2. Географічне поширення сухих пустинь
Області, зайняті сухими пустелями, знаходяться в основному поза тропіками і в схемі (див. схему «ідеального континенту») простягаються на південь і на північ від тропічної смуги лісів. Особливо добре виражена смуга пустель в північній півкулі Старого Світу — вона тягнеться тут від самого Атлантичного океану (у Північній Африці), через Аравію і Центральну Азію майже до Тихого океану. Тут знаходяться дві найбільші пустелі — Сахара в Африці і Гобі в Азії, а також наші величезні центральноазіатські пустелі.
У Північній Америці пустелі менш обширні; тут вони лежать між 28-38° північної широти і 105-120° західної довготи, головним чином в штатах Юта, Айдахо, Орегон і Невада, частково в Арізоні, Каліфорнії та Мексиці.
У південній півкулі найбільші за площею пустелі розташовані в центральних частинах Австралії, менш значні — в південних частинах Африки. У Південній Америці пустелі охоплюють вузьку смугу вздовж західного узбережжя в межах 5-25° південної широти, а також західні частини Аргентини.
Пустелі в основному — області з дуже невеликою кількістю опадів, що не перевищує 30 см, а в багатьох місцях опадів випадає значно менше: у Мерві ‑ 15,5 см, у Бухарі ‑ 13,5 см, у Репетеку — 10,3 см, і можна вказати немало пунктів, де опадів навіть менше 10 см: Кашгар (у Центральній Азії) — 5 см, Каїр — 3 см та ін., в деяких же місцях Чилійської пустелі — лише 0,5 см. Бувають роки, коли в деяких пустелях кількість опадів настільки нікчемна, що не піддається вимірюванню.
Окрім невеликої кількості опадів, для пустель характерні: 1) вкрай мала вологість повітря, 2) дуже високі температури, 3) різкі температурні контрасти, 4) сильна інсоляція, що зумовлюється невеликою хмарністю, 5) часті сильні й поривчасті вітри.
Всі ці умови украй несприятливі для рослинності і спричиняють необхідність надмірного випаровування. Взагалі розрив між кількістю опадів і випаровуванням дуже великий, і нерідко випаровування в 10 і більше разів перевищує випалі опади.
Так, наприклад, в алжирській Сахарі це перевищення може сягати 50-60 разів! У Лівійській же пустелі випаровування складає близько 4 000 мм в рік, а дощ буває один раз на 4-5 років.
Зрозуміло, що за рахунок атмосферної вологи рослини пустель жити не можуть; основні джерела їх водопостачання — це ґрунтова вода і волога ґрунту, отримана в результаті конденсації водяної пари з повітря.
Не менш несприятливі для рослинності й едафічні умови. Зазвичай в ґрунті пустель наявна нестача води і бідність на органічні речовини; крім того, ґрунти сильно засолені, оскільки нікчемна кількість опадів недостатня для вилуговування ґрунтових солей.
3. Життєві форми пустель.
Рослинність пустель складається з різних життєвих форм, та в основному можна виділити дві групи, що цілком по різному пристосувалися до життя в обстановці пустель: одна група складається з видів, що пристосувалися до перенесення несприятливих умов пустелі (рослини-ксерофіти), інша — з видів, що не переносять засухи і які закінчують свою вегетацію до її настання. Перші представлені багаторічниками (особливо напівчагарниками і травами), другі — здебільшого однорічниками.
Рис. 1. Схема розподілу коріння піщаного злаку Aristida Karelini (у плані). Коріння поширюється в горизонтальному напрямі (кожна клітка дорівнює 1 кв.м. Цифри — кількість метрів).
Пустинні багаторічники. Вони мають цілу низку пристосувань, оскільки повинні енергійно вбирати воду з сухого ґрунту або повільно випаровувати її. Це забезпечується особливостями влаштування кореневих систем. Вони мають велику силу всмоктування коріння (до 100-160 атм.), що, зазвичай, дозволяє всмоктувати навіть невеликі кількості вологи.
Кореневі системи багаторічників або дуже сильно розвинені углиб і тоді досягають ґрунтових вод, причому тут цікаве незвичайно швидке зростання коріння, спочатку на пряму шкоду надземним частинам; та дуже часто ґрунтові води рослинам недоступні (вони залягають на глибині 100 м і більше), і тоді кореневі системи розвиваються вшир. Останнє спостерігається у трав і чагарників (рис.); види Calligonum у Кара-Кумах мають бічне коріння завдовжки в 10-15 м, і це не становить винятку. У деяких видів (полини, ефедра та ін.) можна спостерігати диференціацію коріння: коріння, розташоване на невеликій глибині, ефемерне і всмоктує весняну вологу, а глибші функціонують решту часу вегетаційного періоду, пронизуючи ґрунт по всіх напрямах.
Зменшення транспірації у пустинних рослин досягається різними способами, та в основному є результатом редукції випаровувальної поверхні (листя). Загалом існують такі форми пристосувань:
Розвиваються афільні форми (від грецьких слів «філон»— лист і «а» — приставка, що означає заперечення). При цьому листя надзвичайно редукується, і в крайніх випадках їх навіть насилу можна виявити (приклади: саксаули, види Galligonum в середньоазіатських пустелях, Casuarina — в пустелях Австралії тощо). Виходять безлисті форми, в яких у фотосинтезі основну роль грають зелені стебла.
Нерідкі гетерофільні форми (від грецького слова «гетерос» — різний), у яких весняне листя відрізняється від літнього, більш пристосованого до посухи.
Нерідкі рослини із жорстким листям і з товстою шкіркою, що захищає від надмірного випаровування.
Ряд рослин пустель нагромаджує в своїх частинах запаси води. В окремих випадках вода утримується у волосках, які мають вигляд бульбашок, що густо вкривають листя (наприклад, у напівчагарника кокпеку ‑ Atriplex cana), але частіше запаси води містяться в тканинах стебла і листя (сукуленти). Сукуленти дуже типові для деяких пустель земної кулі: кактуси, молочаї, мезембріантемуми тощо. Кактуси накопичують у своєму тілі до 2 000-3 000 л води (Cereus giganteus). Кількість води у деяких сукулентів складає до 96% ваги.
Низка рослин має захисні покриви (волоски, восковий наліт тощо), про що не раз йшлося при описі ксерофільних рослин.
Є у пустельних рослин і ще ряд характерних ознак; вкажемо лише на одну властивість пустельних рослин, а саме на посилену склеротизацію вегетативних частин. Залежно від сухості середовища у рослин розвиваються тверді механічні елементи: листя і пазушні паростки перетворюються на колючки. Взагалі колючі рослини характерні для пустель.
У засолених пустелях рослини, окрім крайньої сухості, повинні витримувати і винятково високе засолення ґрунтів. Тут можливі два способи: або рослини підвищують до високої міри свій осмотичний тиск, або вони мають здатність виділяти назовні надлишок солей. І той та інший способи мають місце в природі. Деякі види виділяють солі через особливі пори на листі (у середньоазіатських пустелях: гребінник — Tamarix, кермек — Statice та ін.). Такі ж рослини, як солонець (Salicornia herbacea), мають високий осмотичний тиск.
Весняні ефемери. Друга група рослин, характерна для деяких пустель, ‑ це однорічники або ж багаторічні види, але такі, що швидко проходять навесні весь свій цикл вегетації. Вище ми бачили, що в біологічному спектрі пустель особливо виділяються терофиты. Однорічні ефемери влаштовані дуже просто — це низькорослі одностеблові форми 30-40 см висоти, а в дуже посушливі роки лише 1-2 см. Вони відносяться до різних родин. Багаторічні ефемери в своїх надземних частинах схожі з однорічниками, але їх підземні частини повинні витримувати літню посуху; тому останні представлені переважно бульбами і цибулинами. Навіть злаки, що зазвичай не створюють цибулин, дають їх при основі стебел.
Характерний для ефемерів їх незвичайно швидкий розвиток весною: пустелі вкриваються інколи суцільним килимом квітучих рослин. Вегетація ефемерів триває близько 2—2,5 місяців, та низка видів весь свій життєвий цикл проходить тижнів за три. Деякі пустелі особливо багаті на весняні ефемери і тому називаються ефемеровыми (наприклад, в Середній Азії, рис. 57).