Ландшафтно екологічний підхід у вивченні геохімічних особеннос

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

РЕФЕРАТ
ЛАНДШАФТНО-ЕКОЛОГІЧНИЙ ПІДХІД У ВИВЧЕННІ Геохімічні особливості ГІРНИЧИХ ГРУНТІВ Тебердинського ЗАПОВІДНИКА
Суторміна Е.Н., Дегтярьова Т.В.

Природні екологічні системи (екосистеми) прийнято розглядати як природно-територіальні комплекси, що складаються з двох основних частин: абіотичного середовища і біоти, між якими відбувається зовнішній і внутрішній кругообіг речовини і енергії [11]. Їх просторова диференціація зумовлена ​​факторами розподілу найважливіших параметрів середовища [1].
Грунт також може виступати в якості біоцентріческой (з живим у центрі) природно-саморегулівної екологічної системи, оскільки в ній біотичні та абіотичні компоненти пов'язані потоками речовини та енергії. У той же час грунт як цілісність (природно-історичне грунтове тіло) сама взаємодіє з навколишнім абіотичним (повітря, води, гірські породи, клімат та ін) та біотичної (наприклад, рослини) середовищем, обмінюючись в цілому речовиною, енергією та інформацією з цим середовищем [4]. Трактування грунтів як екологічних систем характерно для нового, оформлявшегося зараз наукового напрямку - екології грунтів (Л. І. Прасолов, В. Р. Волобуєв, І. А. Соколов, М. І. Дергачова та ін.) У рамках екології грунтів ландшафтно-екологічний підхід дозволяє досліджувати обумовленість структурно-функціональної організації та розподілу грунтів в приватному реальному екологічному просторі [7], утвореному частиною існуючих в даний час факторів середовища або їх характеристиками.
Є велика кількість робіт, що характеризували властивості грунтів і висвітлювали різні аспекти взаємин грунтів з навколишнім середовищем. На базі Тебердинського державного біосферного заповідника давно ведеться вивчення основних показників клімату та їх впливу на гідротермічні режими грунтів висотно-екологічного профілю хребта Мала Хатіпара (В. А. Шальнов, Т. М. Багрова та ін.) Вивчення на геохімічному рівні співвідношень між грунтами заповідника і середовищем їх формування дає можливість аналізувати зміни геохімічних параметрів гірських грунтів залежно від різних екологічних умов.
Детальні грунтово-геохімічні дослідження проводилися влітку 2006 р. на опорних ділянках стаціонарного висотно-екологічного профілю, що охоплює весь спектр геоботанічних поясів ландшафтів хребта Мала Хатіпара [9]. У орографічному відношенні хребет є північним відрогом Бічного хребта, утворює в межах Тебердинського заповідника частина лівого схилу долини річки Теберда [6]. Значні коливання висот у межах профілю (понад 1,5 кілометрів по вертикалі) зумовили вертикальні відмінності в прояві основних екологічних факторів і формування певних екосистем. Так, на днищі троговими долини р.Теберди на висоті 1330 м. над ур. моря радіаційний баланс (R) має значення 37-38 ккал / см 2, середньорічна температура (t) становить 6,3 ° С, середньорічна кількість опадів (r) перебувати в межах від 760 до 850 мм, що дозволяє виростати не тільки хвойним породам , але і буку [10]. Біля підніжжя схилу на високих терасах р. Теберда чергуються буково-ялицеві та соснові лісові екосистеми з луговими асоціаціями на гірських алювіальних грунтах.
На схилах чіпаючи до висоти 2000-2100 м екологічно формуються хвойні ліси і йде утворення бурих гірничо-лісових грунтів. Показники метеоелементів змінюються: R = 37-31,5 ккал / см 2, t = 6,0-3,0 ° С, r = 850-1250 мм, при цьому на схилах південної експозиції виростають соснові ліси, а на схилах північної експозиції - ялицеві. Вище 2100 м над ур. моря поширені соснові та ялицево-соснові рідколісся на грубоскелетних бурих лісових грунтах, березові криволісся на гірничо-чагарникових грунтах і лугові асоціації на гірничо-лугових грунтах.
На висоті 2400-2700 м над ур. моря в межах високогірних субальпійських лук радіаційний баланс має значення 30,5 ккал / см 2. Середня річна температура близька до 0 ° С, річна кількість опадів 1500 мм. З подальшим підвищенням абсолютної висоти створюються екологічні умови розміщення поясу альпійських луків на світло-бурих гірничо-лугових грунтах. Показники його основних метеоелементів: R = 28 ккал / см 2, t = - 0,7 ° С, r = 1600 мм. Причому по схилах південно-східної експозиції піднімаються пестрокостровие луки, на схилах північно-східної експозиції виростають дзвоникувата-ветреніцевие луки. При подальшому збільшенні абсолютної висоти формується розірваний малопотужний рослинний покрив екосистем субнівального пояса.
Лінійне простягання профілю, гребінь, чітко виражені північно-східні і південно-східні схили визначили експозиційні розходження гідротермічних умов грунтоутворення. Вплив експозиції схилів гір при їх широтному простягання добре відомо [8]. Крутизна та експозиція схилів значно впливає на річну величину радіації, її розподіл протягом року, температурний режим. Так, наприклад, на однаковій висоті 2400 м над ур. моря, в межах субальпійських лук прихід сумарної радіації за повний день на південних схилах складає 777 кал / см 2, а річна величина радіаційного балансу 42,67 ккал / см 2, у той час, як на схилах північної експозиції ті ж показники набагато нижче - прихід сумарної радіації за повний день 519,5 кал / см 2, а річна величина радіаційного балансу дорівнює 31,0 ккал / см 2 [10]. Відрізняється і характер зволоження схилів: північно-східний більш вологий, південно-східний більш посушливий. У свою чергу, відмінності гідротермічних умов визначили диференціацію рослинності. На південно-східних схилах поширені більш ксероморфние різнотравно-злакові асоціації, на північно-східних схилах - більш мезоморфних злаково-різнотравні.
У цілому висотно-екологічний профіль являє собою цілісну пов'язану систему елементарних ландшафтів (елементарних екогеосістем) від вершини до підніжжя при пануванні крутих опукло-увігнутих схилів. Такі елементарні еколого-геохімічні системи характеризуються єдністю грунту і рослинного співтовариства в межах елементарної форми рельєфу, де зберігаються одні й ті ж основні умови життєдіяльності біоти (загальні умови інсоляції та енергобалансу) [2]. За рахунок переміщення твердого матеріалу і розчинених речовин зверху вниз по схилу створюється геохімічна контрастність грунтів елювіальних, транселювіальних, трансаккумулятівних і транссупераквальних елементарних екогеосістем, до яких приурочені опорні ділянки з закладеними грунтовими розрізами.
Місцеві геохімічні особливості гірських порід визначають багато в чому головні риси геохімії грунтів регіону. У геологічному відношенні висотно-екологічний профіль є однорідним і монолітним - гірськими породами служать калієві верхнепалеозойских гранітоїди. У порівнянні з літосферних Кларком у цих породах концентрується свинець і розсіюються мідь, цинк, кадмій [3].
Характер міграції елементів у грунтах визначається лужно-кислотними і окислювально-відновлювальні умовами. За лужно-кислотних умов грунту профілю можна об'єднати у 2 основних класи: з кислою реакцією (pH = 4,5-6,0) і слабокислою реакцією середовища (pH = 6,0-6,5), які в цілому відображають вертикальну зміну процесів грунтоутворення від субнівального пояса до змішаних лісах. Гірничо-лугові грунти верхніх автономних елювіальних позицій мають кислу реакцію середовища гумусового горизонту (pH = 4,7-4,9) з ослабленням кислотності вглиб грунтового профілю. Гірничо-лугові і гірничо-лісові грунти нижніх транссупераквальних і трансаккумулятівних позицій відрізняються слабокислою реакцією в гумусового горизонту (pH = 6,15-6,4) з деяким підвищенням кислотності вглиб профілю. Наші дані співпадають з дослідженнями В. В. Д'яченко [5], який вказує, що для грунтів високогірних ландшафтів Західного Кавказу характерний кислий клас водної міграції, обумовлений хімізмом атмосферних опадів і особливостями Бікан. У цих умовах зольність і насиченість рослин підставами знижені, активно розвивається кисле вилуговування грунтів, що приводить до виносу багатьох мікроелементів.
Вільний внутріпочвенний дренаж грунтової товщі при високій величині поверхневого стоку створює переважання окисних умов у грунтах практично по всьому висотно-екологічному профілю. Тільки для транссупераквальних ландшафтів характерна відновлювальна Глєєва обстановка з розвитком гірничо-лугових алювіальних глейовими грунтів, у формуванні яких беруть участь як грунтово-поверхневі, так і грунтово-грунтові дуже слабо мінералізовані води [5].
Важливим показником сформованих екологічних умов і регулятором міграції мікроелементів в грунтах гірських територій є грунтовий гумус. Високогірна специфіка гумусу полягає в його фульватного складі і дуже високому вмісті гумусових речовин. Профільне розподіл гумусу спадною, верхні горизонти грунтів сильно гумусірованності. Середній вміст гумусу в гумусового горизонту гірничо-лугових грунтів висотно-екологічного профілю складає 12,2%, в гірничо-лісових - 11,4%. Самі максимальні рівні накопичення гумусу (до 17,2%) виявлені для гірничо-чагарникових грунтів під березняками.
Якийсь максимум розподілу гумусу в гірничо-лугових грунтах спостерігається на висоті 2590 м в межах субальпійських лук. Причому помітно вплив експозиції схилів на інтенсивність гумусонакопленія. Так, на однаковій висоті схили північно-східної експозиції з більш мезофітних субальпійським високотрав'ям мають вміст гумусу в горизонті А рівне 16%, що майже в 2 рази перевищує вміст гумусових речовин у грунтах субальпійських лук південно-східної експозиції (8,8%). Більш сильне зволоження грунтів північно-східних схилів викликає розвиток тут потужного дерновинно шару, що позначається на високому ступені гумусірованності.
У значно меншій мірі перерозподіл тепла і вологи в залежності від експозиції схилу впливає на рівень гумусонакопленія в екогеосістемах з гірничо-лісовими грунтами. Середній вміст гумусу в грунтах схилів північно-східної експозиції, тільки на кілька відсотків вище вмісту гумусу в грунтах південно-східних схилів (13,3% і 10,9% відповідно). На цьому прикладі видно, що лісові ПТК з добре розвиненою рослинністю мають здатність нівелювати експозиційні розходження в гумусонакопленія.
Вміст гумусу і глибина гуміфікації в закладених грунтових розрізах різна. Характерним є їх збільшення від грунтів елювіальних до грунтів трансаккумулятівних і транссупераквальних лугових і лісових елементарних екогеосістем. Це можна пов'язати зі зміною загального рівня біохімічної активності грунтів в нижніх частинах профілю. Велика швидкість розкладання органічних речовин і більша кількість водних мігрантів, що втягуються в біологічний кругообіг, визначають тут високі рівні гумусонакопленія за профілем.
Висока гумусність грунтів забезпечує підвищену ємність біогеохімічного бар'єру в грунті [2]. Зв'язок підвищеного вмісту гумусу із значним накопиченням елементу виявляється для міді та цинку в лучних і лісових фації по північно-східному схилу, для міді і свинцю - по південно-східному. Можна припустити, що мікроелементи в цих умовах активно мігрують в адсорбованому стані на гумусових частинках.
Особливості розподілу мікроелементів у грунтовому профілі гірничо-лугових і гірничо-лісових грунтів при монолітному літогеохіміческом тлі можна пояснити сукупністю процесів біогенезу, гідрогенезу та ландшафтно-геохімічного сполучення. Поряд з біогенної акумуляцією хімічних елементів, спрямованої знизу вгору, в грунтах спостерігається і спадна міграція водних розчинів. Тому реальний розподіл елементів у грунтах вододілів і схилів визначається не тільки біогенної акумуляцією, але і вилуговуванням (табл.1, 2). Співвідношення цих двох процесів по-різному проявляється у грунтах висотно-екологічного профілю і можна відзначити його залежність від експозиції схилів. Радіальне биогенное накопичення мікроелементів більше переважає в грунтах північно-східної експозиції (за винятком кадмію). У той же час на південних схилах іноді вилуговування хімічних елементів йде сильніше, ніж биогенное накопичення (для свинцю, міді).
Таблиця 1
Деякі параметри гірничо-лісових грунтів південно-східних соснових схилів
Елементарний ландшафт
Опорний ділянку
Горизонт
Глибина, см
рН
Гумус,%
Мікроелементи, мг / кг
Pb
Cd
Cu
Zn
Трансаккумуля-тивний
Сосна 1
А 0
0-8
5,81
13,0
14,1
0,02
9,9
25,2
А
8-17
5,73
12,3
13,8
0,03
8,1
24,1
У
17-43
5,64
4,0
22,7
0,033
2,5
20,2
Транселювіаль-ний
Сосна 2
А
6-24
5,98
11,2
9,6
0,10
4,04
28,5
У
24-54
6,75
5,42
29,8
0,12
4,96
10,0
Транселювіаль-ний
Сосна 3
А 0
0-10
6,15
8,82
7,88
0,07
4,11
27,0
А
10-28
6,10
11,3
6,27
0,04
3,94
34,0
У
28-50
6,23
3,80
11,3
0,003
2,07
22,8
Прояви експозиційних відмінностей вмісту елементів в залежності від абсолютної висоти за профілем неоднакові. Так, грунту ялицевих схилів містять більше міді, ніж грунти соснових схилів. Причому ці відмінності у змісті однакові і у верхніх частинах профілю (в 4 рази) і в нижніх частинах профілю (теж приблизно в 4 рази). Тільки в середній частині профілю в умовах дуже крутих схилів (визначальних інтенсивний винос елемента) експозиція схилу на вміст міді не впливає. Дещо інша картина характерна для висотно-експозиційного розподілу свинцю в гірничо-лісових грунтах. У верхніх транселювіальних ландшафтах грунту південно-східних і північно-східних схилів відрізняються за вмістом свинцю в 3 рази, в той же час у середніх і нижніх частинах схилів різниця у вмісті елементу по експозиції згладжується.
Таблиця 2
Деякі параметри гірничо-лісових грунтів північно-східних ялицевих схилів
Елементарний ландшафт
Опорний ділянку
Горизонт
Глибина, см
рН
Гумус,%
Мікроелементи, мг / кг
Pb
Cd
Cu
Zn
Трансаккумулятівний
Ялиця 1
А 0
0-8
6,4
15,7
11,1
0,9
37,2
55,2
А
8-21
4,9
7,53
10,1
0,09
7,89
27,6
У
23-53
5,3
1,94
5,07
0,08
4,49
18,7
Транселювіальний
Ялиця 2
А 0
0-11
5,3
11,0
9,17
0,03
5,15
23,0
А
11-17
4,8
10,7
8,76
0,05
2,84
21,4
У
17-41
4,9
4,63
5,04
0,41
2,51
7,89
Транселювіальний
Ялиця 3
А 0
0-10
4,9
13,17
18,7
0,6
15,9
17,1
А
10-20
4,5
11,04
20,0
1,36
12,1
14,0
У
20-39
5,0
8,06
17,6
0,74
11,0
4,02
Латеральна диференціація хімічних елементів у грунтовому покрові відповідно до ландшафтно-геохімічним сполученням для більшості розглянутих елементів проявляється слабко. Це пов'язано з тим, що участь кожного мікроелемента в геохімічному сполученні дуже індивідуалізовано і залежить від властивостей їх міграційних форм і конкретних ландшафтно-геохімічних умов [2]. На процеси латерального перерозподілу мікроелементів також впливає переміщення гравітаційного матеріалу, яке змінює геохімічну контрастність різних частин схилу. Відмінності в концентрації кадмію, зумовлені латеральними ландшафтно-геохімічними процесами, мало значні і виявляються тільки в грунтах під березняками. Збільшення вмісту цинку в трансаккумулятівних ландшафтах спостерігається тільки в гірничо-лісових грунтах північно-східної експозиції і незначно в гірничо-лугових грунтах.
Найбільш чіткий зв'язок з ландшафтно-геохімічними процесами виносу і накопичення речовини має латеральна міграція міді в гірничо-лісових і, дещо меншою мірою, в гірничо-лугових грунтах (табл. 3). Це говорить про те, що мідь досить активно мігрує у водних розчинах за ландшафтно-геохімічних профілю.
Таблиця 3
Деякі параметри гірничо-лугових грунтів
Елементарний ландшафт
Опорний ділянку
Горизонт
Глибина, см
рН
Гумус,%
Мікроелементи, мг / кг
Pb
Cd
Cu
Zn
Транссупер-аквальний
Луг 1
А
0-19
6,15
15,1
4,7
0,04
14,6
35,0
У
19-39
5,69
2,37
4,8
0,09
12,5
31,5
Трансаккумуля-тивний
Луг 2
А
0-23
5,21
13,3
26,2
2,04
8,5
27,3
У
23-52
5,24
5,16
23,2
1,99
2,1
16,5
Транселювіальний (південно-східній субальпікі)
Луг 3
А
0-27
6,12
8,74
31,1
0,02
7,0
21,8
У
27-47
5,7
6,27
13,1
0,08
7,7
16,3
Транселювіальний (північно-східній субальпікі)
Луг 4
А
0-22
5,09
16,1
40,7
0,02
13,1
23,8
У
22-47
5,3
4,9
10,7
0,01
12,1
15,0
Транселювіальний (Альпіка)
Луг 5
А
0-24
4,9
8,81
23,2
0,1
11,5
26,4
У
24-43
5,33
1,4
17,7
0,15
9,3
19,1
Елювіальний (субнівального)
Луг 6
А
0-19
4,7
10,8
12,7
0,76
15,1
34,0
У
19-27
5,26
5,0
14,8
0,77
11,6
28,8

Висновки:
1. У гірських системах спостерігається експозиційна комплексність екосистем, обумовлена ​​нерівномірним розподілом тепла і вологи. Експозиційні відмінності екологічних умов у грунтах проявляються в особливостях гумусонакопленія, якісному і кількісному вияві радіальних процесів міграції мікроелементів. На південних схилах в силу більш сильного осушення та наявності ксерофітного рослинності в деяких випадках послаблюється біогенний захоплення грунтом елементів, які інтенсивніше втягуються у водне міграцію.
2. Зміна екологічних умов за абсолютною висотою в межах профілю також призводить до диференціації грунтових геохімічних характеристик. Інтенсивність гумусонакопленія і лужно-кислотні умови багато в чому визначаються зміною гідротермічних умов зростання рослинності по вертикалі. При цьому глибоко розчленований рельєф гірських територій сильно ускладнює ступінь різноманітності міграції хімічних елементів.

Література
1. Гунин П.Д., Востокова Є.А. Ландшафтна екологія .- М.: Біоінформсервіс, 2000 .- 232 с.
2. Добровольський В.В. Основи біогеохімії. - М.: Видавничий центр «Академія», 2003. - 400с.
3. Добровольський В.В. Географія мікроелементів. Глобальне розсіювання. -М.: Думка, 1983.-269 с.
4. Дергачова М. І. Екологія грунтів: підсумки, проблеми, перспективи / М. І. Дергачова / / Известия Уральського державного університету. - 2002. - № 23. - С. 53-61.
5. Дьяченко В.В. Регіональні ландшафтно-геохімічні дослідження гірській частині Північного Кавказу. / / Екологія: Досвід. Проблеми. Пошук. Новоросійськ. 1991. С. 96-100.
6. Салпагаров Д. С. Тебердінскій державний біосферний заповідник у Карачаєво-Черкесії / / Праці Тебердинського державного біосферного заповідника. Вип. 19. - Ставрополь: Ставропольська крайова друкарня, 2000. - 332 с.
7. Соколов І.А. Про основні закономірності екології грунтів / / Грунтознавство. 1990. № 7. С.117-128.
8. Шальнов В. А. Оцінка ролі експозиції схилів у формуванні фацій гірських країн / / Известия всесоюзного географічного товариства. - Т. 103. - 1971в. - № 3. С. 216-222.
9. Шальнов В. А. Ландшафти хребта Мала Хатіпара / / Північний Кавказ. Вип. 2. Питання фізичної та історичної географії. - Ставрополь, 1973. С. 55-66.
10. Шальнов В. А., Чікалін О.М. Радіаційний режим лугових асоціацій хребта М. Хатіпара / / Тр. Тебердинського заповідника. Вип. 8 .- Ставрополь, 1972. С.35-53.
11. Tansley AG The use and abuse of vegetational concepts and terms / / Ecology. 1935. V.16. № 3. p.248-307.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Реферат
123.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Ландшафтно-екологічний підхід у вивченні геохімічних особливостей гірських грунтів Тебердинського
Екологічний підхід до сприйняття Дж Гібсона
Комунікативний підхід у вивченні граматики
Психогенетические підхід у вивченні інтегральної індивідуальності
Проблемний підхід при вивченні географії
Соціологічний підхід у вивченні екологічних проблем
Про діяльнісний підхід у вивченні трагедії Шекспіра Гамлет
Орендні правовідносини загальна характеристика та деякі особеннос
Представлення результатів статистичної обробки геохімічних даних
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru