Слово «пустыня» часто вызывает образ бескрайних песков, редких оазисов и почти полного отсутствия жизни. Но это скорее культурная картинка, чем научное определение: многие пустыни покрыты камнем, галькой или солончаками, а засушливые области включают саванны и пастбища. За последние два столетия представления об этих территориях изменились. Их стали описывать не как пустые пространства, а как неоднородные системы, где климат, вода, почва, растения и деятельность людей тесно связаны.
История этих перемен — не простая смена ошибочного мнения на правильное. Путешественники и картографы давно замечали различия между песчаными морями, каменистыми плато и сухими долинами, а местные жители обладали практическими знаниями о сезонных водах и пастбищах. Новые методы позволили сопоставить наблюдения в разных регионах и измерить то, что прежде описывали словами «сухо» или «безжизненно». Поэтому современное изучение пустынь объединяет климатологию, геологию, экологию, археологию и гидрологию.
От впечатления о сухости к измеримому критерию
В повседневной речи пустыней называют местность, где мало дождей и растительности. Для науки одного количества осадков недостаточно: одинаковое их количество может означать разную степень засушливости в прохладном и жарком климате. Важна также потенциальная эвапотранспирация — оценка того, сколько воды могло бы испариться с поверхности и быть использовано растениями при доступности влаги. Она зависит, в частности, от температуры, солнечной радиации и ветра.
Один из распространённых способов сравнения регионов — индекс аридности: отношение среднегодового количества осадков к потенциальной эвапотранспирации. В классификации, применяемой Программой ООН по окружающей среде, сухие области подразделяют на гипераридные, аридные, полуаридные и сухие субгумидные. Для этих категорий используют ориентиры индекса соответственно менее 0,05; 0,05–0,20; 0,20–0,50 и 0,50–0,65. Это рабочие границы для сопоставления территорий, а не природные стены: рядом с ними условия меняются постепенно, а локальный климат может отличаться от средних показателей.
| Категория | Индекс аридности | Что важно при изучении |
|---|---|---|
| Гипераридная | Менее 0,05 | Редкие осадки, эпизодический сток и особенно ограниченная доступность воды |
| Аридная | 0,05–0,20 | Большая изменчивость осадков и зависимость растительности от отдельных дождливых сезонов |
| Полуаридная | 0,20–0,50 | Переходные условия, где засухи могут заметно менять пастбища и урожайность |
| Сухая субгумидная | 0,50–0,65 | Области, которые по осадкам близки к более влажным зонам, но подвержены дефициту влаги |
Категории показывают, почему понятия «пустыня» и «засушливая область» не всегда совпадают. В узком климатическом смысле пустынями часто называют наиболее сухие территории, а термин «сухие земли» охватывает также полуаридные и сухие субгумидные районы. По оценке «Оценки экосистем на пороге тысячелетия» (Millennium Ecosystem Assessment, 2005), к сухим землям относилось около 41% площади суши. Эта цифра относится к определённой классификации сухих земель и не означает, что 41% планеты занято песчаными пустынями.
Что изменили карты, станции и спутники
Наблюдения на поверхности
Ранние описания засушливых регионов опирались на маршруты путешественников, карты, записи о колодцах и местные наблюдения. Такие сведения ценны, но неравномерны: один маршрут мог пересечь сухую долину в исключительный сезон, а другой — не охватить соседнее горное плато. С развитием метеорологических наблюдений появилась возможность систематически сравнивать осадки и температуру. Однако редкая сеть станций оставляла большие пробелы именно там, где расстояния между населёнными пунктами и пунктами наблюдения особенно велики.
Наблюдение из космоса
Спутниковые снимки расширили масштаб исследований. Запуск американского спутника Landsat 1 в 1972 году положил начало серии наблюдений Земли, которые позволяют сравнивать один и тот же участок в разные годы. На снимках исследователи отслеживают положение песчаных дюн, сезонные водоёмы, изменения растительного покрова и распространение некоторых типов землепользования. Но изображение само по себе не объясняет причину перемен: похожий сигнал может быть связан с засухой, выпасом, пожаром или изменением метода обработки данных.
Поэтому спутниковые измерения сопоставляют с наземными данными, климатическими рядами и сведениями о землепользовании. Для оценки растительности применяют спектральные индексы, рассчитанные по отражению света от поверхности, однако их нельзя автоматически приравнивать к урожайности или состоянию экосистемы. Результат зависит от сезона, типа растений, облачности, пыли и характеристик прибора. Современная карта засушливости — не фотография окончательной истины, а модель, которую нужно проверять независимыми наблюдениями.
Пустыни в прошлом: свидетельства более влажных эпох
Палеоклиматология показала, что нынешняя сухость не всегда была постоянной. Один из наиболее известных примеров — «Зелёная Сахара», период, когда значительная часть нынешней пустыни получала больше влаги и поддерживала озёра, реки и растительность. Свидетельства об этом находят в отложениях древних озёр, пыльце, морских осадках, ископаемых останках и наскальных изображениях. Совокупность данных позволяет восстановить картину, которую не видно по современным климатическим картам.
Африканский влажный период обычно относят примерно к промежутку от 14 500 до 5 000 лет назад, хотя датировки и региональные границы зависят от конкретного свидетельства. Важным фактором изменений считают медленные колебания земной орбиты, которые меняли распределение солнечной энергии и сезонных дождей. Ослабление муссона способствовало высыханию, но переход не был одинаковым во всех местах и не обязательно происходил плавно. Исследования отложений показывают, что климатические перемены могли сочетать постепенные тенденции с резкими региональными сдвигами.
Подобные реконструкции имеют значение не только для древней истории. Они помогают проверять климатические модели: если модель воспроизводит известные изменения прошлого, это даёт основание внимательнее оценивать её сценарии будущего. При этом прошлый климат не является точной копией будущего, поскольку сейчас на природные процессы дополнительно влияет деятельность человека. Палеоданные задают контекст, но не дают простого ответа на вопрос, где именно и когда возникнет следующая засуха.
Вода и жизнь, которые не видны с первого взгляда
Представление о пустыне как о пространстве без воды не учитывает подземные резервуары, кратковременные потоки и влагу в почве. После редкого ливня сухое русло может на короткое время превратиться в реку, а вода — уйти в грунт или испариться. Подземные воды тоже неодинаковы: одни пополняются во время современных дождей, другие накопились в более влажные эпохи и восстанавливаются крайне медленно. Поэтому наличие водоносного горизонта не означает, что его запасы можно без ограничений использовать для постоянного орошения.
Пример древнего запаса — Нубийский водоносный горизонт, который простирается под территориями Чада, Египта, Ливии и Судана. Это трансграничная система, содержащая воду, накопленную в том числе в климатических условиях прошлого. Управление такими запасами требует учитывать не только нынешний спрос, но и скорость пополнения, качество воды и интересы соседних стран. Для оценки устойчивости водопользования важны измерения уровня подземных вод и прозрачный обмен данными.
Жизнь в сухих регионах также разнообразнее, чем предполагает образ голых песков. Здесь обитают растения, приспособленные к редким осадкам, животные с различными способами экономии воды и микроорганизмы, участвующие в почвенных процессах. На поверхности некоторых почв формируются биологические корки из микроорганизмов, мхов, лишайников и других компонентов. Такие корки влияют на устойчивость поверхности к эрозии, поэтому механическое нарушение почвы может иметь последствия, не заметные при беглом осмотре.
Опустынивание — не просто «движение пустыни»
Термин «опустынивание» часто понимают как буквальное наступление песков на плодородные земли. В документах Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием речь идёт о деградации земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах, связанной с различными факторами, включая климатические колебания и деятельность человека. Это может выражаться в потере растительного покрова, ухудшении почвы или снижении её продуктивности. Процесс не обязательно сопровождается песчаными дюнами и не равнозначен расширению географических границ пустыни.
Причины часто взаимодействуют: длительная засуха усиливает нагрузку на пастбища, а чрезмерный выпас или неудачное орошение могут затруднить восстановление земель. Но по одному спутниковому снимку нельзя надёжно определить вклад каждого фактора. Для этого сопоставляют данные о климате, почве, растительности и хозяйственной деятельности, а также учитывают местные условия. В отдельных случаях выводы меняются, когда появляются более длинные ряды наблюдений или уточняется методика классификации.
Как читать данные о засушливых регионах
При сравнении карт, публикаций и сообщений о засухе полезно задать несколько вопросов:
- Как определена территория? Исследование может говорить о пустынях в узком смысле, о сухих землях в целом или об административных районах, затронутых засухой.
- Какой период рассматривается? Среднегодовые значения скрывают сезонность, а короткий ряд наблюдений может совпасть с необычно влажным или сухим периодом.
- Что именно измерено? Осадки, индекс аридности, влажность почвы и растительный покров описывают разные стороны водного дефицита.
- Есть ли проверка на местности? Дистанционные наблюдения особенно полезны, когда их сопоставляют с метеостанциями, полевыми измерениями и другими независимыми источниками.
- Разделены ли климат и землепользование? Если этого не сделано, причину изменения ландшафта можно ошибочно приписать только засухе или только человеческой деятельности.
Такой подход позволяет избежать двух крайностей: считать пустыни неизменными и «мёртвыми» территориями или, наоборот, объяснять любое изменение климата одной причиной. Современные исследования показывают, что засушливые области постоянно меняются, но скорость, направление и последствия этих перемен различаются от места к месту. Важны не только средние показатели, но и редкие ливни, многолетние засухи, доступ к подземной воде и способность почв восстанавливаться. Именно поэтому оценка пустынь требует нескольких видов данных, а не одной универсальной карты.
Частые вопросы
Любая территория с редкими дождями считается пустыней?
Не обязательно. Для научного сравнения учитывают не только осадки, но и потенциальную потребность в воде, а также принятую классификацию. Сухие земли включают области, которые заметно влажнее гипераридных пустынь.
Пустыни сегодня расширяются?
В некоторых местах деградация земель и засушливость усиливаются, но нельзя описать все регионы одной линией наступающего песка. Изменения нужно оценивать для конкретной территории и периода, разделяя климатические колебания и влияние землепользования.
Можно ли бесконечно использовать древние подземные воды?
Нет оснований считать такие запасы неограниченными. Если вода пополняется медленнее, чем её извлекают, уровень водоносного горизонта будет снижаться, поэтому нужны наблюдения и планирование водопотребления.
Почему спутниковой карты недостаточно для вывода об опустынивании?
Снимок показывает изменение отражения поверхности, но не всегда раскрывает его причину. Чтобы отличить последствия засухи от выпаса, пожара или иных факторов, спутниковые данные проверяют наземными измерениями и сведениями о территории.