Коротко — из-за водного баланса и положительных обратных связей: растительность зависит от того, сколько воды остается после испарения, и человек может сдвинуть систему через критические пороги.
1) Водный баланс и критерий аридности
- Главное уравнение доступности воды для растений: $W=P-ET$, где $P$ — годовое количество осадков, $ET$ — фактичесное испарение (включая транспирацию).
- Часто используют индекс аридности $AI=\frac{P}{PET}$ (где $PET$ — потенциальное испарение). При низком $AI$ климат засушливый, при высоком — влажный.
2) Пример порогов (приблизительно)
- Пустыни: $P\lesssim 200\text{мм/год}$ (очень низкий запас воды).
- Степи: $P\approx 200\text{–}500\text{мм/год}$ (недостаточно для сплошного леса, но достаточно для трав).
- Леса: $P\gtrsim 500\text{мм/год}$ или $AI$ выше некоторого порога.
Если $W<0$ или $AI$ маленький, деревья не выдерживают — возникает пустыньный или полупустынный растительный покров.
3) Почему граница шагает в ту или иную сторону
- Климатические факторы: изменение $P$, температуры (увеличение $PET$ с потеплением) и сезонность осадков меняют $W$. Например, при падении осадков или росте температуры $PET$ уменьшается запас воды и степь переходит в более засушливую систему.
- Почвы и глубина грунтовых вод: тонкие, песчаные или солончаковые почвы удерживают мало влаги — склонны к опустыниванию при уменьшении $P$.
4) Роль антропогенной нагрузки (как сдвигает равновесие)
- Вытаптывание и перегон скота, чрезмерный выпас уменьшают покров трав, уменьшают корневую массу и органику → снижается фильтрация и влагоёмкость почвы, растёт эрозия и испарение с оголённой поверхности. Это снижает $W$ и может перевести степь в пустыню.
- Расчистка леса и пахота на границе лесостепи: убирая лес, человек снимает источник возврата влаги (транспирация и рекуперация осадков), увеличивает сток и эрозию → лес отступает, расширяется степь.
- Ирригация и мелиорация могут временно повысить $W$ и превратить степь в пахотные земли или даже в более плотную растительность, но при плохом оттоке — вызывают засоление и деградацию, что ведёт к вторичному опустыниванию.
- Пожары, смена землепользования и климатические изменения создают положительные обратные связи: меньше растительности → меньше локальной рекуперации осадков → ещё суше.
5) Иллюстрация на Евразии
- Западная и северная периферия степей (более влажно) при достаточных осадках превращается в лесостепь и леса.
- Центральная Азия при континентальном климате и низких $P$ (и при интенсивном выпасе) переходит в полупустыни и пустыни (например, участки вокруг Гоби).
- Советские и современные распахивания и интенсивный выпас на украинских/южно-российских степях в сухие годы приводили к эрозии и локальному опустыниванию — пример антропогенного сдвига через порог.
Вывод: граница степь–лес–пустыня определяется соотношением осадков и испарения ($W=P-ET$ или $AI=P/PET$); климат и сезонность задают базовый режим, а антропогенная нагрузка (выпас, вырубка, орошение, эрозия) может сдвигать систему через критические пороги, запуская обратные связи, которые закрепляют переход в пустыню или в более лесной ландшафт.