Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

И.С. Белюченко
Экология Краснодарского края (Региональная экология)

Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2010. - 356 с.

Предыдущая

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 --> СаСО32О + 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.  

Предыдущая