugiej strony to samo ciało przyrody jest przez geografię traktowane jako miejsce zamieszkania człowieka.

- Wagner dzieli całą geografię na geografię fizyczną i na geografię dotyczącą człowieka. Według przedmiotu badań dzieli geografię na cztery części, dotyczące:1. Ziemi jako całości (geografia matematyczna), 2. nieorganicznej powierzchni Ziemi (geografia fizykalna), 3. organizmów tworzących pokrywę roślinną i świat zwierzęcy (geografia biologiczna albo biogeografia), 4. człowieka tworzącego społeczeństwo (geografia kultury albo antropogeografia).

- Alfred Philipson –geografie dzieli na dwie części:

Geografia ogólna, rozpatrująca zjawiska geograficzne w ich rozprzestrzenieniu przez całą Ziemię (itp. rzeki całej Ziemi, góry całej Ziemi itp., a więc klasyfikowanie systematyczne wg grupy zjawisk), geografia ogólna dzieli się na poddziały: a) geografia matematyczna, b) ogólna geografia fizyczna c) antropogeografia;

Geografia specjalna, traktująca pojedyncze przestrzenie ziemskie (kraje, lądy, morza) pod względem ich indywidualnych rysów, odróżniających jeden obszar od drugiego.

- Aleksander Supan – w jego podręczniku nie znajdziemy definicji geografii fizycznej, ale zapoznanie się z rozkładem materiału pozwala na odszukanie jej koncepcji:

Tom I 1. Ciało Ziemi i główne rysy ukształtowania powierzchni Ziemi; 2. Powłoka powietrzna; 3. Woda: a) morze b) woda lądu;

Tom II 4. Ziemia, czyli geomorfologia ogólna: a)siły i procesy tworzące formy powierzchni, b) zespoły form powierzchni Ziemi; 5. Pokrywa roślinna; 6. Świat zwierzęcy.

Podręcznik supanowski może być uważany za standardowy podręcznik geografii fizycznej w ujęciu systematycznym.

- Emmanuel de Martone – „Kurs geografii fizycznej”. W tomie I tego dzieła autor ustala następujący program badawczy w geografii fizycznej: „ Będziemy studiowali oddzielnie zjawiska atmosferyczne, tj. Klimatologię ogólną, następnie zjawiska hydrosferyczne, tj. Hydrografię (oceanografię, limnologię i potamologię), następnie formy rzeźby kontynentalnej i na koniec biogeografię. Ta metoda analityczna posiada tę niedogodność, że niszczy rzeczywistość kompleksową, która jest właściwym przedmiotem geografii, jednakże jedynie ona pozwala uchwycić mechanizm tej rzeczywistości. Nie można zrozumieć działania jakiejś maszyny, zanim nie wyizoluje się z niej poszczególnych części. Nie będziemy zaniedbywali żadnej okazji, aby zrekonstruować te kompleksy i aby dać pogląd na rzeczywistość, której poznanie jest naszym celem”.

- R.D. Salisbury –jego amerykański podręcznik zawierał następujące części: I – litosfera, II – stosunki ziemskie (forma i ruchy Ziemi, długość i szerokość geograficzna), III – atmosfera, IV – ocean.

- R.S. Tarr, L. Mertin – „Fizjografia dla kolegiów; wyd. 1917 r.) – znajdujemy w tej książce stwierdzenie, że „Fizjografia” jest synonimem „geografii fizycznej”. Jest ona definiowana jako nauka badająca cechy fizyczne Ziemi i ich wpływ na życie, a szczególnie na człowieka. Mimo tego ostatniego stwierdzenia tak pojmowana fizjografia pozostała w ujęciu autorów taką samą fizjografią, jak fizjografia Salisbury’ego, a problem wpływu cech fizycznych Ziemi na życie i na człowieka jest rozpatrywany tylko w kategoriach klęsk żywiołowych (trzęsienia Ziemi, huragany, powodzie itd.)

W tych fizjografiach szczególny nacisk jest położony na silne wykorzystanie osiągnięć nauk gologicznych (reperkusja supremacji geomorfologii w geografii).

PODSTAWY GEOGRAFII FIZYCZNEJ (4)

ZASADA AKTUALIZMU: stanowi podstawową zasadę wnioskowania, stosowaną w geografii fizycznej. Sformułowana została przez J. Huttona, Ch. Lyella i J. Playfaira. Zasada głosi, że „wytłumaczenie przeszłości należy szukać w prawach rządzących teraźniejszością” (The present is the key to the past – J. Hutton 1795).

Podobieństwo procesów, a tym samym i środowisk w przeszłości i teraźniejszości zrodziło anglosaską nazwę aktualizmu – uniformitaryzm (uniform – jednakowy pod względem formy, postaci).

Trudności w wyjaśnieniu niektórych zjawisk z przeszłości dziejów Ziemi skłoniły niektórych badaczy do uzupełnienia zasady aktualizmu tezą „jedyności”. Głosi ona, że żadne środowisko (rozumiane w najszerszym sensie) nie jest w historii geologicznej w pełni powtarzane (na tym ma polegać m.in. zasada ewolucji świata organicznego).

Istnieją rozbieżności w interpretacji zasady aktualizmu i zasady jedyności (brak powtarzalności przeczy istnieniu w przeszłości podobnych środowisk) proponuje się wyjaśniać przez podanie właściwego zrozumienia zasady jedności: winna być rozumiana jako postulat zakładający wprawdzie „stałość praw przyrody”, ale nie stałość warunków, w jakich te stałe prawa przyrody mogą się realizować, czyli aktualizować

Można wyróżnić w zakresie czynników aktualizacji praw przyrody dwie grupy czynników:

1. Czynniki związane z ewolucją przyrody (do tego odnosi się właściwie zasada jedyności – unikalności), stwarzające środowiska niepowtarzalne (np. środowisko potencjalne i aktualne)

2. Czynniki związane z cyklicznością, z fluktuacją form przejawów materii i energii w przyrodzie, z cyklami ich obiegu – stwarzające środowiska powtarzalne – podstawę wnioskowań aktualistycznych.

Zasada aktualizmu znajduje swe zastosowanie przy wyjaśnianiu stanu istniejącego w teraźniejszości (geneza) i odtworzeniu stanu z przeszłości. Jest ona podstawą geologii historycznej, paleontologii, paleogeografii, geologii dynamicznej. W dziedzinie geomorfologii oraz geologii historycznej wspomniana zasada jest podstawą ustalania morfogenezy rzeźby terenu – w dziedzinie palynologii jest podstawą ustalania chronologii stratygrafii utworów geologicznych, szczególnie dla okresu czwartorzędowego. W badaniach archeologicznych jest podstawą rekonstrukcji obrazu środowiska geograficznego ubiegłych epok. Ta sama zasada jest również podstawą wszelkiego przewidywania – sięgania badaniami w przyszłość.

EWOLUCJA PRZYRODY NA ZIEMI JAKO KATEGORIA UNIKALNOŚCI A ZASADA AKTUALIZMU. Ewolucja przyrody ożywionej i nieożywionej jest w dziejach Ziemi zjawiskiem o charakterze unikalnym. Powtarzalne są procesy (mechanizm), których efektem są nowe obiekty przyrodnicze (np. zwierzęta, rośliny, skały) – jakościowo są to już jednak inne twory natury. Poniżej podano kilka przykładów z tego zakresu:

1. Stadia rozwoju geologicznego Ziemi cechuje charakter unikalności. Wyróżniając stadia rozwoju litosfery, wszystkie stadia okazują się niepowtarzalne, trudno bowiem wyobrazić sobie na Ziemi powtórzenie tych zjawisk w przyszłości (ponowne powstanie planety Ziemia).

2. Podobnie trudno wyobrazić sobie ponowne utworzenie niektórych skał, szczególnie pochodzenia organicznego. Tylko raz w historii Ziemi były i nigdy nie powstaną po raz drugi wapienie archeocjatowe, stromatoporowe, numulitowe, piaskowce obollowe i łupki graptolowe, ponieważ organizmy uczestniczące w ich powstaniu wymarły. Węgiel karboński powstał z zupełnie innych roślin, niż węgiel jurajski, trzeciorzędowy, czy wreszcie torf (chociaż proces uwęglania jest tutaj w swych głównych założeniach analogiczny).

3. Śledząc ewolucję świata organicznego można wyraźnie zauważyć, że nowe organizmy zastępują stare, ale żadna forma nie powtarza się po raz drugi. Dla uzyskania danych o środowiskach przeszłości, w których np. żyły organizmy obecnie całkowicie już wymarłe, nie posiadamy w chwili obecnej żadnych obserwacji. Nie możemy też wnioskować o tych środowiskach jedynie na zasadzie analogii z „podobnymi” (nie wiadomo tylko, czy pod względem formy, czy też sposobu życia!) środowiskami w teraźniejszości. Wnioski takie mają bardzo często charakter hipotetyczny – spekulacyjny (zbyt mała ilość dokumentujących faktów).

Badania „aktualistyczne” w geografii fizycznej mogą być przydatne do eksrapolacji wiedzy o teraźniejszości (i ewentualnie przeszłości) w przyszłość przy założeniu, że prawa naukowe obowiązujące w chwili dokonywania prognozy będą obowiązywały i w przyszłości.

Dobrym przykładem zastosowania zasady aktualizmu jest rekonstrukcja składu roślinności w przeszłości dokonana metodą palinologiczną. Metoda ta opiera się na szeregu praw przyrodniczych, a mianowicie:

1. Sporomorfy (pyłki roślin) pozwalają na ich identyfikację – każdy gatunek rośliny ma odrębny, sobie właściwy typ pyłku;

2. Pyłki roślin dostając się w odpowiednie środowisko sedymentacyjne mogą być w nim odpowiednio zmagazynowane i zakonserwowane;

3. Następstwo geologiczne warstw oraz zmienna ilość pyłku (poszczególnych form) występującego w każdej warstwie pozwala ustalić zmienność liczebności pyłków w czasie, a tym samym zmienność liczebności poszczególnych egzemplarzy roślin w zbiorowiskach.

4. Dominacja poszczególnych roślin wskazuje na ich uprzywilejowanie w danym czasie poprzez odpowiednie cechy klimatu, stwarzające odpowiednie warunki do ekspansji poszczególnych gatunków.

Jednym z podstawowych założeń wykorzystania metody do badań np. paleoklimatycznych jest przyjęcie (potwierdzone badaniami), iż wrażliwość klimatyczna współczesnych roślin i gatunków np. wczesnoholoceńskich nie zmieniła się – tak samo reagowały i reagują na zmiany klimatyczne.

ZASADA RYTMICZNOŚCI POWŁOKI KRAJOBRAZOWEJ:

Jedną z najważniejszych cech epigeosfery jest występowanie w jej obrębie (zachodzenie) zjawisk cyklicznych (rytmów, rytmiczności).

Rytmicznością nazywamy powtarzalność w czasie kompleksu zjawisk, które za każdym razem rozwijają się w jednym kierunku.

Rozróżnia się rytmiczność okresową (periodyczną) oraz cykliczną. Rytmy okresowe mają dość precyzyjnie określone ramy (odstępy) czasowe swej powtarzalności (np. 24 godzinny obrót Ziemi wokół swojej osi; 365 dni-czas obiegu Ziemi dookoła Słońca, itd.); cykle mają zmienną długość czasu i pozwalają na podanie tylko przybliżonej charakterystyki czasowej powtórzenia się danego zjawiska (interwał czasowy, np.: co 9 – 14 lat →średnio co 11 lat).

Powszechnie przyjmuje się, że:

1. Część rytmów wynika z nierównomiernego nasłonecznienia Ziemi w związku ze zmianą jej położenia względem Słońca (np. rytm roczny-sezonowy→ zmiana pór roku);

2. Część rytmów swoje pochodzenie zawdzięcza zmianie sił pływotwórczych oraz nierówności sił ciążenia (rytmy o różnej długości, np. 1 rok, 2 lata; 8,9 lat; 111 lat; ok. 1800-1900 lat)

3. Zmiany aktywności słonecznej (plamy, wybuchy, protuberancje) wywołujące zaburzenia ziemskiego pola magnetycznego i cyrkulacji atmosfery są prawdopodobnie przyczyną rytmów o średniej długości: 2-3 lata; 5-6 lat (tzw. cykle słoneczne w prekambryjskich iłach warwowych); ok. 11 lat; 22-23 lata; 30-35lat (tzw. okresy Brücknera – również stwierdzony w iłach warwowych); 80-90 lat.

4. Co 21 tyś. lat zachodzi zmiana czasu występowanie równonocy

5. Zmiana nachylenia ekliptyki od 24°36’ do 21°58’ zachodzi co ok. 40 tyś. lat (zauważalna jest wtedy zwłaszcza zmiana klimatyczna – zmienia się bowiem położenie zwrotników i kół podbiegunowych).

6. Ok. 92 tyś. lat trwa okres zmiany położenia mimośrodu orbity ziemskiej między 0 a 0,068.

7. Cała przeszłość geologiczna wykazuje cykli krótszych (dziesiątki mln. lat); aktywność sejsmiczna Ziemi w czasach historycznych miała również rytmiczny charakter przy średniej długości 22-23 lata – jest też w niej oznaka rytmu ponad stuletniego. Cykliczność jest też właściwa rozwojowi rzeźby.

PRZYKŁADY RYTMÓW RÓŻNEJ DŁUGOŚCI:

RYTM DOBOWY: zjawiska wywołane następstwem dnia i nocy, jak np. dobowe przebiegi temperatury i wilgotności; fotosynteza; kwiaty rozkwitające po zachodzie słońca; zwierzęta o aktywności życiowej dziennej i nocnej; aktywność dobowa człowieka; dobowa migracja zooplanktonu w zbiornikach wodnych od warstw przydennych ku przypowierzchniowych; lodowcowe zasilanie rzek; proces glebotwórczy; nagrzewanie i ochładzanie skał; bryzy i wiatry dolinne; oddychanie atmosfery.

RYTMY SEZONOWE: rytmiczność roczna zaliczająca się powtarzaniem zjawisk związanych z następstwem pór roku. Problemami związanymi z tego rodzaju rytmami zajmuje się w dużym stopniu dziedzina zwana fenologią. Do tej pory zajmowała się ona taką rytmicznością w odniesieniu do świata organicznego – obecnie coraz częściej uwzględnia w swoich rozważaniach cały kompleks zjawisk w przyrodzie ożywionej i nieożywionej. Rytmiczność sezonowa ujawnia się w rocznym przebiegu: elementów klimatycznych; zjawisk hydrologicznych (wyżówki, niżówki, zjawiska lodowe na rzekach); procesów glebotwórczych; procesów geomorfologicznych; w migracjach ptaków i ryb; zapadania zwierząt w sen zimowy lub letni; w zmianie aspektów roślinności.

RYTMY KRÓTSZE OD WIEKOWYCH (ponad 100 lat):

- cykle 11-letnie: powtarzalność 11-letnia warstw stromatolitów (wapieni powstałych głównie z prekambryjskich sinic); 11-letnia powtarzalność grubości rocznych słojów drzew; 11-letnia powtarzalność warstw iłów jeziornych; wylęgi szarańczy

- cykle 20-50-letnie:okresowe wahania klimatu na kuli ziemskiej (średnio co 30-35 lat); wahania poziomu wody w jeziorach (często co 20-30 lat); zmiana zasięgu lodowców górskich; zmiana stanów wody w rzekach i jeziorach; zmiana przebiegu temperatury w oceanach; występowanie pokrywy lodowej na morzach; powtarzalność sekwencji sedymentacyjnych w iłach warwowych (cykle Brücknera).

Zwraca uwagę wielokrotność stosunków między średnią długością niektórych cyklów, np.:

- cykl Brücknera (30-35 lat)=3 cykle 11-letnie aktywności słonecznej

- rytmy 90-110-letnie = 3 cykle Brücknera.

CYKLE PONAD STULETNIE: wiążą się z odkrytymi przez Petersona zmianami sił pływotwórczych. Co 1800 lat Słońce, Księżyc i Ziemia znajdują się w jednej płaszczyźnie i na jednej prostej, przy czym odległość między Ziemią i Słońcem jest w tym czasie najmniejsza (peryhelium). Sytuacja taka wystąpiła w roku 2100 i 360 p.n.e. oraz w 1433r. n.e. Siły przyciągania są wtedy największe i w hydrosferze dochodzi do bardzo dużego naruszenia równowagi mas wodnych. Szczególnie istotną rolę odgrywają wtedy wewnętrzne fale pływowe, pod wpływem których mogą zachodzić szybkie zmiany właściwości wód morskich (zasolenie, temperatura, gęstość) w kierunku pionowym. Wynoszenie na powierzchnię oceanu mas chłodnych (wód z głębi oceanu) lub ich opadanie powoduje ochładzanie lub ogrzewanie atmosfery, co powoduje rytmiczną zmianę klimatu oraz zależnych od niego innych komponentów powłoki krajobrazowej.

W każdym cyklu 1800-1900 letnim można wyróżnić trzy fazy:

1. Transgresyjna – jest to faza klimatu chłodnego i wilgotnego, rozwijająca się bardzo szybko i dynamicznie; trwa przeciętnie 300-500 lat.

2. Regresyjna – jest to faza klimatu suchego i ciepłego, rozwijająca się powoli i niezdecydowanie, o długości od 600 do 800 lat.

3. Przejściowa – pomiędzy fazą trans- i regresyjną, obejmująca przedział 700-800 lat. Przejście od regresji do transgresji jest wyraziste i szybkie; przejście od transgresji do regresji jest wyrażone słabiej.

Przebieg zdarzeń w cyklu ponad stuletnim:

- od V do XIV w.: niski poziom M. Kaspijskiego, małe zlodowacenie Arktyki, osadnictwo na Islandii i Grenlandii, cofanie się lodowców na kuli ziemskiej, podwyższenie poziomu Oceanu Światowego, pustynnienie Sahary;

- od końca (miejscami od połowy) XIV w. do końca XVIII w.: powiększenie zlodowacenia Arktyki, rozprzestrzenianie się lodowców, czyli „mały” okres lodowcowy, ochłodzenie klimatu, lodowa „blokada” Grenlandii i zagłada osiedli grenlandzkich, stopniowa regresja Oceanu Światowego, wysoki poziom jezior.

- od drugiej połowy XIX w.: cofanie się lodowców górskich, obniżanie poziomu jezior na równinach, zmniejszanie się lodów w Arktyce, transgresja Oceanu Światowego.

CYKLE GEOLOGICZNE: wielu geologów odrzuca cykliczność rozwoju Ziemi, inni zaś uważają, że w tej historii wszystko ma przebieg cykliczny (gromadzenie warstw osadowych, fałdowanie, powstawanie dyslokacji, wulkanizm, trzęsienia ziemi itp.) Jako przykład rytmów skorupy ziemskiej podaje się cykle orogeniczne, w których każdy etap górotwórczy zaczyna się opadaniem skorupy ziemskiej (w tej fazie panuje reżim morski i wilgotny klimat),a kończy ogólnym jej dźwiganiem (szybkie rozprzestrzenianie lądów i różnicowanie klimatów). Na tle zmieniających się faz obniżania i dźwigania rozwijają się rytmy drugiego rzędu (30-40 mln lat) i trzeciego rzędu (10-15 mln lat) aż do najmniejszych (tysiące i setki lat).

W ciągu ostatnich 600 mln lat wyróżniono trzy etapy górotwórcze, przemawiające za cyklicznością:

- kaledoński (kambr, ordowik, sylur), trwający 200 mln lat;

- hercyński (dewon, karbon, perm) ok. 150-190 mln lat;

- alpejski (mezozoik, kenozoik), trwający ok. 240 mln lat;

MEGARYTMY ŚWIATA ORGANICZNEGO: W dziejach Ziemi można mówić o zmieniających się „falach życia”, z których każda składa się z okresu pojawiania grupy charakterystycznych organizmów, okresu ich rozkwitu i okresu wymierania. Wyróżnia się np.: erę trylobitów, erę ryb pancernych, erę ssaków i ptaków. W rozwoju roślin wyróżniamy erę glonów, erę paprotników.

Ogólne uwagi o rytmach:

- prawo jedności powłoki krajobrazowej całkowicie wyklucza istnienie izolowanej rytmiki poszczególnych komponentów;

- w następstwie przestrzennej zmienności struktury powłoki krajobrazowej reaguje ona nie jednakowo na zsynchronizowane i okresowe wpływy zewnętrzne. Dlatego wiarygodne jest przesunięcie rytmów w czasie i przestrzeni:

- zjawiska rytmiczne (jak i obieg materii) nie są układami zamkniętymi. Dlatego zjawiska te, zachodząc na tle nieprzerwanego rozwoju powłoki krajobrazowej, nie mogą pod koniec rytmu powtórzyć tego samego stanu, jaki był na początku (np. drzewo zmieniające sezonowo swoje listowie dodatkowo co roku zwiększa swój wzrost).

PODSTAWY GEOGRAFII FIZYCZNEJ (5)

KRĄŻENIE MATERII I ENERGII W EPIGEOSFERZE. Krążenie materii i energii jest jednym z najważniejszych procesów i zjawisk zachodzących w epigeosferze – decyduje o funkcjonowaniu tego złożonego geosystemu. Poprzez obiegi materialno-energetyczne realizują się wszelkie związki w przyrodzie. Istnienie obiegów decyduje o powtarzalności zjawisk przyrodniczych i ich rytmice. Od powtarzalności zależy w dużej mierze efektywność procesów zachodzących w przyrodzie, gdyż zazwyczaj objętość materiału biorącego udział w krążeniu jest niewielka.

S.W. Kalesnik przytacza wiele przykładów obiegu materii i energii w epigeosferze. Obiegi takie dotyczą procesów zachodzących zarówno w obrębie poszczególnych sfer (atmosfery, litosfery z pedosferą, hydrosfery, biosfery) jak i pomiędzy wszystkimi poznanymi sferami. Obiegi te mają najczęściej, obok obiegów najprostszych, nieskomplikowanych, charakter bardzo złożony, wielostopniowy i wielokierunkowy.

ATMOSFERA

Cała atmosfera stanowi system krążeń. Różnica temperatur między równikiem i biegunami powoduje wymianę powietrza pomiędzy różnymi szerokościami geograficznymi w warstwie o grubości 20-25 km. Oprócz takiej wymiany powietrza (od równika do biegunów) występuje też wymiana spowodowana różnicami temperatur miedzy lądami i oceanami. Cyrkulacja tego typu jest mniej potężna, ale przejawia się jednak w postaci sezonowych zmian przepływu powietrza przy powierzchni Ziemi. Do lokalnych krążeń, a więc zjawisk o bardzo małej skali terytorialnej, zaliczyć można np. bryzy jeziorne, wiatry dolinne itp.

Cyrkulacja wywołana różnicami temperatur zachodzi w powiązaniu z rzeźbą baryczną. W miejscu nagrzewania powstają obszary obniżonego ciśnienia atmosferycznego, a w miejscu ochładzania – podwyższonego. Ruch powietrza symulowany różnicami ciśnień, sam też wywołuje zmianę ciśnienia, która zmniejsza się w rejonie odpływu, a w miejscach przypływu wzrasta. Prócz tego w okładach cyklonalnych (niżach barycznych) występują wstępujące prądy powietrza, a w antycyklonalnych (wyżach) – zstępujące. Wymiana mas atmosferycznych zachodzi zarówno w kierunku pionowym jak i poziomym.

HYDROSFERA

Woda w epigeosferze bierze udział w małym i wielkim obiegu, zmieniając często w trakcie krążenia swój sta skupienia (z ciekłego na stały i gazowy). Mały obieg wody obejmuje parowanie wody z oceanów, kondensację pary wodnej w atmosferze i jej powrót w postaci opadów na powierzchnię oceanów ( można też wyobrazić sobie tego typu obieg w odniesieniu do np. jeziora – istotą małego obiegu jest bowiem naprzemienny proces: parowanie wody→ kondensacja w chmury→ powrót na ziemię w postaci opadu atmosferycznego→ powtórne wyparowanie, itd.).

Duży obieg wody obejmując sobą wszelkie składowe obiegu małego „komplikuje” go dodatkowo poprzez krążenie w obrębie skomplikowanego układu, jaki istnieje pomiędzy lądami a oceanami, pomiędzy gruntem a atmosferą, pomiędzy powierzchnią litosfery a pedosferą, czy chociażby pomiędzy biosferą a wymienionymi wcześniej sferami.

W ogólnym obiegu najruchliwsze są wody atmosferyczne (objętość wilgoci wymienia się w niej ok. 40 razy, średnio co 9 dni – przeciętnie w atmosferze znajduje się ok. 13 tyś. kmł wody, a roczna ilość opadów wynosi 519 tyś. kmł). Wody rzek wymieniają się mniej więcej co 2 tygodnie, a oceanów i mórz co 2600-3000 lat. W lodowcach górskich, które są dłuższe niż 10 km woda jest zatrzymywana na okres 8-125 lat (takie różnice wynikają z różnej prędkości ich poruszania się). W tarczach lodowcowych (lądolodach) woda w postaci lodu przetrzymywana jest od 20 do 240 tyś. lat.

Inną formą krążenia wody (równie ważną i godną osobnego omówienia)jest krążenie wód w oceanach. Wymienia się tu przede wszystkim prądy morskie. Cyrkulacja wód powierzchniowych w ocenach jest prawie dokładnym odbiciem panujących kierunków wiatrów na obszarze Oceanu Światowego, modyfikowana ponadto występowaniem anomalii siły ciężkości, wpływem sił przyciągania Słońca i Księżyca oraz oddziaływaniem siły Coriolisa. Niezbędnym ogniwem cyrkulacji w oceanach są przeciwbieżne prądy kompensacyjne (powierzchniowe i podpowierzchniowe), które regulują bilans wodny i zasolenia.

LITOSFERA

Procesy wulkaniczne wynoszą magmę z wnętrza Ziemi. Na powierzchni przekształca się ona w skały wylewne. Skały wietrzeją. Zwietrzelina jest transportowana i akumulowana, dając początek skałom osadowym. Związane z ruchami tektonicznymi przemieszczanie się skał osadowych na większe głębokości prowadzi do ich metamorfizacji lub (przy zanurzeniu do strefy magmowej) roztopienia. Powtarzające się cyklicznie okresy orogenetyczne powodują wypiętrzanie warstw skalnych, niszczonych następnie w okresie spokoju geologicznego. Akumulowany materiał wypełnia obniżenia. Następne ruchy górotwórcze przekształcają obniżenia w tereny wyniesione.

Opisane procesy zaliczane są do tzw. krążenia skał, kiedy to poszczególne pierwiastki i minerały skałotwórcze wielokrotnie uczestniczą w tworzeniu skał. W swojej historii geologicznej przechodzą one etapy przemian od np. stadium magmowego poprzez litą skałę magmową do skały osadowej luźnej, potem skały osadowej litej, by w końcu, w skutek procesów metamorficznych, stać się skałą przeobrażoną.

Nagromadzenie skał osadowych może doprowadzić do zanurzenia ich podstawy w strefie wysokich temperatur i ciśnień, a dalszych etapach do ich stopienia – tym samym do przejścia w swoją wyjściową postać, tj. magmę.

BIOSFERA

Szczególny charakter ma obieg biologiczny. Biorące w nim udział pierwiastki tworzą związki organiczne (przemiana CO2 ,H2O,SO3 itp. W złożone, bogate w energię związki organiczne) a następnie przechodzą w związki mineralne (przy czym wyzwala się energia), by w kolejnym etapie obiegu ponownie wejść w skład żywych organizmów. Współczesne życie przejawia się w postaci obiegu biologicznego.

Ogólny schemat obiegu biologicznego przedstawia się następująca (Kalesnik 1973)

- W roślinach zielonych pod wpływem światła dziennego zachodzi fotosynteza, pochodzący z wody wodór zużywany jest do budowy związków organicznych, a tlen ulatnia się do atmosfery;

- Materia organiczna zwierząt i roślin po ich śmierci rozkłada się na proste związki: dwutlenek węgla, wodę, amoniak i inne;

- Powstałe w ten sposób związki mineralne są pochłaniane przez rośliny oraz zwierzęta i ponownie wchodzą w skład materii organicznej.

Tempo obiegu biologicznego jest wyznaczane przez ważniejsze cechy migracji pierwiastków chemicznych w powłoce krajobrazowej i charakter związków między atmosferą, hydrosferą oraz litosferą. Jest on jednym z najważniejszych obiegów materii i energii w epigeosferze – trwa nieprzerwanie setki milionów lat.

OBIEG CHEMICZNY

Jest nierozłącznym elementem i efektem każdego z wymienionych wcześniej obiegów. Pierwiastki i związki chemiczne budują z jednej strony poszczególne sfery, przechodzą w ich obrębie różnorodne i różnokierunkowe przemiany (reakcje) chemiczne, czy też biochemiczne. Oczywista jest również przemiana chemiczna (całe łańcuchy reakcji chemicznych) pomiędzy wszystkimi sferami tworzącymi epigeosferę.

Zdolność pierwiastków do migracji zależy od ich ruchliwości. Wśród tzw. migrantów powietrznych ważne znaczenie w procesach obiegu odgrywają: wodór, tlen, węgiel i azot – wykonują one bardzo szybkie obiegi w stosunkowo krótkim czasie. Szczególne znaczenie przypisywane jest tlenowi, który jest bardzo aktywny i dlatego od niego zależy migracja większości pierwiastków.

Osobną grupę stanowią tzw. migranty wodne, wśród których szczególnie ruchliwe są aniony siarki, chloru, boru i bromu. Pierwiastkami ruchliwymi są jony wapnia, magnezu, sodu, strontu, radu i fluoru. Mało ruchliwe są natomiast jony potasu, baru, rubidu, berylu, krzemu i fosforu.

Krążenie pierwiastków i związków chemicznych zachodzi nieprzerwanie od zarania dziejów Ziemi.

Ogólne uwagi o krążeniu materii i energii:

- Zachodzące w przyrodzie obiegi nie są całkowicie zamknięte, nie są zatem obiegami w ścisłym tego słowa znaczeniu. Roślina oddaje glebie więcej materii, niż od niej otrzymuje, ponieważ masa rośliny powstaje głównie w rezultacie pobierania dwutlenku węgla z atmosfery. Stopienie skały wylewnej nie doprowadzi do uzyskania pierwotnej magmy, ponieważ przy przechodzeniu jej w ciało stałe niektóre składowe przeszły do atmosfery hydrosfery. Woda napędzona do jakiegoś akwenu morskiego nie jest często taką samą wodą, która wcześniej z niego odpłynęła.

- Krążenie materii i energii w poszczególnych systemach epigeosfery – geokompleksach - ma swoisty charakter. Zależy ono od struktury geokompleksów, ale również od położenia strefowego decydującego o bilansie cieplnym i wilgotnościowym, produkcji substancji organicznej i intensywności procesów geochemicznych.

- Efektem obiegów materialno – energetycznych jest zmienność rytmiczna całej epigeosfery i każdego geokompleksu. Charakterystyka geokompleksu winna zatem zawierać, obok zestawu budujących go komponentów, również określenie rytmiki funkcjonowania.

- Zależnie od stopnia złożoności obiegi są bardzo zróżnicowane: jedne z nich sprowadzają się przeważnie do kolistych ruchów mechanicznych (cyrkulacja atmosfery, prądy morskie), drugim towarzyszą zmiany stanu skupienia materii (krążenie wody), a w trzecich zachodzi także przemiana chemiczna (krążenie biologiczne).

- Materia, która weszła w obieg, nierzadko podlega przemianie w ogniwach pośrednich, zmieniając stan fizyczny albo chemiczny. Jej przekształcanie w ogniwach pośrednich obiegu jest integralną częścią zjawiska krążenia. Krążenie i wzajemna wymiana energii - to jedno i to samo.

PODSTAWY GEOGRAFII FIZYCZNEJ (6)

STREFOWOŚĆ I ASTREFOWOŚĆ

Strefowość jest to prawidłowe następstwo komponentów krajobrazów geograficznych wraz ze zmianą szerokości geograficznej (od równika do biegunów

Strefowość stanowi szczególną formę zróżnicowania przestrzennego epigeosfery polegającą na zmienności zjawisk przyrodniczych wraz ze zmianą szerokości geograficznej. Zmienność ta dotyczy wszystkich składowych epigeosfery. Wyraża ona zatem ogólne porządek rozmieszczenia geokompleksów i ich elementów w przestrzeni geograficznej.

Przyczyną strefowości jest kształt Ziemi i jej położenie względem Słońca, z czym wiąże się różny kąt padania promieni słonecznych i różna dostawa energii na poszczególnych szerokościach. Promieniowanie rośnie, ogólnie rzecz biorąc, od biegunów do równika. Jednak wzrost odbywa się w sposób regularny tylko na granicy atmosfery. Promieniowanie rzeczywiste na powierzchni Ziemi rośnie od szerokości 20°, a dalej k równikowi maleje w związku ze wzrostem starty ciepła na parowanie z powierzchni Ziemi.

Do zjawisk strefowych zaliczać można tylko to, co wprost albo pośrednio zależne jest od zmiany kąta podania promieni słonecznych na powierzchnię Ziemi.

Pojęcie strefowości rozwinął W.I. Dokuczajew „Wskutek położenia Ziemi w stosunku do Słońca, w skutek ruchu wirowego Ziemi i jej kulistości, klimat, roślinność i zwierzęta rozmieszczone są w kierunku z północy na południe w ściśle określonym porządku, z regularnością, która pozwala podzielać kulę ziemską na pasy…”

Strefowość zanika w miarę oddalania się od powierzchni Ziemi, ale jej wpływ pośredni jest obserwowany zarówno głęboko pod powierzchnia gruntu, jak i w górnych warstwach atmosfery (jak np. zróżnicowanie temperatury wód gruntowych na głębokości do kilkuset metrów lub zróżnicowanie osadów w dnie oceanu, a także wyższy stopień jonizacji gazów w strefach okołobiegunowych na wys. 400-500 km). We wszystkich przypadkach srefowość zanika w miarę zbliżania się do granic powłoki krajobrazowej.

Strefowy rozkład promieniowania słonecznego na powierzchni Ziemi pociąga za sobą przede wszystkim zróżnicowany układ bilansu ciepła i wilgoci. Uzewnętrznia się to w strefowości: temperatury powietrza, wody i gleby, parowania i zachmurzenia, opadów atmosferycznych, ciśnienia, systemu wiatrów, właściwości mas powietrza, klimatu, procesów hydrologicznych, zjawisk geochemicznych, wietrzenia, powstawania gleb, typów roślinności i form życiowych roślin i zwierząt, form rzeżby i w pewnym stopniu skał osadowych oraz krajobrazów geograficznych tworzących system stref krajobrazowych.

Na rozkład ciepła i wody na Ziemi, obok szerokości geograficznej, wpływają: rozmieszczenie lądów i mórz, urzeźbienie i wyniesienie nad poziom morza oraz prądy morskie i atmosferyczne. Oddziaływanie tych czynników w istotny sposób modyfikuje przebieg granic stref, które w związku z tym nie pokrywają się z równoleżnikami.

PRZYKŁADY POTWIERDZAJĄCE PRAWO STREFOWOŚCI:

- Rozmieszczenie ciepła na Ziemi. W nagrzewaniu Ziemi odgrywają rolę dwa czynniki. Z jednej strony występuje przenoszenie energii słonecznej, dostarczanej na powierzchnię planety poprzez przestrzeń kosmiczną w postaci energii promienistej. Z drugiej zaś – istotną rolę przypisuje się tej części energii promienistej, która została pochłonięta przez Ziemię, po jej zamianie w energię cieplną.

Ilość energii dostarczonej na Ziemię zależy od odległości między Ziemią a Słońcem, kąta padania promieni słonecznych na powierzchnię Ziemi (co jest zależne od szerokości geograficznej) i przekształcania (transformacji) energii promienistej w atmosferze (jak np. rozpraszanie, odbijanie, pochłanianie).

Zależnie od charakterystyk napromieniowania Ziemi w różnych szerokościach geograficznych, można wyznaczyć „szkicowe” kontury pasów cieplnych. Dodatkowo, na rozkład ciepła na Ziemi wpływają: charakter rozmieszczenia lądów i mórz, rzeźba terenu, wysokość n.p.m., prądy morskie i atmosferyczne. Z tych przyczyn, nie można równoleżników utożsamiać z granicami stref cieplnych – za takie zwykło się przyjmować izotermy (roczne i miesięczne – w zależności od wyrazistości wahań temperatury).

Istnieje szereg wydzieleń stref termicznych – generalnie wydziela się następujące strefy: cieplną (gorącą – ograniczoną na każdej półkuli izotermą roczną +20°C); dwie strefy umiarkowane (leżące na obu półkulach pomiędzy izotermą roczną +20°C i izotermą +10°C najcieplejszego miesiąca); dwie strefy chłodne, których średnia temperatura najcieplejszego miesiąca jest poniżej +10°C (niekiedy ze stref chłodnych wydziela się dwie podstrefy wiecznego mrozu – średnia temperatura najcieplejszego miesiąca poniżej 0°C).

- Rzeźba baryczna i system wiatrów. W polu barycznym Ziemi dość wyraźnie ujawnia się strefowy rozkład ciśnienia atmosferycznego, symetrycznie na obu półkulach. Maksymalne ciśnienie występuje miedzy 30-35° szer. geogr. pn. i pd. oraz nad biegunami. Minimalne wartości ciśnienia utrzymują się wzdłuż 60-65° szer. geogr. pn. i pd. oraz w strefie równikowej. W szerokościach umiarkowanych półkuli północnej pole baryczne jest zróżnicowane i zmienne, ponieważ występują tu na przemian rozległe obszary oceaniczne i lądowe. Na półkuli południowej pole baryczne jest bardziej jednolite.

Zgodnie z rzeźbą baryczną wyróżnia się następujące strefy wiatrów:

- pas ciszy okołorównikowej i porywistych wiatrów zmiennych,

- strefy pasatów półkuli północnej i południowej,

- obszary ciszy w podwzrotnikowych pasach wysokiego ciśnienia,

- strefy wiatrów zachodnich w umiarkowanych szerokościach (pn. pd.),

- wiatry obszarów podbiegunowych, wiejące od biegunów ku depresjom barycznym szerokości umiarkowanych (obszary wiatrów wschodnich).

- Opady atmosferyczne i parowanie. Mimo, że opady atmosferyczne są jednym z najbardziej kapryśnych elementów klimatu, ich układ strefowy jest wyraźnie zarysowany:

- wilgotna strefa tropikalna (od ok. 20°N do ok. 20°S);

- suche strefy w niskich szerokościach geograficznych obu półkul (między 20 a 40°);

- strefy wilgotne w umiarkowanych szerokościach geograficznych (między 40 a 60° półkuli N i S);

- chłodne obszary wysokich szerokości na obu półkulach, otrzymujących poniżej 250 mm opadów rocznie.

Analiza rozkładu wielkości parowania (również przy zastosowaniu współczynnika wilgotności) potwierdza prawo strefowości. O istnieniu takiej strefowości świadczy również intensywność i rozkład globalny maksymalnej transpiracji (parowania z roślin).

- Strefy klimatyczne Ziemi. Ponieważ wszystkie czynniki klimatotwórcze (oprócz rzeźby, rozkładu mórz i lądów) mają tendencję do strefowości jest naturalne, że i klimaty układają się strefowo.

- Strefowość procesów hydrologicznych. Przykładami strefowości hydrologicznej może być:

- strefowość reżimu cieplnego wód (w związku z ogólnymi cechami rozkładu temperatur na Ziemi);

- zróżnicowanie mineralizacji wód podziemnych i głębokość ich zalegania (słodkie i płytko zalegające w tundrze i obszarach okołorównikowych, słonawe i występujące głęboko na pustyniach i półpustyniach);

- strefowość współczynnika odpływu wód;

- zróżnicowanie reżimów rzecznych (charakter odpływu korytami rzecznymi, typy zasilania rzek, rytmika sezonowa zjawisk hydrologicznych, itp.).

- Strefowość geochemiczna. Przykładem takiej strefowości może być np. strefowe rozmieszczenie na Ziemi typów zwietrzeliny, charakter geochemicznych procesów glebotwórczych, formowanie i skład chemiczny wód podziemnych w poszczególnych strefach, zróżnicowanie strefowe typu i tempa obiegów biologicznych, i inne.

- Strefowość procesów glebotwórczych. Powstawanie gleby zależy od klimatu i charakteru roślinności. Strefowość tych głównych czynników decyduje tym samym o strefowym rozmieszczeniu gleb. Jak wspomniano wyżej, nie można rozpatrywać strefowości gleb bez rozważań nad strefowością geochemiczna (często mówi się o formacjach glebowo-geochemicznych).

- Strefowość typów roślinności. Dla roślin środowiskiem życia jest cały zestaw komponentów krajobrazowej powłoki Ziemi. Ponieważ są one ułożone strefowo na kuli ziemskiej, również strefowo układają się typy niektórych zespołów roślinnych. Istotne znaczenie w strefowości roślin (i niektórych gatunków zwierząt) ma adaptacja będąca przykładem najściślejszego związku między organizmami a środowiskiem. Obejmuje ona wszystkie właściwości istot żywych, co pomaga im najlepiej wykorzystać środowisko geograficzne a jednocześnie zapewnić im nie tylko istnienie, ale i rozmnażanie.

- Przejawy strefowości w litogenezie. Klimat ma poważny wpływ na tworzenie się pewnych kompleksów skał osadowych i przez to nadaje im cechy strefowości. Przykładem tego mogą być np. sole, czerwone piaskowce, Niektóre rudy, wapienie koralowe, itp., powstające w klimacie ciepłym; kaoliny i iły, które tworzą się najczęściej w klimacie wilgotnym; pokłady soli, czerwonych ziemi, boksytów, czy lessów są typowe dla klimatu suchego; utwory morenowe-tilitry, lód kopalny to świadkowie limatu zimnego.

Wyróżniane typy litogenezy: wilgotny, lodowy, suchy, efuzywno-osadowy również wskazują na strefowość tego zjawiska.

- Strefowość procesów rzeźbotwórczych. Formy rzeźby powierzchni Ziemi zawdzięczają swój charakter wzajemnym oddziaływaniem sił z wnętrza Ziemi (endogenicznych) oraz siłom zewnętrznym (egzogenicznym). Rezultatem działania sił endogenicznych jest wypiętrzanie i opadanie fragmentów skorupy ziemskiej, a sił egzogenicznych – denudacja (niszczenie) i transport.

Procesy endogeniczne nie podlegają strefowości geograficznej, natomiast egzogeniczne podlegają jej całkowicie i wszystkie „noszą na sobie jej piętno”. Przykładami na strefowość procesów rzeźbotwórczych może być chociażby:

- strefowość wietrzenia mechanicznego i chemicznego;

- morfologiczna działalność wiatrów na pustyniach i półpustyniach;

- działalność wód okresowych na póstyniach;

- mikrorzeźba i procesy obszarów występowania wiecznej zmarzliny;

- działalność lodowców i śniegów w strefach polarnych;

- niektóre formy reliefu podmorskiego (np. rafy koralowe, atole).

STREFY KRAJOBRAZOWE NA ZIEMI.

Strefa krajobrazowa (geograficzna, przyrodnicza) jest to duża część pasa geograficznego (rozumianego jako równoleżnikowe odcinki powłoki geograficznej uwarunkowane przez klimat: np.: pas polarny, subpolarny, umiarkowany, podzwrotnikowy, zwrotnikowy, podrównikowy lub równikowy), charakteryzująca się panowaniem jednego, obojętnie jakiego, strefowego typu krajobrazu.

Znajomość związków i współoddziaływania poszczególnych komponentów powłoki krajobrazowej Ziemi umożliwia zbudowanie teoretycznego modelu lądowych stref krajobrazowych na tzw. jednorodnym idealnym kontynencie. Analiza stref na tym hipotetycznym kontynencie pozwala wysnuć następujące wnioski:

1. Większość stref geograficznych nie ma rozciągłości równoleżnikowej (z zachodu na wschód) i nie opasają one dookoła kuli ziemskiej;

2. W każdym z pasów są różne układy stref.

Wyjaśnienia powyższych faktów należy szukać w tym, że lądy i morza są rozmieszczone na kuli ziemskiej nierównomiernie, brzegi lądów są obmywane w jednych przypadkach przez prądy ciepłe, w innych zaś przez prądy zimne; bardzo urozmaicona jest rzeźba lądowa. Rozmieszczenie stref krajobrazowych uzależnione jest też od cyrkulacji atmosferycznej, która ma w niektórych miejscach przebieg równoleżników – w innych zaś południkowy.

Podziałem kuli ziemskiej na strefy krajobrazowe i opisem stref zajmuje się dziś obszerna literatura. Schematy podziału, pomijając pewne różnice, we wszystkich przypadkach wystarczająco wykazują realność istnienia stref krajobrazowych.

Czynniki astrefowe powłoki krajobrazowej

W powłoce krajobrazowej Ziemi, obok zjawisk podlegających prawu strefowości, nie mnie ważną rolę odgrywają procesy astrefowe, tj. niezależne od rozkładu promieniowania słonecznego.

Są to: ruchy skorupy ziemskiej, wywołujące transgresję i regresje, powstawanie pęknięć, fałdów, wypiętrzeń, intruzji, wyzwalające działalność wulkanów i trzęsienia Ziemi, zmieniające rozmieszczenie mórz i lądów.

Źródłami energetycznymi procesów astrefowych jest:

- Energia rozpadu promieniotwórczego, głównie uranu i toru, które łącznie wytwarzają rocznie około 4,3 x 10˛ş cal.

- Energia dyferencjacji grawitacyjnej, której ilość uważa się za wystarczającą do wyjaśnienia ruchów tektonicznych.

- Ciepło powstające wskutek skracania się promienia Ziemi – 15 cm/100 lat (wyzwala to rocznie około 1,5 x 10łş ergów.

- Energia ruchu wirowego Ziemi.

- Energia tarcia pływowego.

- Energia wiązań międzyatomowych w minerałach.

Nie ma takiego miejsca na Ziemi, na którym przejawiałyby się tylko cechy strefowe, albo astrefowe. Występują one zawsze razem, ale jedne z nich są bardziej, a inne mniej wyraźne. Wpływy astrefowe wyrażają się powstawaniem piętrowości i tzw. dyferencjacji długościowej, tj. dzieleniem się pas/ów horyzontalnych na sektory, a stref – na prowincje albo facje.

PIĘTROWOŚĆ. Piętrowość jest funkcją rzeźby – zależy przede wszystkim od zjawiska gradienta aerotermicznego i zmiany sumy opadów atmosferycznych w zależności od wysokości n.p.m. Niekiedy piętrowość bywa nazywana strefowością pionową, lecz jest to porównanie niezbyt trafne, gdyż piętrowość ma inną genezę, niż strefowość szerokościowa. Strefowość w swoim pierwotnym kształcie związana jest ze zmianą kata padania promieni słonecznych w zależności od szerokości geograficznej, a piętrowość – z wysokością nad poziomem morza.

Między strefami szerokościowymi a „odpowiadającymi” im piętrami, które jak gdyby „powtarzają” strefę istnieją duże różnice, jak np.:

1. Wśród stref szerokościowych istnieją strefy pochodzenia nie tylko termicznego, ale również dynamicznego, np. podzwrotnikowe obszary wysokiego ciśnienia. Nie ma pięter o takiej genezie.

2. W niektórych górach szerokości umiarkowanych wyróżnia się piętro tundry – tutaj jednak nie spotykamy się ze zjawiskiem dnia i nocy polarnej, typowym dla strefy subpolarnej i polarnej.

3. Temperatura w kierunku pionowym zmienia się o wiele szybciej niż w kierunku poziomym (od równika ku biegunom).

4. Piętrowość w górach powstaje nie tylko pod wpływem zmian wysokości, ale i pod wpływem konkretnych form rzeźby. Różnica w urzeźbieniu jest jedną z podstawowych prawidłowości dla takich warunków, w których tworzą się strefy szerokościowe i piętra. Dlatego piętrowość jest bardziej zmienna i różnorodna, niż strefowość szerokościowa i bardziej podporządkowana czynnikom lokalnym.

5. Struktura piętrowości jest bardzo uzależniona od ekspozycji stoków górskich (stok nasłoneczniony i zacieniony), kierunków przebiegu dolin (ekspozycja zboczy), charakteru powierzchni szczytowych pasm górskich czy też pojedynczej wyniosłości (płaska wierzchowina, zaostrzony szczyt). Doprowadza to bowiem do powstania asymetrii piętrowości, tj. różnicy w wysokości tych samych pięter na przeciwległych zboczach (stokach). Asymetria bywa insolacyjna (czyli absolutna) oraz względna, cyrkulacyjna (czyli wiatrowa). Przy powstawaniu asymetrii obydwa typy, współdziałając, występują w związkach harmonicznych lub antagonistycznych.

6. W określonych warunkach może dojść do inwersji piętrowości, czego przyczyną są najczęściej inwersje temperatur (w tym przypadku zwłaszcza trwałe zastoiska chłodu w kotlinach), niekiedy przyczyną inwersji może być jałowa gleba i dobra przepuszczalność wodna gruntów.

W górach działanie prawa strefowości nie zanika – piętrowość pozostaje więc zarówno pod wpływem czynników strefowych, jak i tych, wywołują piętrowość.

Wyróżnia się piętrowość typu oceanicznego (pas roślinności drzewiastej zaczyna się na równinie nadbrzeżnej) i kontynentalnego (formacje drzewiasto-krzewiaste zaczynają się na zboczach gór, na odpowiedniej wysokości). Jednakże wszystkie komponenty powłoki krajobrazowej w systemie piętrowości rozwijają się odmiennie, niż w systemie strefowości szerokościowej.

Podział stref geograficznych na prowincje jest uwarunkowany:

1. Rzeźbą powierzchni Ziemi.

2. Charakterem podłoża (budowa geologiczna.

3. Rozmieszczenie lądów i mórz (np. problem kontynentalizmu).

PODSTAWY GEOGRAFII FIZYCZNEJ (7)

Równowaga środowiska przyrodniczego.

W warunkach naturalnych wszystkie składowe środowiska przyrodniczego są ze sobą powiązane w sposób prawidłowy, a środowisko jako całość znajduje się w stanie równowagi. Naturalna lub wywołana przez człowieka zmiana jednego z elementów środowiska powoduje zaburzenie tej równowagi. Z czasem wszystkie składowe powinny przystosować się do zmienionego elementu i ponownie środowisko osiągnie równowagę. Będzie ono innego rodzaju niż poprzednio. Nawet wtedy, gdy do ustalonego układu elementów przyrody wprowadzony zostanie element obcy lub dokonana zostanie daleko idąca zmiana, sztucznie następnie utrzymywana, to po upływie odpowiedniego czasu wytworzy się w środowisku nowy układ, nowy względnie ustabilizowany typ równowagi i że każda następna ingerencja w ten układ (w tym również usunięcie poprzednio wprowadzonej zmiany) pociąga za sobą uruchomienie mechanizmów samoregulacji.

Współcześnie obserwuje się bardzo często przykłady braku równowagi w przyrodzie. Układy takie występują wszędzie tam, gdzie zmiany zarówno naturalne, jak i wprowadzone przez człowieka nastąpiły niedawno. W takich przypadkach układ znajduje się w trakcie powrotu do stanu równowagi, czyli w okresie relaksacji.

Różne komponenty zmieniają się z różną prędkością – najprędzej reaguje roślinność, względnie szybko zmieniają się niektóre właściwości profilu glebowego, a także pewne elementy hydrologiczne. Inne składowe są bardziej stabilne.

Okres relaksacji w skrajnych przypadkach trwa bardzo długo, najczęściej jednak zaburzenia równowagi środowiska dotyczą komponentów bardziej podatnych na zmiany, a nie dotyczą (lub w niewielkim tylko stopniu dotyczą) komponentów stabilnych. Wytworzona w ten sposób równowaga może być mało stabilna i krótkotrwała. W warunkach naturalnego rozwoju zastąpi ją w przyszłości równowaga bardziej trwała, lecz dopóki to nie nastąpi, układy mało stabilne będą w większym stopniu podatne na przekształcenia.

Wszędzie tam, gdzie przyroda była wielokrotnie zmieniana jej naturalna odporność jest mała i maleje nadal przy następnych ingerencjach. Jest ona tym samym bardziej podatna na zmiany, a określenie ich przebiegu (prognozowanie kierunku zmian itd.) staje się coraz mniej pewne, zwłaszcza w terenach przekształconych antropogenicznie. Im bardziej układ warunków przyrodniczych odbiega od naturalnego, tym trudniej jest przewidzieć reakcję środowiska na określone oddziaływanie.

Charakter równowagi środowiska przyrodniczego ulega zmianom w czasie. Wynika to z rożnej podatności poszczególnych geokompleksów na zmiany związane z krążeniem materii i energii. Relacje pomiędzy komponentami określające stan równowagi musza wobec tego podlegać zmianom dobowym, rocznym i wieloletnim.

Środowisko przyrodnicze jako całość, jak i poszczególne geokmpleksy zachowują się tak, jak gdyby miały wbudowany regulator-homeostat, który uruchamia się wtedy, gdy pojawiają się odchylenia od stanu równowagi. Regulator ten działa albo poprzez kompensację albo poprzez eliminację zaburzeń.

S. Kalesnik twierdzi ponadto, że wszelkie elementy przyrodnicze, łącznie z przekształconymi lub nawet sztucznie wprowadzonymi, cechuje zdolność do samorozwoju, czego przykładem może być zarastanie jezior, również sztucznych, lub ewolucja sztucznego koryta rzeki (też zaczynać meandrować). Odwrotnie rzecz ma się z elementami technicznymi, które nie konserwowane ulegają zniszczeniu.

Przyroda zawsze dąży do eliminacji efektów działalności człowieka.

SPRZĘŻENIA ZWROTNE

Jedną z podstawowych zasad cybernetyki jest zasada sprzężenia zwrotnego umożliwiająca zachowanie trwałości istnienia, samoregulację, sterowanie żywych organizmów, systemów społecznych i niektórych automatów. Wiele świadczy o tym, że sprzężenia zwrotne stanowią podstawowy mechanizm w przebiegu i rozwoju procesów zachodzących w przyrodzie żywej i nieożywionej.

Sprzężenie – oddziaływanie jednego obiektu (układu, systemu) na drugi w ten sposób, że reakcja jednego obiektu jest bodźcem działającym na drugi obiekt. Sprzężenia mogą być informacyjne, zasileniowe i zespolone (informacyjne i zasileniowe). Ze względu na sposób wzajemnego powiązania obiektów rozróżnia się sprzężenia szeregowe i równoległe. Szczególne znaczenie ma analiza sprzężeń zwrotnych.

Sprzężenie zwrotne – oddziaływanie skutku określonego zjawiska na jego przyczyną. Sprzężenie zwrotne dodatnie zachodzi, gdy skutek podtrzymuje przyczynę, powodując zwykle dalsze narastanie skutków, jest podstawą procesów rozwojowych (np. rozwój przemysłu powoduje rozwój nauki, ten zaś z kolei przyspiesza rozwój przemysłu). Sprzężenie zwrotne ujemne powoduje, że skutek zjawiska przeciwdziała jego przyczynie. Znajduje szerokie zastosowanie w układach sterowania i regulacji automatycznej (np. w układach kompensacji zakłóceń), występuje również w organizmach żywych (regulacja temperatury ciała, ciśnienia krwi, itp.)

Problematyką sprzężeń zwrotnych w środowisku przyrodniczym zajmował się A. Marsz („O działaniu sprzężeń zwrotnych w środowisku geograficznym i wynikającej stąd samoregulacji środowiska geograficznego”). Traktuje on istnienie sprzężeń zwrotnych jako prawo ogólnogeograficzne i dowodzi, że istniejące w przyrodzie układy z obu rodzajami sprzężeń różnią się w sposób zasadniczy.

O działaniu sprzężenia zwrotnego dodatniego mówi się wtedy, gdy jakiś proces zapoczątkowany w układzie poprzez swoje działanie wzmaga działanie samego siebie. Takie sprzężenie zwrotne powoduje stałe przyspieszanie procesu, wzmaga jego natężenie lub obejmowanie coraz to nowych obszarów działania takiego procesu (np. reakcja łańcuchowa – bomba A).

Ujemne sprzężenie zwrotne cechuje się tym, że proces zapoczątkowany w układzie tak oddziaływa na układ, że powoduje w dalszej konsekwencji osłabienie procesu, aż do jego ustania włącznie (na nim oparta jest cała teoria regulacji i sterowania).

Układy, w których występują dodatnie sprzężenia zwrotne są mało stabilne, bardzo łatwe do wyprowadzenia ze stanu równowagi, a raz zapoczątkowany w nich proces rozwija się dalej w sposób niekontrolowany, ograniczony jedynie przez charakterystykę układu.

Układy o działaniu ujemnym sprzężeń zwrotnych są bardzo stabilne, mało podatne na zakłócenia, a w przypadku wyruszenia ich ze stanu równowagi przez działanie impulsów z zewnątrz potrafią same doprowadzić się na powrót do stanu równowagi.

W elektronice wyróżnia się sprzężenie głębokie (tj. silne) i płytkie (tj. słabe). W przypadku np. działania ujemnego sprzężenia zwrotnego ujemnego sprzężenie bardzo głębokie będzie powodowało prędkie zahamowanie procesu, gdy płytkie sprzężenie zwrotne ograniczy tylko jego intensywność nie przerywając go.

W każdym układzie charakteryzującym się przewagą ujemnych sprzężeń zwrotnych istnieją również sprzężenia dodatnie i odwrotnie. Określony stosunek jednych sprzężeń do drugich zmienia się w zależności od etapu rozwoju epigeosfery. W początkowej fazie przeważają (chociaż przez stosunkowo krótki okres) sprzężenia dodatnie, w trakcie rozwoju stopniowo włączają się sprzężenia ujemne i one dominują w końcowej fazie, z zasady długo trwającej. Inaczej mówiąc, początkowo prędkość procesów jest znaczna, w miarę upływu czasu ulega zwolnieniu, aż do momentu ustalenia się prędkości rozwoju. Przedstawiony cykl może występować parokrotnie w przypadku, gdy ewolucyjny rozwój środowiska ulegnie zaburzeniu w rezultacie ingerencji czynników zewnętrznych.

PODSTAWY GEOGRAFII FIZYCZNEJ (8)

Główne bloki problemowe w badaniu litosfery, będące przedmiotem badań geografii fizycznej.

W badaniach litosfery zwraca się uwagę na fakt, iż zajmuje się tym zarówno geologia, jak i geografia fizyczna. Istotne jest więc określenie, jakie badania należy uznać za fizycznogeograficzne, a jakie za geologiczne.

Do fizyczno geograficznych zalicza się w zasadzie wszystkie te badania, które dotyczą procesów egzogenicznych (zewnętrznych), do geologicznych zaś (szerzej -niegeograficznych) te badania, które dotyczą procesów endogenicznych (wewnętrznych).

Taki podział zakresu badań ma znaczenie jedynie dla ustalania zestawu stosowanych metod, lecz nie samych metod (często stricte geologicznych), które często (mimo swego rodowodu) należą do podstawowych metod badawczych w geografii fizycznej (np. kartowanie geologiczne utworów powierzchniowych). Przy stosowaniu metod geologicznych badamy często dany komponent przyrody (litosferę) nie dla niego samego, lecz jako czynnik w epigeosfarze – rozpatrywany wieloaspektowo obok pozostałych komponentów przyrody.

O tym, czy uprawiamy geologię, czy tez geografię fizyczną decydować będzie więc cel badawczy (np. geneza skał→ geologia; przepuszczalność skał warunkująca krążenie wody podziemnej→ geografia fizyczna)

Dla geografii fizycznej istotne w badaniu litosfery są następujące bloki problemowe:

1. Kartowanie geologiczne przypowierzchniowych partii litosfery (m.in. określenie zasięgów osadów występujących na powierzchni, określenie ich genezy i wieku – również w odniesieniu do form, które budują).

2. Badania litologii skał budujących powierzchnię litosfery (budowa wewnętrzna utworów geologicznych tworzących określone formy na powierzchni litosfery: struktura i tekstura, mineralogia i petrografia, badanie cech geologiczno-inżynierskich, hydrogeologicznych, gleboznawczych i inne).

3. Badania stratygrafii warstw przypowierzchniowych litosfery (ustalanie przebiegu, ciągłości i wieku warstw – ważne dla problemów analizy podziemnego obiegu wody).

4. Badania intensywności denudacji i sedymentacji (wydzielenie różnorodnych typów procesów geomorfologicznych mieszczących się w zakresie tych pojęć, poznanie mechanizmu zachodzenia takich procesów, ilościowe i jakościowe aspekty intensywności denudacji i sedymentacji).

5. Kartowanie geomorfologiczne (nanoszenie na mapę – zgodnie z odnośnymi instrukcjami – form ukształtowania powierzchni Ziemi). Wykonywanie mapy form rzeźby danego terenu z podaniem ich genezy i wieku, uzupełnianej często mapami pokryw i mapami spadków.

Główne bloki problemowe badań hydrosfery.

W badaniach tych stajemy wobec następujących zasadniczych problemów pomiarowych:

- zbadanie zróżnicowania zjawisk hydrosfery w wymiarze poziomym.

- zbadanie zróżnicowania zjawisk hydrosfery w wymiarze pionowym.

- zbadanie zjawiska ruchu wody dokonującego się w obu tych wymiarach.

Na ten zakres nakłada się dodatkowo jeszcze inny zakres problemów do rozwiązania, wynikający z faktu istnienia różnych stanów skupienia wody i powodujący zmiany fizykochemiczne w obrębie samego migrującego medium wodnego.

Nie należy zapominać, że woda w swoich różnych stanach skupienia i przejawach krążenia stanowi ośrodek wejścia podsystemu hydrosferycznego w podsystem atmosferyczny, podsystem biosfery oraz w nie mniej złożony podsystem litosfery.

W świetle powyższego można wytypować następujące bloki problemowe w zakresie badań hydrosfery:

Zróżnicowanie zjawisk hydrosfery w wymiarze poziomym:

1. Badanie układu sieci hydrograficznej.

2. Batymetria zbiorników wodnych (także koryt rzecznych).

3. Badanie ukształtowanie dna lodowców.

4. Kartowanie zbiorników wodnych.

Zróżnicowanie zjawisk hydrosfery w wymiarze pionowym:

1. Badanie zróżnicowania poziomów wód podziemnych.

2. Badanie położenia granicy wiecznego śniegu w pionie.

3.Badanie powierzchni infiltracyjnych.

Obieg wody w przyrodzie:

1. Bilans wodny zlewni lub jakiegoś fragmentu dorzecza (zlewni).

2. Stratyfikacja wody i dynamizm wymiany wody w zbiornikach śródlądowych.

3. Potamologia (nauka o rzekach).

4. Stratyfikacja i dynamizm mas wodnych w morzu.

5. Dynamika lodowców i lądolodu.

6.Badanie strefy czynnej zmarzliny w gruntach.

7. Dynamizm pokrywy śniegowej.

8. Migracja związków chemicznych w przypowierzchniowych warstwach Ziemi.

9. Transport zawiesiny i związków chemicznych w ciekach wodnych.

10. Sedymentacja zawiesin i związków chemicznych w zbiornikach wodnych.

11. Bilans wodny gleb.

12. Bilans wodny formacji roślinnych.

Główne bloki problemowe badań atmosfery, będące przedmiotem zainteresowań geografii fizycznej.

Rola atmosfery w epigeosferze jest wyjątkowo duża. Atmosfera przekształca energię słoneczną i promieniowanie kosmiczne, oddziałuje chemiczne i mechanicznie na litosferę, podtrzymuje życie na Ziemi, chroni jej powierzchnię przed wychłodzeniem. Atmosfera reguluje rozmieszczenie ciepła i wilgoci (prądy powietrzne), jest tarczą ochronną przed meteorytami, powodując ich spalanie wysoko nad Ziemią, osłania mikroorganizmy przed nadmiernym promieniowaniem ultrafioletowym. Ziemia bez atmosfery byłaby martwym światem, podobnym do istniejącego na księżycu.

Zasadniczą cechą atmosfery jest jej powłokowa budowa. Mamy u coraz bardziej rozszerzające się (coraz grubsze), nakładające się na siebie powłoki gazowe o coraz to większym rozrzedzeniu i wykazujące coraz to mniejszy bezpośredni związek z powierzchnią Ziemi. W miarę jak oddalamy się od powierzchni Ziemi porzucamy metodologię badań fizyczno geograficznych i badania w coraz większym stopniu przybierają charakter badań meteorologicznych, fizyki czy też chemii atmosfery.

Podział atmosfery na powłoki cząstkowe:

1. Powłoka przylegająca bezpośrednio do powierzchni Ziemi i sięgająca w gruncie zazwyczaj do zwierciadła I-go poziomu wód podziemnych.

Górną granicę tej powłoki stanowi tzw. górna granica pokrycia terenu (powierzchnia szczytowa lasu, traw na łąkach, roślin uprawnych na polach) oraz poziom najsilniejszego oddziaływania powierzchni nie pokrytych (tzn. gołej skały, zaoranego gruntu, asfaltowej drogi, powierzchni dachu itp.) Jest to powłoka, która jest przedmiotem badań mikroklimatycznych (częściowo) oraz częściowo fizycznych (fizyka atmosfery).

2. Powłoka przylegająca od góry do powłoki poprzedniej.

W niej odbywa się przejście od układu związanego z bezpośrednim oddziaływaniem powierzchni czynnej do układu związanego z bezpośrednim oddziaływaniem powierzchni czynnej do układu związanego z cyrkulacją atmosfery. Jest to dziedzina tzw. topoklimatu, w której właściwości nabyte przez atmosferę pod wpływem powierzchni czynnej, wykazują cechy dodatkowe, nie tylko pochodzące od samej powierzchni czynnej, lecz również od dowolnie małych, względnie jednolitych wycinków geokompleksu (zwanych facją, fizjotopem, uroczyskiem). Do głosu dochodzą tu m.in. właściwości topograficzne tych powierzchni, a więc właściwości sprzyjające stagnacji lub migracji przyziemnych warstw powietrza (pierwsze uruchamianie mas powietrza , przygotowujące je do włączenia do cyrkulacji w mezoskali).

3. Układ cyrkulacji atmosferycznej w mezoskali.

To przejście od toposkali w mezo- a następnie w makroskalę jest jeszcze słabo znane, jakkolwiek odgrywa ono zasadniczą rolę we wszystkich prognozach meteorologicznych. Wiadomo, że niektóre wolno migrujące masy atmosferyczne, przez długie przebywanie nad poszczególnymi powierzchniami czynnymi, nabierają odmiennych właściwości niż posiadane pierwotnie, podczas gdy inne masy, migrujące szybko, przenoszą ze sobą na nowe miejsce właściwości nabyte na powierzchniach, z których pochodzą (np. ocieplający lub oziębiający wpływ mas napływających nad jakiś obszar). Tę strefę przejściową można nazwać strefą mezoklimatu – strefą przerzutów z obiegu małego (mikro- i topoklimatu) w obieg duży – w tzw. makroklimat.

4.Strefa makroklimatu.

Jest to strefa obejmująca w zasadzie całą nadległą (nad strefą mezoklimatu) warstwę atmosfery, a zasadniczo: górną część troposfery. Będzie to więc wydzielana:

a) Sfera makroklimatu troposferycznego, w której to sferze jest zgromadzone ok. 80% całej masy atmosfery. Nad biegunem sięga ona do wysokości 8 km, w strefie umiarkowanej do 10-11 km, zaś nad równikiem do 16 km. W rezultacie ciągłego mieszania się powietrza jego skład jest stały (azot, tlen, argon, dwutlenek i tlenek węgla – w powszechnie podawanych proporcjach, a także niewielkie ilości neonu, helu kryptonu, ksenonu, ozonu, radonu, amoniaku, wodoru). Zmienna jest także tu zawartość pary wodnej , pyłów i innych składników aerozoli. W troposferze występują pionowe i poziome ruchy powietrza – tu tworzą się chmury i opady.

b) Sfera stratosferyczna makroklimatu, rozciągająca się od wysokości 11 do 25 km. Jest to warstwa izotermiczna: jej temperatura wynosi -56°C, występują tu duże przemieszczenia poziome, tzw. prądy strumieniowe, w których odbywają się ruchy pionowe sprzyjające mieszaniu się powietrza.

c) Powłoka mezosferyczna makroklimatu (od wys. 25 do 80 km). Między 25 a 52 km. Temperatura wzrasta z -56°C do +10°C, a następnie znów opada by przy górnej swej granicy osiągnąć -107°C. W mezosferze znajduje się warstwa ozonu, którego największa koncentracja znajduje się na wysokości 27-28 km. Warstwa ozonowa stanowi ekran ochraniający świat organizmów zasiedlających epigeosferę przed zgubnym działaniem promieniowania ultrafioletowego.

d) Strefa makroklimatu termosferycznego (do wysokości 800 km) – jest to strefa tworzenia się zórz polarnych. Na granicy mezosfery i termosfery (75-79 km) występują obłoki srebrzyste. Powyżej 800 km rozpościera się egzosfera, najbardziej zewnętrzna część atmosfery ziemskiej, której długość swobodnego przebiegu cząsteczek jest tu tak wielka (600 km i więcej), że niektóre z nich w ogóle nie zderzają się ze sobą i ulatują w kosmos.

Najwięcej cech badań fizyczno geograficznych wykazują badania dotyczące mikro-, topo- i mezoklimatu.

Strefa makroklimatu, w której badaniach dochodzą do głosu już w wielkiej mierze rezultaty badań meteorologii i fizyki atmosfery wykazuje jednak w swej dolnej części silne powiązania z charakterem mas atmosferycznych, a ten charakter, jak wiadomo, zależny jest od właściwości powierzchni czynnych i dlatego też silnie jeszcze wykazuje zależności geograficzne (np. system wiatrów monsunowych, pasatowych, strefa wiatrów zachodnich, itd.)

3. Główne bloki problemowe badań biosfery, będące przedmiotem zainteresowań geografii fizycznej.

Wszystkie istoty żywe oraz niektóre wytwory ich działalności występujące na Ziemi tworzą tzw. biosferę. Całość biomasy (tj. tego co aktualnie żyje na Ziemi) stanowi jedynie 0,001 % masy Ziemi, z czego ľ przypada na drobnoustroje. Intensywność procesów chemicznych zależnych od istnienie organizmów żywych wywiera jednak widoczny na każdym kroku wpływ na przebieg procesów fizyczno geograficznych. Biomasa może być bowiem rozpatrywana jako pewien zasób substancji i energii zgromadzonej, czy raczej „wyciągniętej” z epigeosfery, tak że organizmy żywe można uważać za koncentrowanych wielu rozproszonych pierwiastków i związków chemicznych (swoiste „złoża”).

Z drugiej strony, organizmy biorą czynny udział w rozpraszaniu i rozprzestrzenianiu pierwiastków (zwłaszcza biogennych) na Ziemi. Organizmy żywe to, z chemicznego punktu widzenia, skomplikowane układy wielocząsteczkowe, których organizacja opiera się na ogromnej ilości energii zgromadzonej w wiązaniach chemicznych. Gdyby nie dynamizm biosfery, jej zharmonizowanie jako całości, dopływ i akumulowanie energii (głównie promienistej), to całość jej nie mogłaby się utrzymywać przez miliardy lat i uległaby zagładzie oraz rozproszeniu wskutek entropii takiego układu (tj. wskutek samorzutnego przechodzenia wszelkiego rodzaju energii w energię cieplną i promienistą przy całkowitym wyrównaniu temperatury). Stąd nadzwyczaj istotną sprawą dla powstania i istnienia życia było wytworzenie się względnie izolowanych układów, zapewniających przestrzenne skupianie się materii żywej. Takie układy otwarte – organizmy – pozostają ze środowiskiem w stanie dynamicznej równowagi, polegającej na harmonijnym i stałym przebiegu wymiany materialno – energetycznej.

Zależności życia od środowiska wymiany materii i energii wskazuje równocześnie tym samym na wejścia i wyjścia systemu biotycznego w abiotyczny. Te wejścia i wyjścia związane są z różnymi ośrodkami fizycznymi życia i jest zrozumiałe, że cechy fizykochemiczne tych mediów, ich stan skupienia i ładunek energetyczny muszą mieć wielkie znaczenie dla uchwycenia powiązań między obydwoma systemami.

Przy podziale świata biotycznego wydziela się między innymi taki, którego podstawą jest zróżnicowanie środowisk życia – mówimy wtedy o ekologii mórz, wód słodkich i lądów, można go oczywiście dowolnie uszczegółowiać (np. ekologia lasów liściastych, ekologia jezior, ekologia strumieni górskich, itp.). Właśnie z punktu widzenia stosunku organizmu do ośrodka życia można dokonać wielce pożytecznego podziału organizmów w ramach powiązań biosfery z innymi podsystemami epigeosfery.

Podział podsystemu biosferycznego na kategorie ośrodków (mediów) życia.

1. Organizmy wód morskich i wielkich lądowych jezior słonych.

2. Organizmy wód słodkich – jezior i rzek.

3. Organizmy warstwy glebowej.

4. Organizmy lądu poza warstwą glebową.

5. Organizmy środowisk unikalnych (jaskiń, szczelin), gorących źródeł, śniegu, urządzeń sztucznych.

4. Kompleks antropogeniczny jako najwyższy, integrujący człon megasystemu epigeosfery.

Megasystem epigeosfery stanowi do kategorię przestrzenną (jest kategorii przestrzeni konkretnej). Z chwila jednak, gdy do tej przestrzeni wchodzi człowiek, to z konieczności megasystem przestaje być identyczny z kategorią przestrzenną i megasystem przestrzeń – epigeosfera przekształca się w megasystem zwany człowiek (społeczeństwo) – przyroda, który jest już czymś więcej niż tylko kategorią przestrzenną. Dzieje się to na skutek pojawiania się w megasystemie wraz z człowiekiem niematerialnych kategorii i potrzeb, wskutek czego w megasystemie pojawiają się jako jego tworzyciele, nie tylko ciała i energie – atrybuty przestrzeni, lecz również tworzyciele niematerialni – właśnie owe wartości i potrzeby.

Niemniej jednak, ten megasystem posiada swoją bazę konkretną i ta baza właśnie, dzięki swej konkretności stanowi układ materialny pochodzący od człowieka, czyli antropogeniczny, który dlatego może stać się jak najbardziej przedmiotem badań geografii fizycznej. Jest to część megasystemu, która jest poddana metabolizmowi geotechnicznemu , czyli działalności człowieka w przyrodzie. Ta właśnie przeobrażona przyroda ukazuje się nam jako tzw. środowisko antropogeniczne – pochodzące od człowieka i przez niego stworzone. Przez wykorzystywanie przyrody człowiek, stwarzając swój własny, ludzki system wykorzystywania integruje ją w tym systemie, łącząc kompleks przyrody nieożywionej i przyrody ożywionej w kompleks antropogeniczny. Jest to najwyższy stopień integracji, jaki w megasystemie epigeosfery występuje.