И.С. Белюченко
Экология Краснодарского края (Региональная экология)
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2010. - 356 с.
8. Ландшафты
8.3. Геохимия ландшафтов
8.3.3. Геохимические ландшафты природных систем
Территория
Краснодарского края выделяется большим разнообразием природных особенностей,
обусловленных рельефом местности, приуроченностью отдельных регионов к морским
и горным системам, широким варьированием климатических условий и другими характеристиками,
что не могло не сказаться на геохимическом обустройстве отдельных регионов и
составляющих их ландшафтных систем. Коротко остановимся на характеристике
наиболее значимых природных образований.
Геохимические
ландшафты лесов.
Широколиственные леса (буковые, дубовые) широко распространены на
Северо-Западном Кавказе в условиях влажного умеренно теплого климата. Ежегодная
продукция таких лесов колеблется от 80 до 150 ц/га, ассимилирующая
масса в дубравах составляет 1% от биомассы и достигает 40 ц/га, а число
видов высших растений составляет около 2000 (Глазовская, 1988).
Широколиственные
леса относительно богаты золой. В золе листьев много Са (0,6-3,8% на сухое вещество),
меньше К (0,15-2,0%) и Si (0,4-2,8%'), еще меньше Mg, Al, P и совсем мало Fe,
Mn, Na, C1. Накопление в листьях большой массы элементов предопределяет
возможность их биогенной аккумуляции в верхних горизонтах почв, а также многих
редких элементов, которых в разных ландшафтах больше 1 (В, Se, Ni, As, Au, Be, Co, Zn, Cd, Sn, Pb и др.) (Войткевич и
др., 1970). Выщелачивание элементов проходит весьма активно, и автономный
ландшафт с вертикальным и боковым стоками теряет подвижные элементы. Высокое
содержание в растениях Са и его энергичное биологическое поглощение определяют
кальциевый химизм биологического круговорота в широколиственных лесах (Са -
типоморфный элемент); меньшее значение имеет Н+ (не во всех ландшафтах) (Перельман,
1975).
Ежегодный
растительный опад в широколиственном лесу составляет 50-70 ц/га, темп
его разложения замедлен из-за относительно низких температур зимнего перерыва.
Скорость разложения органики уменьшается в большей степени, чем количество
опада, поэтому в данных ландшафтах происходит накопление лесной подстилки
(100-150, местами до 500 ц/га). Много накапливается гумуса (до 10 % и
более в горизонте А). Кальций и другие катионы, образующиеся при разложении
растительных остатков, нейтрализуют большую часть органических кислот, в связи
с чем реакция гумусового горизонта почв слабокислая или даже нейтральная, хотя
встречаются и сильнокислые среды (рН = 4-5), в поглощающем комплексе часто
преобладает кальций.
Преобладают
ландшафты переходного класса - от кислого к кальциевому (Н+-Са2+),
но встречаются и кальциевые. В ландшафтах Н-Са-класса верхние горизонты
бурых и серых лесных почв выщелочены от карбонатов. В теплое и влажное лето в
почве и залегающей под ней коре выветривания энергично протекает разложение
первичных силикатов с образованием гидрослюд, монтмориллонита (нонтронита) и
других глинистых минералов, накапливаются бурые гидроокислы железа, в результате
чего почва, кора выветривания, склоновые и другие континентальные отложения
приобретают бурый цвет и тяжелосуглинистый состав. Формирование химического
состава грунтовых и поверхностных вод в ландшафтах Н-Са-класса в основном зависит
от разложения органических веществ. Поверхностные и грунтовые воды слабоминерализованы
(менее 0,5 г/л), гидрокарбонатно-кальциевые. В ландшафтах Са-класса,
где коры выветривания и континентальные отложения содержат СаСО3, в
формировании химического состава вод, помимо биологического круговорота, важная
роль принадлежит процессам растворения СаСОз. Воды здесь также гидрокарбонатно-кальциевые,
но более минерализованные, часто жесткие.
Влажный
климат благоприятствует энергичному стоку. С наземным стоком выносится около
2,5-3,5 ц/га солей, несколько меньше, чем потребляется растительностью
за год (3,5-5,0 ц/га), поэтому коэффициент выноса здесь, по Глазовской, равен
1,3-1,4. Ежегодно в ландшафт с атмосферными осадками поступает около 0,9-1,05 ц/га
солей, которые включаются в биологический круговорот. Коэффициент атомогеохимической
активности (КА) составляет 0,3-0,4. С ионным стоком ежегодно выносится
значительно больше солей, чем поступает их с атмосферными осадками, коэффициент
ионного обмена Ки = 3,4-4,9. Следовательно, главным источником (до 80%) солей в
водах служат биологический круговорот и выветривание (Перельман, 1975). Благоприятные
климатические условия, в частности отсутствие засух, и плодородные почвы
определили важную роль равнинных и предгорных ландшафтов этого типа в сельском
хозяйстве. Во многих районах леса вырублены и почвы распаханы. К числу
дефицитных элементов относятся N, Р, К, местами Со, Сu, Zn, Mn, I, Мо, В и др. Избыточных элементов почти
нет, за исключением участков рудных месторождений (Виноградов, 1957; Войткевич
и др., 1970; Вопросы …, 1975; Добровольский, 1983, Алексеенко, 1989, 1990,
2000).
Основная
геохимическая особенность ландшафтов широколиственных лесов состоит в ежегодном
продуцировании большой массы живого вещества (80-150 ц/га) и
средней скорости его разложения. При разложении органических веществ кислотные
продукты распада частично нейтрализуются катионами, реакция почв кислая, слабокислая
или близка к нейтральной, кислое выщелачивание выражено слабо, в почве
накапливаются биогенным путем многие элементы. Для широколиственных лесов
характерно сравнительно благоприятное геохимическое сопряжение между автономными
и подчиненными ландшафтами (Перельман, 1975). Геохимические барьеры в
ландшафтах выражены слабо, важнейшее значение среди них имеет биогеохимический
барьер - накопление элементов в гумусовом горизонте (Са, Р, S, Mg, К, Mn, Mo,
Cu, Pb, Zn, Sr, Ва и другие микроэлементы). Меньшую роль играет сорбционный
барьер (География почв и геохимия ландшафтов, 1967; Геохимия тяжелых металлов …,
1983; Глазовская, 1988).
На
известняках, мергелях и других карбонатных породах образовались геохимические
ландшафты Са-класса. Именно они особенно характерны для Западного Кавказа.
Биологический круговорот здесь протекает в условиях слабощелочной и
нейтральной среды, почвы имеют черную окраску, гумус в них неподвижен (перегнойно-карбонатные
почвы). Почвы размещены на обломочной карбонатной коре выветривания. Воды гидрокарбонатно-кальциевые,
достаточно минерализованные. В районах, сложенных известняками, развивается
карст. На выходах карстовых вод возникает термодинамический барьер и осаждаются
травертины по реакции: Са2+ + 2НСО-3 -->
СаСО3 +Н2О + СО2 (Перельман, 1975). В горных
ландшафтах с широкими долинами на поймах и террасах возникают кислородные и
глеевые барьеры и весьма четко просматриваются следующие геохимические
сопряжения: автономные ландшафты (Н-Са; Са) - супераквальные ландшафты
(Н-Са-Fe; Са-Fe).
Геохимические
ландшафты степей. Сухость климата степей
определяет сток относительно слабее, чем в лесных ландшафтах, а также меньшее
значение прямых нисходящих водных связей, большую роль обратных отрицательных
биокосных связей в почвах, слабо выраженное геохимическое сопряжение внутри
автономного ландшафта и между автономными и подчиненными ландшафтами, развитие
испарительной концентрации элементов. В силу активной минерализации органических
остатков содержание восстановителей в почвах и водах степей низкое. В
автономных ландшафтах среда окислительная (Fe3+, S6+, U6+,
V5+ и т. д.), и только в болотах и солончаках местами развивается
щелочная и нейтральная восстановительная среда. Однако по сравнению с гумидными
ландшафтами очаги восстановительной среды локализованы, в целом господствует
окисление. Органические кислоты в этих ландшафтах полностью нейтрализуются Са,
Na и другими катионами, что определяет незначительную роль Н+,
преобладание нейтральной и щелочной среды (Перельман, 1975; Геохимические и почвенные
аспекты …, 1985; Касимов, 1988).
Воды
сухих степей - это по-настоящему ионные растворы, нередко высокой концентрации.
В них относительно мало органических веществ и минеральных коллоидов. Они
насыщены не только Са, но нередко и Mg, Na, S, Cl, N. При испарении воды
образуются минералы этих элементов. Воды бедны органическими соединениями, не
агрессивны (нейтральные и слабощелочные), часто насыщенные растворы почти не
обладают ни растворяющей, ни разлагающей способностью, а потому воздействие
грунтовых вод на породы невелико.
Для сухих
степей наиболее характерны Na и Mg, которые накапливаются при засолении в водах,
почвах и продуктах выветривания. Са - значительно более слабый мигрант, он не
накапливается в водах в больших количествах и в основном концентрируется в
почвах и грунтах (главным образом в форме кальцита и гипса). Сильное влияние на
миграцию металлов оказывает растворимость их соединений с сульфат-ионом.
Сульфат магния легко растворим, и для осаждения Mg необходимо очень сильное
испарение. Сульфат кальция растворим слабее, и подвижность Са также много слабее.
Sr следует за Са и накапливается вместе с гипсом. Меньшая растворимость
сульфата стронция по сравнению с гипсом, вероятно, компенсируется более низкой
величиной кларка Sr. Однако для Ва подобная компенсация невозможна, и его
миграция значительно отстает от Са и Sr.
Таким
образом, намечается ряд интенсивности миграции: Mg > (Ca, Sr) > Ва.
Активно мигрируют S (SO42-), Cl (C1-), а из редких
- Br (Br-), I (I-), Se (SeO32-, SeO42-),
Mo (МоО42-), Cr (CrO42-), U ([U О2(СОз)з]4-).
Отсюда можно сделать вывод, что в щелочной среде степей создаются особо благоприятные
условия для миграции анионогенных элементов, которые малоподвижны в кислых
лесных ландшафтах (Mo, Se, Сr, отчасти U).
Наоборот, многие катионогенные элементы, которые легко мигрируют в кислых
ландшафтах, здесь малоподвижны (Сu, Pb, Ba, Fe, Ca, Sr и т. д.) (Якушевская,
1973; Перельман, 1975; Фортескью, 1985).
Большое
влияние на биологический круговорот и водную миграцию в степях оказывает состав
горных пород. Слабый биологический круговорот здесь не в состоянии
сгладить влияние горной породы на автономный ландшафт, в связи с чем роль пород
резко проявляется на всех этапах формирования ландшафта: уменьшение в сухих
степях биологической информации (малая биомасса, мало видов) влечет за собой
рост неорганической информации (увеличение числа минералов, разнообразия почв и
вод). В степях элементарные ландшафты получают примерно одинаковое количество
тепла, но их увлажнение различно: подчиненные ландшафты получают значительно
больше влаги, чем автономные. С этими особенностями связана более резкая геохимическая
контрастность, чем в лесу, которая возрастает с увеличением сухости климата
(степные водоразделы и леса в поймах рек, сухая полынно-злаковая степь и пышные
луга речных долин и т. д.).
С
атмосферными осадками в степях поступает в почву около 1 ц/га солей (в
луговых – 1-1,2; в типичных - 0,75-1,0; в сухих - 0,6-0,9 ц/га), что
значительно меньше количества минеральных веществ, потребляемых растительностью,
в связи с чем коэффициент атмосферной миграции (КА) по Глазовской
для луговых степей составляет 0,2-0,3, типичных степей - 0,1-0,2 и сухих степей
- 0,4-0,6. В целом в степях по воздуху переносится огромное количество
силикатной пыли и солей. Пыльные бури - характерная особенность степных
ландшафтов. Во время пыльных бурь резко уменьшается видимость, иногда наступают
сумерки, воздух насыщается тонкой пылью. Особенно легко развеивается верхний
горизонт сухих солончаков, состоящий из смеси пылеватых частиц и кристаллов
соли. Выдувание верхнего горизонта приводит к разрыхлению и развеиванию нижележащего
слоя до тех пор, пока солончак не достигнет уровня грунтовой воды. Поэтому над
солончаками наблюдается особенно запыленная атмосфера. Важна также
аккумулятивная роль ветра (многим лёссам и лёссовидным породам приписывают
эоловое происхождение).
Биологический
круговорот в степных ландшафтах. Биомасса в степях на порядок меньше, чем в лесных ландшафтах - от
100 до 350 ц/га. Большая ее часть, в отличие от лесов, сосредоточена в
корнях (70-90%). Зоомасса в черноземных степях равна 6-21 ц/га - около 6% от биомассы. Ежегодная продукция (П) составляет 13-50 ц/га, 30-50%
от биомассы (Б); их соотношение К= lg П/ lg Б в черноземных и
каштановых степях колеблется в пределах 0,77-0,88. Таким образом, биологический
круговорот в степях по сравнению с лесами прогрессивен (Перельман, 1975).
Ориентировочные
ряды биологического поглощения для степей имеют следующий вид: Cl > S,P>K> Са,
Mg, Na, Mn > Si, Al, Fe. Характерная особенность биологического круговорота в степях - это его скорость. Ежегодно в опад поступает 35-55% от биомассы
(в тайге – 1,5-4 %). На поверхности почвы накапливается степной войлок, причем
отношение войлока к опаду зеленой части, характеризующее скорость разложения
растительных остатков в степи, близко к 1 (в широколиственных лесах - 4, тайге
– 10-20, в кустарничковой тундре приближается к 100). Ежегодно в биологический
круговорот в степях вовлекаются сотни килограммов водных мигрантов: в луговых степях
с опадом ежегодно возвращается 700 кг/га водных мигрантов, в сухих
степях – 150. В опаде большую роль играют основания, полностью нейтрализующие
органические кислоты, что определяет насыщенность поглощающего комплекса
основаниями, нейтральную и слабощелочную реакцию почв. Только в луговых степях
возможна слабокислая реакция в верхней части почвы и небольшое содержание
обменного водорода в поглощающем комплексе. Особенно важно соотношение между Са
и Na в опаде (Глазовская, 1988).
В
разложении органических остатков в степях выделяется два основных процесса: 1) кальциевое
разложение - Са преобладает над Na и господствует в поглощающем
комплексе почв; 2) кальциево-натриевое разложение - Na наряду с
Са и Mg входит в состав поглощающего комплекса, обусловливая солонцеватость
элювиальных почв (Перельман, 1975). В отличие от лесных ландшафтов в почвах
степей накапливается в 20-30 раз больше органического вещества, чем в биомассе
(в луговых степях до 8000 ц/га гумуса, в сухих – 1000-1500). Гуминовые
кислоты преобладают над фульвокислотами, подвижные формы гумуса не превышают
10-20%.
Элювиальные почвы, коры выветривания, континентальные
отложения. В автономных ландшафтах
бореальных степей формируются черноземные и каштановые почвы. М. А. Глазовская
объединяет их в семейство кальций-гумусовых степных почв. Биогенная
аккумуляция в элювиальных степных почвах, как правило, сильнее, чем в лесах, а
выщелачивание слабее, что объясняется щелочной средой, менее благоприятной для
миграции большинства металлов (кислое выщелачивание отсутствует), а также
слабым промачиванием в условиях сухого климата, в связи с чем резко выражен
механизм отрицательной обратной биокосной связи, стабилизирующей состав почв. Характерная особенность степных почв - накопление гумуса,
количество которого постепенно убывает с глубиной. В верхней части горизонта А
в связи с активным разложением органических остатков почвенный воздух содержит
много СО2, а в растворе устойчива система Са2++2НСО3-.
В нижней части гумусового горизонта СО2 меньше, и там из раствора
осаждается СаСОз, образуя иллювиальный карбонатный горизонт: Са (НСО3)2
® СаСО3 + Н2О + СО2,
являющийся продуктом биологического круговорота.
Для
черноземных и каштановых почв характерны два основных геохимических барьера: 1)
биогеохимический барьер в верхней части гумусового горизонта, в котором за счет
биогенной аккумуляции накапливаются Р, S, К, (Са), местами Mg, Na, Sr, Mn, Cu,
Zn, Mo, Co, As, Ag, Ba, Pb и другие микроэлементы; 2) щелочной и термодинамический
барьеры в нижней части гумусового горизонта и верхней части карбонатного, где
накапливается СаСО3 (Глазовская, 1988). В черноземных и каштановых
почвах преобладают окислительные условия, на что указывают неподвижность Fe и отсутствие
оглеения. Возможно, в черноземных почвах в связи с их лучшим увлажнением
периодически создается слабоокислительная среда с подвижным Мn и на короткий
срок - слабовосстановительная. Предполагается, что этим объясняется формирование
гумуса черного цвета и местами передвижение Мn. В каштановых почвах среда более
окислительная, чем в черноземных, и, вероятно, поэтому гумус в них коричневый,
а Мn менее подвижен (Перельман, 1975).
Карбонатная
кора выветривания. В степях, сформировавшихся на скальных
породах, под гумусовым горизонтом располагается обломочный горизонт с корками
кальцита на поверхности обломков. Карбонатный горизонт прослеживается в виде
белой полосы, параллельной земной поверхности - иллювиальный карбонатный почвенный
горизонт, нижняя часть которого находится вне сферы почвенных процессов и
должна быть отнесена к коре выветривания обломочной обызвесткованной.
Источником Са служат также атмосферная пыль, выветривание и последующее перераспределение Са с участием
биологического круговорота. Последующий смыв и сдув почв мог вывести
карбонатную кору на поверхность. Постоянная эрозия верхних горизонтов почв
обусловливает постепенное «въедание» коры в толщу породы.
Лёссы и
лёссовидные породы многие авторы относят к коре выветривания, которая формировалась
в четвертичном периоде. В европейской части России лёссы отлагались в
ледниковые эпохи в перигляциальных областях. Имеются представления, что некоторые
виды лёссов образовались в результате мерзлотных процессов - попеременного
промерзания и протаивания. С этим связывают формирование пористости,
призматических отдельностей. Материнская порода лёсса может образоваться
различным путем - водным (аллювий, делювий, пролювий), эоловым и т. д. Специфические
особенности лёсса порода приобретает только в результате выветривания. Таким
образом, лёсс - это не только эоловое отложение, но и ископаемая почва
ледниковых эпох (почвообразование происходило одновременно с осадкообразованием).
Мелкоземистость
и карбонатность сами по себе обеспечивают породе лёссовидные черты, особенно
если порода отложилась в сухом климате. Лёсс может быть особой корой
выветривания; лёссы и лёссовидные породы могут формироваться
непосредственно в ходе осадкообразования в условиях сухого климата. Согласно
этим представлениям в результате выветривания и почвообразования создается лёссовый
материал в виде пылеватой карбонатной фракции, весьма характерный для районов
засушливого климата. При переотложении водой или ветром данного материала образуется
плащ лёссов и лёссовидных пород. В геохимическом отношении лёссы и лёссовидные
породы аналогичны обызвесткованной коре выветривания. Все карбонатные коры
выветривания и континентальные отложения относятся к кальциевому классу
(Полынов, 1944; Геохимия ландшафтов …, 1973; Перельман, 1975).
Геохимические
ландшафты черноземных степей. Тип черноземных степей включает в себя
несколько семейств, выделение которых связано с зональными и провинциальными различиями.
Луговые
степи с кальциевым классом водной миграции. Кальциевые луговые степи – это горные и холмистые луговые степи с
энергичным водообменом, распространены в крае в условиях расчлененного рельефа
в районах неотектонических поднятий. Эти степи отличаются наибольшей биомассой и ежегодной продукцией
живого вещества. Биологический круговорот поставляет в почву много органических
веществ, и щелочей для их нейтрализации не хватает. В результате в верхней
части почвы развивается слабокислая среда (рН 6-6,5), в поглощающем комплексе
появляется небольшое количество водородного иона. Однако в луговых степях
отмечаются только начальные стадии этого процесса, большее его развитие
знаменует смену степного ландшафта луговым. Для кальциевых луговых степей
характерны выщелоченные, мощные и тучные черноземы с высоким содержанием гумуса
(до 20%) и большими его запасами (до 8000 ц/га). Размыв почв и коры
выветривания и переотложение их материала приводит к образованию склоновых
отложений и аллювия. Все они богаты СаСОз и относятся к кальциевому классу.
Если грунтовые воды формируются в грубообломочном элювии и затем фильтруются
через трещиноватые изверженные породы, содержащие мало продуктов выветривания,
то они слабо минерализованы, нередко содержат в своем составе силикаты и
бикарбонаты щелочей (преимущественно Na). Такие воды имеют
силикатно-карбонатный состав с преобладанием среди катионов Na, а их минерализация
не превышает 0,5 г/л.
Несколько
иной состав приобретают грунтовые воды в ландшафтах с более мощными продуктами
выветривания. В этом случае высокое содержание углекислой извести в почвах,
элювии и склоновых отложениях накладывает резкий отпечаток и на состав
грунтовых вод. При формировании последних важнейшее значение имеет растворение
углекислого кальция, в связи с чем в водах среди катионов преобладает кальций,
а среди анионов - гидрокарбонатный ион. Кальций, как сильный коагулятор,
обусловливает чистоту и прозрачность вод, которые почти не содержат в растворе
коллоидов. В обоих рассмотренных случаях воды будут пресными, маломинерализованными,
однако воды, приуроченные к склоновым отложениям, отличаются и значительной
жесткостью. Содержание хлора, сульфат-иона, натрия в них невелико. Однако по
мере движения вод и их испарения содержание сульфат-иона повышается, и воды
приобретают местами сульфатно-кальциевый состав. Из них возможно осаждение
гипса в нижней части коры выветривания и в континентальных отложениях (в форме
одиночных кристаллов). Мощные гипсовые горизонты в ландшафтах данного класса не
возникают.
Супераквальные ландшафты, питающиеся
гидрокарбонатно-кальциевыми водами, представлены лугами и болотами в долинах
рек, для которых характерны пышная травянистая растительность и много
кальциефилов в её составе, что объясняется не только богатством вод Са, но
также накоплением СаСО3 в почвах в форме так называемого лугового
или болотного мергеля (накапливается также Sr). Реакция данных почв нейтральная
или слабощелочная, в них энергично разлагаются органические остатки, накапливается
много гумуса (на лугах) или хорошо разложившегося торфа (на болотах),
развивается карбонатное оглеение. Fe и Мn приобретают подвижность и образуют аккумуляции
в форме железистых и марганцевых конкреций, но миграционная способность Fe небольшая
и болотные железные руды не возникают. В грунтовых водах автономных
ландшафтов иногда развивается слабовосстановительная среда, поэтому железистые
и марганцевые новообразования встречаются и в нижних горизонтах коры
выветривания. Карбонат кальция нередко образует мелкие скопления в форме
различных «журавчиков» и «дутиков».
Формирование
химического состава речной воды связано с поступлением в русло грунтовых и
поверхностных вод (Крайнов, Швец, 1992; Ковальский, 1994). Поверхностные воды
(ручьи, плоскостной сток), взаимодействуя с верхними горизонтами или размывая
более глубокие горизонты степных почв и коры выветривания, естественно,
растворяют некоторое количество соединений Са. Биологические процессы, протекающие
в самой воде (например, дыхание организмов), благоприятствуют накоплению в ней
СО2 и, следовательно, гидрокарбонатного иона (НСО3-),
что обеспечивает хорошую растворимость углекислого кальция. Поэтому речная вода
имеет гидрокарбонатно-кальциевый состав и ее реакция слабощелочная. Вода, как
правило, насыщена ионами Са и не растворяет известь. Кроме растворенных солей,
в речной воде находится значительное количество мути - взвешенных наносов, содержащих
до 20% СаСОз. А так как речная вода не способна растворять карбонаты, то они
частично отлагаются в аллювии, обусловливая его известковистость. Аллювий
обогащается также за счет известковых скелетов животных.
Итак,
типоморфным элементом луговых черноземных степей является Са. Он находится в виде
углекислой извести в почвах и подстилающих породах, с чем в основном связана
слабощелочная реакция почвенных и грунтовых растворов и коагуляция минеральных
и органических коллоидов на месте их образования. В связи с этим воды бедны
растворимыми коллоидами. Среди обменных катионов поглощающего комплекса также
преобладает Са. В медико-геохимическом отношении луговые степи относятся к
сравнительно благополучным ландшафтам. Эндемический зоб, кариес и другие
болезни, связанные с дефицитом элементов, здесь распространены значительно
меньше, чем в тайге, но мочекаменная болезнь, связанная с жесткостью вод и
другими условиями, наблюдается чаще.
Луговые степи
кальциево-натриевого класса (Са-Na).
Формирование ландшафтов данного класса связано с развитием засоления и рассоления.
Они очень характерны для аккумулятивных равнин. Во время близкого стояния
грунтовых вод терассы являются поймами, на которых распространяются процессы
засоления и осолонцевания и ландшафт носит характер солончаковатых и солонцеватых
лугов; с понижением базиса эрозии в дальнейшем (а возможно, и с увлажнением
климата) начинается рассоление, приводящее к образованию черноземов,
сохранивших в качестве реликтов различные признаки солонцеватости и осолодения.
В современных депрессиях рельефа создались условия для накопления соды и
образования солончаковых почв и солончаков. Поскольку часть солонцов вторично
засолена, то, вероятно, поднятия сменялись опусканиями. Реки в подобных
ландшафтах текут медленно, воды в основном гидрокарбонатно-кальциевые, но есть
и натриевые с повышенной щелочностью (сода). Долины рек, как правило, сильно
заболочены, встречаются болота с ярко выраженным сизым глеевым горизонтом под
торфяным слоем.
Кальциево-магниевые
луговые степи. Ландшафты этого класса формируются на
гипербазитах, доломитах и других породах, богатых Mg. Однако главное участие в
биологическом круговороте все же принимает не Mg, а Са, в почвах и
делювии преимущественно накапливается кальцит. В связи с этим ландшафты на
гипербазитах относятся к Са-Mg-классу (не к чисто магниевому).
Геохимические
ландшафты сухих степей. Тип сухих степей является переходным между
черноземными степями и пустынями. Это находит выражение в характере
растительного покрова, в котором преобладают полынно-злаковые ассоциации
(для типичных черноземных степей характерны злаковые ассоциации, а для пустынь
- полынные). Между черноземными и сухими степями нет четких различий. Переходы
в степях постепенные, и, например, сухие степи на темно-каштановых почвах
весьма близки к южным черноземным степям. Сухие степи разделяются на северное
семейство на темно-каштановых почвах с более интенсивным биологическим круговоротом
и южное семейство на светло-каштановых почвах. Для сухих степей типична
комплексность почвенно-растительного покрова: наиболее часто встречается сочетание
каштановых почв с солонцами, в некоторых районах солонцы преобладают. Помимо
типичных солонцов широко развиты каштановые солонцеватые почвы. Южные сухие степи (на светло-каштановых почвах)
характеризуются: сухим климатом, меньшей интенсивностью биологического
круговорота, меньшим накоплением гумуса, более слабым стоком, сильным развитием
засоления и осолонцевания. Здесь много типичных солончаков, почти все
светло-каштановые почвы солонцеваты. Ландшафты относятся к кальциевому и
кальциево-натриевому классу.
Геохимические ландшафты лесостепей. Для лесостепной группы характерно сочетание лесных и
степных элювиальных ландшафтов, образующих единый комплекс. Лесостепные
ландшафты формируются в климатических условиях, переходных от влажных (лесных) к
сухим (степным). Количество атмосферных осадков часто близко к испаряемости, но
нередки и отклонения в ту или иную сторону. В пространстве эти ландшафты, как
правило, образуют самостоятельную лесостепную зону - между лесной
(широколиственные леса) и степной. Ландшафты лесостепей в пределах края
распространены на северном макросклоне Главного Кавказского хребта и
характеризуются сочетанием широколиственных лесов (главным образом, дубовых) и
луговых степей. В результате хозяйственной деятельности большинство лесов
сведено, и только почвенный покров (серые лесостепные почвы, деградированные
черноземы) позволяет судить о более широком распространении лесов в прошлом. В
геохимическом отношении лесостепные ландшафты несут в себе черты как широколиственных
лесов, так и луговых степей. Однако современная миграция элементов ближе к луговым
степям.
Горно-луговые
ландшафты. По величинам биомассы (Б),
ежегодной продукции (П) и их соотношению К (К = lgП / lgБ) горные луга ближе
всего к луговым черноземным степям. Разложение органических веществ, напротив,
протекает медленнее, чем в степях, в продуктах разложения кислые соединения
преобладают над основными, в почвах развиты менее окислительные условия, иная
окислительно-восстановительная зональность. По этим показателям горные луга
ближе к тундре и тайге. Двойственность биологического круговорота - главная
особенность горно-луговых ландшафтов края. Горно-луговые ландшафты в пределах
края характерны для хребтов Северо-Западного Кавказа. Центральное положение в
типе горно-луговых ландшафтов занимает альпийское семейство (альпийские
низкотравные луга). В более теплом климате развито субальпийское
семейство (субальпийские высокотравные луга) с большей биомассой. Переходным к
горным степям является лугово-степное семейство. Число классов и родов
невелико. Типоморфны только водородный ион и кальций. Выделяется три основных
класса – кислый (Н), переходный (Н-Са) и кальциевый (Са). Каждый из них
включает два рода и большое число видов. Абсолютно преобладают ландшафты на
геосинклинальных формациях. Во многих горных районах широко распространены флиш
и флишоидные формации.
Альпийские
луга - низкотравные луга,
располагающиеся обычно на высотах более 2000 м (на Западном Кавказе - 2200-3000), продукт холодного и влажного климата высокогорий.
Прохладное лето исключает возможность произрастания деревьев. В некоторых
районах средняя температура июля не поднимается выше 4°С. Количество осадков
превышает испаряемость, организмы хорошо обеспечены влагой, растительность
носит мезофильный характер. Жизненные процессы лимитируются недостатком тепла.
Разреженная атмосфера и связанное с этим изменение солнечной радиации (большая
роль ультрафиолетовых лучей) определяют специфические особенности биогенной аккумуляции
и, в частности, фотосинтеза. Большое влияние на биологический круговорот оказывают
сильное испарение, резкая смена температур в течение суток, значительное
нагревание почвы по сравнению с воздухом, мощный снеговой покров и длительные
зимы (6-10 месяцев). Сравнительно частые грозы повышают содержание озона в
атмосфере и тем самым усиливают окислительные реакции (Назаров, 1974). В
горно-луговых ландшафтах на скальных породах почвы имеют малую мощность, щебень
часто залегает на глубине первых десятков сантиметров, почва и кора выветривания
практически совпадают. В горно-луговых ландшафтах почвенный мелкозем частично
образуется, очевидно, за счет разложения растительных остатков.
Альпийские
ландшафты кислого (Н+) класса. Они развиты на бескарбонатных породах и отмечены
сильнокислыми выщелоченными почвами. Местами в нижних горизонтах почв
развивается оглеение. Слабоокислительная среда (с подвижным Мn), вероятно,
развита повсеместно. Трещинно-грунтовые воды в элювиальном и трансэлювиальном
ландшафтах формируют свой состав за счет биологического круговорота и
взаимодействия с породами. Кислая среда в почве быстро сменяется нейтральной в
обломочном элювии, и воды, как правило, нейтральные или очень слабокислые. Это
преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые воды, иногда с повышенным
содержанием Mg. Низкая температура вод повышает растворимость газов, в
частности О2 и СО2. Воды очень мало минерализованы, часто
ультрапресные. Из-за резкой ненасыщенности их из ландшафта выносится большинство
элементов, в том числе сравнительно малоподвижных.
Альпийские
ландшафты переходного (Н+-Са2+)-класса. Они формируются на карбонатных породах -
известняках, доломитах, мергелях и т.д., широко распространены в пределах края
на Северо-Западном Кавказе. Горно-луговые почвы их обычно содержат обломки
карбонатных пород, вокруг которых создается локальная нейтральная микросреда.
Однако в целом почвенный мелкозем кислый, биологический круговорот оказывается
сильнее влияния породы, в почве возникает чрезвычайно пестрая, резко
неравновесная щелочно-кислотная обстановка (в одном и том же горизонте развиты
и кислая, и нейтральная среды). СаСО3 неустойчив, и бикарбонатные
растворы покидают почву, иллювиальный карбонатный горизонт не образуется.
Однако эти ландшафты богаче кальцием, чем кислые, рН почв здесь выше, организмы
лучше обеспечены кальцием, среди трав больше кальцефилов. Трещинно-грунтовые воды образуются в карбонатных
породах, важную роль в формировании их состава играют процессы растворения
кальцита и доломита. Воды более минерализованные, чем в кислом классе,
гидрокарбонатно-кальциевые, они не насыщены СаСО3,
в связи с чем вторичные аккумуляции углекислой извести отсутствуют.
Примитивно-пустынные
ландшафты распространены в
высокогорьях, основную роль в их биологическом круговороте играют водоросли и
микроорганизмы, частично лишайники и грибы; высшие растения отсутствуют или их
число ограничено, в связи с чем биомасса мала. Некоторые типы
примитивно-пустынных ландшафтов можно рассматривать как результат деградации
ландшафтов других групп под влиянием ухудшения условий существования
организмов: понижения температуры, увеличения сухости, возрастания засоленности
(Назаров, 1974).
Ландшафты
скал, покрытых лишайниками и водорослями. Данный тип часто является первой стадией развития
ландшафтов на скальных породах. В условиях влажного и теплого климата эта
стадия быстро проходит, и только в условиях высокогорий она существует в
течение длительного времени. Первыми поселенцами на скальных породах являются
лишайники, а
также некоторые водоросли (еще раньше поселяются микроорганизмы).
Биогенные
ландшафты вечных снегов. Красный, зеленый, желтый,
коричневый и прочий цветной снег встречается в зоне вечных снегов Кавказа.
Обычно пятна окрашенного снега распространяются на десятки квадратных метров и
километров. Такое специфическое явление вызвано наличием синезеленых и зеленых
водорослей, грибов и бактерий. Большую часть времени эти низшие организмы
бездействуют, но стоит только оттаять верхнему слою снега, как начинается
бурное их размножение, образование и разложение органического вещества. В
результате талая вода обогащается различными продуктами обмена веществ (СО2,
органические соединения). Естественно, что биологическая продуктивность такого
ландшафта ничтожна, организмы находятся здесь в слишком неблагоприятных
условиях (низкие температуры, бедность минерального питания). Поэтому ландшафт
в целом очень близок к абиогенным ландшафтам вечных снегов и льдов.
|