Морфология элементарного ландшафта 6 страница

Почвообразовательные процессы слабо выражены. Профиль почв грубообломочный и маломощный, такие почвы относят к скелетным, или зачаточным. Вследствие слабого выноса продуктов гипергенного преобразования, слабого разложения незначительной части массы орга­нических остатков и низкого содержания кислых про­дуктов распада реакция почвы слабокислая или ней­тральная. В почвах содержится достаточно Fe, Mn, Са, Mg, в районах, прилегающих к побережью морей или океанов,— Na, С1. Диатомовые водоросли служат после отмирания источником аккумуляции кремния. В полиго­нальных почвах полярных пустынь органическое вещест­во накапливается в трещинах (до 3—5%). Источником его является растительный детрит и плазма микроорга­низмов. В составе грубого гумуса содержание фульвокис-|от и гуминовых кислот примерно одинаковое. В местах | нездования птиц происходит отложение помета, такие участки почв относят к орнитогенным. На площади 1 км² пингвины вносят за год до 10 т органического вещества. Мхи, лишайники получают элементы питания за счет вы­ветривания пород, с атмосферными осадками, при мине­рализации отмирающего органического вещества.

Химический состав почвенного мелкозема в поляр­ных пустынях зависит от состава породы. Это видно из • равнения валового химического состава минеральных почвогрунтов, золы торфа. Элювий кристаллических сланцев по сравнению с карбонатной породой содержит больше оксидов алюминия, железа, калия, натрия. Зола торфа концентрирует оксиды алюминия, железа, фосфо­ра, серы. Геохимическая обстановка в полярных пусты­нях слабоокислительная. Миграция химических элемен­тов задерживается на механическом и биогенном барь­ерах.

Воды в холодных пустынях представлены в основном твердой фазой. В Антарктиде жидкий сток происходит примерно с 1% площади всего континента, в Арктике — С 60% площади островов. Все водотоки временные и образуются при положительных температурах, поэтому водная миграция химических элементов выражена сла­бо. Озера разнообразны по концентрации солей и терми­ческому режиму: пресные, слабосолоноватые и соленые.

Растительность в Антарктиде представлена пятнами н 1 плитных лишайников, в более теплых местах — дер-ппнками кустистых лишайников и мхов. В низких широ­тах появляются отдельные цветковые растения. В Арк­тике растительность богаче: травянистые растения, мхи, лишайники. В обоих полярных районах встречаются во­доросли, грибы, бактерии. Водоросли на тающих снегах образуют формации красного, зеленого, желтого, пур­пурного цвета. Фауна полярных пустынь бедна и насчи­тывает несколько сотен видов. Преобладают простей­шие, коловратки, клещи, насекомые, круглые черви.

Продуктивность растительных сообществ в ландшаф­тах полярных пустынь самая низкая и по величине мо­

гдествами жарких пустынь. Биомасса растений обычно не превышает 1 ц/га. Химический состав лишайников и водорослей примерно такой же, что и в растениях уме­ренных широт, но зольность их низкая. Общее содержа­ние азота и зольных элементов в лишайниках около 1,3— 4,0%. Из них преобладает азот, магний, кальций, крем­ний, калий. У некоторых видов отмечено накопление алю­миния (1,3) и железа (до 0,2%). Содержание зольных элементов в листьях цветковых растений 4—6%, азота — 3—4%. Элементы Si, Al, Fe распределяются в органах цветковых растений по акропетальному типу, Са, К, Mg, Р, Na, С1 — по базипетальному. Распределение азота по органам равномерное. Холодные пустыни высокогорных ландшафтов

Пустыни высокогорных районов покрыты снегом, льдом или представлены россыпью грубообломочных камней с накипными лишайниками на поверхности. Сне­га и льды являются осадочными горными породами, при их таянии происходит отложение пылеватых частиц. В самых чистых льдах гор Средней Азии количество мел­козема колеблется от 0,5 до 2 г/л. Лед содержит пузырь­ки воздуха, которые освобождаются при таянии и дела­ют воду агрессивной. Реакция тающего снега и льда в среднем рН 6,6—7,4, в Гренландии — рН 4,9—6,6. Встре­чающиеся в трещинах льда минеральные зерна с пузырь­ками воздуха в результате гидролиза преобразуются в пылеватые частицы, которые сохраняют химический со­став первоначальной породы. Преобразование минера­лов и пород на поверхности льда и снега осуществляют водоросли, грибы, бактерии, но их мало.

Снега и льды имеют неодинаковый химический состав. В высокогорных районах Кавказа преобладают гидро-карбонатно-натриевые воды, Средней Азии — гидрокар­бонатно-кальциевые. Твердые частицы, пыль, химические элементы привносятся в ледники и снежники ветром и атмосферными осадками. При таянии снега на ровных участках ежегодно накапливается до 9 т/га минеральной массы, что приводит к формированию мощных (1—2 м) мелкозернистых отложений, близких к лессовидным (А. Г. Назаров, 1974).

Высокогорные холодные пустыни характеризуются i у.пм климатом и сильным испарением в связи с высокой инсоляцией. Фотосинтез и дыхание растений здесь интен-I нвнее, чем на равнине. Крахмала в растениях образует-I я мало, но много накапливается сахара, синтезируется НИтамин С. Биомасса зависит от типов растительных со­обществ и может колебаться от 0,5 до 220 ц/га. Химиче-СКИЙ состав и распределение элементов по органам, а ракже структура биомассы примерно такие же, как и в соответствующих сообществах равнинных пустынь. Раз-

южение органического вещества протекает медленно, интенсивность биологического круговорота слабее, чем в жарких пустынях. Низкие температуры способствуют об-разованию труднорастворимой соли натрия (Na₂S0₄-

IOH2O), поэтому в депрессиях рельефа местами форми­руются засоленные почвы. Минерализация речных вод местами повышенная. Озера часто соленые, иногда с на­личием сероводорода. Дефицитными элементами в ланд­шафте являются свободный кислород и иод. В почве и породе накапливаются Са, Р, S, Со, Mn, Си, РЬ. В ланд­шафтах холодных пустынь могут быть выделены следу­ющие классы водной миграции: кальциевый, кальциево-Iнатриевый, соленосный.

ГЕОХИМИЯ ТУНДРОВЫХ ЛАНДШАФТОВ

В группе тундровых ландшафтов выделяются тунд­ровый тип ландшафтов и верховые болота. Последние относятся к азональным ландшафтам и рассматривают Тундровые ландшафты характерны для субарктиче­ского пояса, они приурочены преимущественно к побе­режью Северного Ледовитого океана. В южном полуша­рии они встречаются на отдельных островах вдоль бере­гов Антарктиды.

В пределах тундровых ландшафтов встречаем сход­ство по одним показателям с северной тайгой, по дру­гим— со степями и пустынями. Как в тундре, так и в ландшафтах аридного климата гидротермические пока­затели неблагоприятны для роста и развития растений: В тундре лимитирующим показателем является низкая температура, в аридных ландшафтах — низкое количе­ство осадков. Гидротермические условия тундры и север­ной тайги сходны, что сближает эти ландшафты по массе подстилки, величине опада, низкому приросту, характер­ным водным мигрантам и отношению lgn: lgB. Однако геохимия тундровых ландшафтов имеет свои особен­ности.

Гидротермические условия. В зависимости от геогра-фического положения для тундровых ландшафтов характерны весьма различные среднемесячные температурызимних месяцев (— 5 35°). Средние температуры са-мого теплого месяца по материкам изменяются мало ](5—13°). Количество выпадающих осадков составляетобычно 200—300 мм в год, в отдельных районах — до 750 мм. Испаряемость в тундре близка к испарению(100—200 мм в год), что несколько ниже, чем количест-во выпадающих осадков, в результате формируется про-мывной водный режим. Низкие температуры тормозятгеохимические и биохимические процессы по преобразо-ванию природных соединений.

Кора выветривания, воды и почвы. В тундровых ландшафтах почвенный профиль практически совмещен с корой выветривания. Химическую основу коры выветривания образуют кремний и алюминий, входящие в со­став мало измененных криогенными и другими процес­сами первичных минералов и пород. Такую кору вывет­ривания относят к грубообломочной сиаллитной. Глини­стые минералы представлены небольшим количеством гидрослюды, монтмориллонита, иллита, хлорита. Про­мывной водный режим создает условия для выноса осво­бождающихся химических элементов, которые перехва­тываются и аккумулируются в почвогрунтах биогенным путем.

Почвенно-грунтовые и речные воды имеют низкую минерализацию и относятся к ультрапресным. Сумма ионов в водах реки Надым, впадающей в Обскую губу, в межень (апрель) составила 61 (максимальная концен­трация), в половодье (июнь, июль) — 14—15 мг/л. По сравнению с ландшафтами бореального пояса в водах тундры содержится меньше свободных ионов водорода (рН 6,7). Химический состав воды гидрокарбонатный, местами гидрокарбонатно-кальциевый, гидрокарбонатно-кальциево-магниевый. В речной воде по сравнению с речными водами таежных ландшафтов повышено содер жание кремния и железа. Цветность воды высокая, что говорит об активной миграции органических соединений. Общая жесткость воды низкая.

Господствующими почвами в мохово-лишайниковой тундре являются тундрово-глеевые, в кустарничковой тундре и лесотундре — тундровые глеевые оподзолениые. почвы. В профиле почв совмещаются две геохимические обстановки: в перегнойном горизонте окислительная, в иллювиальном глеевом — восстановительная глеевая. В местах господствующей восстановительной глеевой об­становки распространены болотные почвы.

В тундровых глеевых почвах накапливаются полу­разложившиеся растительные остатки, представляющие собой грубый гумус, содержание его может достигать 10% и более. На долю неспецифического органического вещества приходится 30—40%. Состав гумуса фульват-пый (С_г: Сф = 0,1—0,6). Агрессивные фульвокислоты раз­рушают минеральную часть почвы и передвигаются с ос­вобождающимися элементами вглубь по маломощному Профилю. Фракций гумусовых кислот, связанных с каль­цием и полуторными окислами, очень мало или они от­сутствуют. Гуминовые кислоты малокондеисированы и приближаются по строению к фульвокислотам. Реакция почвы колеблется от силы-юкислой до слабокислой. При слабо выраженном вертикальном промывании (надтик-сотропное элювиирование) происходит преимуществен­ное развитие бокового стока. По сравнению с породой почвы обедняются полуторными окислами и основа­ниями и обогащаются кремнеземом, на что указывает изменение соотношения Si0₂: R2O3. Основных элементов питания и микроэлементов в подвижной форме недо­статочно.

В кустарничковой тундре и лесотундре процесс раз­рушения минеральной части почвы и вынос соединений по профилю протекают более активно, что отражается на перераспределении химических элементов. Реакция поч­вы более кислая.

Растительность тундры насчитывает около 500 видов. Биомасса колеблется от 50 в арктической до 280 ц/га в кустарничковой тундре. Структура биомассы зависит от господствующих видов в растительных сообществах. Преобладает корневая система, которая составляет 70— 80% биомассы, на зеленую часть приходится 10—20%. Прирост в кустарничковой тундре в 2 раза больший, чем систему и минимальная (1—2%) на многолетнюю надземную часть. Абсолютная величина прироста в 5— 11 раз меньше биомассы; отношение lg П: lg Б для ланд­шафтов кустарничковой тундры 0,56, это самый низкий показатель по сравнению с рассматриваемыми типами ландшафтов.

В арктической тундре опад самый низкий — 9,5, в ку­старничковой— в 2,5 раза выше (22,7 ц/га). Эта величи­на составляет всего лишь 8—19% биомассы. Основная часть опада приходится на корневые остатки (59—72%) и только 1% составляет многолетняя надземная часть. Истинный прирост очень низкий — 0,5—1,1 ц/га. Из-за медленного разложения остатков накапливается боль­шая масса подстилки (35—830 ц/га), поэтому интен­сивность биологического круговорота замедленная (20—50).

В кустарничковой тундре зольность растений выше. Растительность арктической тундры представлена пре­имущественно лишайниками, имеет низкую,зольность. На зеленую часть прироста приходится до 50% от общего количества азота и зольных элементов в биомассе. Сред­нее содержание азота в опаде растений арктической тундры 0,9—2,1%, т. е. больше, чем в кустарничковой. С зеленой частью возвращается в опад до 60% зольных элементов. Зольность опада низкая (1,8—2,5%), биога­логены составляют 4—5, органогены 58—65%. Содержа­ние хиА^ических элементов в подстилке арктической тун­дры в 2 раза, а кустарничковой — примерно в 4,5 раза больше, чем их содержание в биомассе. В приросте и опаде растительных сообществ тундры зольные элементы и азот образуют следующие геохимические ряды: для арктической тундры

N>Ca>K>Mg, Si>P, Al, Fe>Cl, S, Mn>Na,

для кустарничковой

N>K>Ca>Si>Mg, P>A1, Fe>Mn, S, Na, CI.

Таким образом, для ландшафтов тундры характерен азотный тип химизма растений с низкой зольностью и малой продуктивностью. Биологический круговорот за­стойный. Практические аспекты геохимии ландшафта

Тундровые ландшафты используются как пастбища. Естественная растительность содержит мало белковых соединений и зольных элементов. Поэтому олени, осо­бенно в зимне-весенний период, получают недостаточно полноценных кормов. Летом при появлении разнотравья, 'игод, грибов корм содержит много витаминов. Перелет­ные птицы ускоряют биологический круговорот химиче-ских элементов, помет служит дополнительным источни­ком органического вещества в почве и элементов пита­ния для растений.

В условиях открытого грунта в лесотундре и южной тундре возможно выращивание сельскохозяйственных культур особой агротехникой на песчаных и супесчаных породах. Имеется опыт выращивания скороспелых сор­тов овощей и картофеля. Для этой цели необходимо про­водить утепление почвы путем закладки торфяно-иавоз-пой прослойки ниже глубины образования корней в дозе SO—80 т/га и более. Учитывая короткий период вегета­ции и недостаток элементов питания, необходимо вно­сить в почву все основные минеральные макро- и микро­удобрения, предохранять ее от эрозии, которая здесь больше ощутима, чем в тайге или степях.

В пределах ландшафтов тундры биогеохимические эндемии не выявлены вследствие слабой изученности ре­гиона. С пищей поступает недостаточно витамина С, что приводит к заболеванию цингой. Травоядные животные испытывают недостаток белковой пищи.

В горной тундре перспективны все геохимические ме­тоды поисков полезных ископаемых.

­

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: