Лекция 11. Тема «Лесные ландшафты»

План.

1.Природные лесные ландшафты.

2.Лесные антропогенные ландшафты.

3.Таксономия лесных антропогенных ландшафтов.

1. Лесные природные ландшафты сохраняют экологическое равновесие биосферы. По мнению специалистов, значение средозащитной функции леса, т.е. сохранение генофонда флоры и фауны, на порядок выше их экономического значения как источника сырья и продуктов.

Влияние леса на окружающую природную среду исключительно многообразно. Оно проявляется в том, что леса:

• являются основным поставщиком кислорода на планете;

• непосредственно влияют на водный режим как на занятых ими, так и на прилегающих к ним территориях и регулируют баланс воды;

• снижают отрицательное воздействие засух и суховеев, сдерживают движение подвижных песков;

• смягчают климат, способствуют повышению урожаев сельскохозяйственных культур;

• поглощают и преобразовывают часть атмосферных химических загрязнений;

• защищают почвы от водной и ветровой эрозии, селей, оползней, разрушения берегов и других неблагоприятных геологических процессов;

• создают нормальные санитарно- гигиенические условия, благотворно влияют на психику человека, имеют огромное рекреационное значение.

По своему значению, местоположению и выполняемым функциям все леса подразделяют на три группы:

первая группа – леса, выполняющие экологические функции (водоохранные, полезащитные, санитарно-гигиенические, рекреационные).

вторая группа – леса, имеющие защитное и ограниченное эксплуатационное значение. Распространены они в районах с высокой плотностью населения и развитой сетью транспортных путей;

третья группа – эксплуатационные леса. Распространены они в многолесных районах и являются основным поставщиком древесины.

В лесных природных ландшафтах за многие тысячи лет сформировались сложные взаимоотношения между биотическими и абиотическими его компонентами.

Тайга. Самый большой по занимаемой площади лесной ландшафт. Слово «тайга»- сибирское, обозначающее хвойный лес. Хвойные леса в основном расположены в северном полушарии. В зависимости от грунтов, рельефа и влажности почвы хвойные леса образуют ландшафтные типы насаждений:

• ельники разных видов;

• сосняки, или боры, тоже многообразные;

• вторичные мелколиственные – березовые и осиновые леса.

В Западной Сибири произрастают также леса из пихты, лиственницы, кедровой сосны.

В Восточной Сибири на вечно мерзлых грунтах господствуют светлые редкостойные леса из лиственницы даурской, а на Камчатке – из каменной березы.

В Канаде основными лесообразующими породами являются черная и белая ели, бальзамическая пихта, американская лиственница.

В тайге сформировались подзолистые и дерново-подзолистые почвы.

Сосновые леса, образуют светлохвойную тайгу, распространены на бедных песчаных или каменистых почвах.

Мелколиственные, березовые и осиновые леса, в большинстве случаев вторичные, образовались на месте хвойных лесов.

Типичные животные: бурый медведь, рысь, белка, соболь, бурундук, заяц-беляк, полевки, глухарь, рябчик, дятлы, мелкие насекомые.

Смешанные леса растут на дерново-подзолистых почвах. Массивы ельников и сосновых боров перемежаются с дубравами. В связи с распространением холмисто-моренного рельефа, почвенно-растительный покров часто мозаичен. Животный мир представлен: енотовидной собакой, бобром, лосем, зайцем, лисой, дятлами, куницей, рысью, дроздами и т.д.

Широколиственные леса не образуют сплошного пояса. Они встречаются лишь в областях с мягким климатом. Для них характерно удивительное видовое многообразие. Главные лесообразующие породы – каштан, каштановый дуб, дуб обыкновенный, граб, клен. Фауна широколиственных лесов также очень многообразна. Обильный опад, богатый основаниями, энергичная минерализация и глубокое промывание приводят к формированию здесь бурых лесных почв, отличающихся довольно высоким плодородием.

Ландшафты влажных вечнозеленых лесов больше других получают солнечной энергии и тепла при огромном количестве осадков и преимущественно избыточном увлажнении. При жарком влажном климате интенсивно протекают биохимические процессы, образуется мощная кора выветривания, а активная деятельность почвенных микроорганизмов способствуют быстрому разложению органических веществ и превращению их в усвояемые растениями соединения. Характерны латеритные глеевые почвы, образующиеся в наиболее переувлажненных местах, и красно-желтые латеритные. Этот вид ландшафта отличается пышностью, богатством видового состава. Животные – обитатели тропических лесов приспособлены к жизни на деревьях и прячутся в их густых кронах – это многочисленные обезьяны, летяги. Много ярко окрашенных птиц. Длинными колоннами передвигаются муравьи.

Сложная структура лесного ландшафта обеспечивает замкнутый круговорот химических элементов. Многообразие компонентов природных лесных ландшафтов позволяет ему быть устойчивым к различным природным влияниям.

Но в результате хозяйственной деятельности человека в умеренных и субтропических широтах практически не осталось природных лесных ландшафтов. Результаты проявились незамедлительно. И возникла потребность в возобновлении, хотя бы частично, лесных насаждений, которые бы смогли уменьшить антропогенную нагрузку на окружающую среду. Создавая лесокультурные ландшафты, человек преследовал следующие цели:

* охлаждение городского «острова тепла» за счет увеличения альбедо поверхности и транспирации;

• стабилизацию ветрового режима, «разгрузку» воздушных масс;

• увеличение относительной влажности воздуха и «сглаживание» ее суточных и сезонных колебаний;

• выделение кислорода в атмосферу;

• увеличение концентрации отрицательно заряженных ионов в атмосфере над древесно-кустарниковыми насаждениями;

• выделение биологически активных веществ, подавляющих развитие патогенных агентов в атмосфере;

• поглощение пыли и газов, загрязняющих атмосферный воздух;

• снижение уровня шума;

• задержание части осадков и уменьшения поверхностного стока;

• в водных и болотных ландшафтах – формирование условий аэробного разложения загрязняющих воду веществ, поглощение биогенных элементов;

• улучшение структуры, проницаемости и, в ряде случаев, плодородия почв;

• задержание снегового покрова и талых вод;

• закрепление сыпучих грунтов, снижения уровня эрозии;

*улучшение визуальных свойств урбанизированных ландшафтов.

При создании лесокультурных ландшафтов руководствуются показателями климатических условий местности, структурой почвы, составом пород, высаживаемых растений, способом их посадки, агротехникой ухода за насаждениями.

Все лесокультурные ландшафты относятся к типу многолетних, частично регулируемым антропогенным комплексам. Через некоторое время искусственные насаждения приобретают некоторые черты ранее существующего лесного ландшафта (появляются кустарники, травянистый покров, грибы, насекомые, птицы, млекопитающие).

Процесс преобразования искусственной посадки в тип леса можно рассмотреть на примере искусственного чистого древостоя сосны в условиях произрастания дубрав. Под прикрытием сосны разрастается дуб обыкновенный, ильмовые, калина, клен татарский, бузина черная, появляются элементы травостоя дубрав.

Лесокультурные ландшафты широко распространены в степной зоне, лесотундре, пустыне, полупустыне.

Для уменьшения антропогенной нагрузки на ландшафты (уменьшение эрозии почв) можно использовать лесозащитные полосы. Лесозащитные полосы делятся на два вида – полезащитные и водорегулирующие. Полезащитные лесополосы удерживают снег во время метелей, улучшают микроклимат полей, способствуют урожайности сельскохозяйственных культур.

Водорегулирующие лесополосы высаживают на границах полей и ориентированы длинной своей частью поперек склонов. Они удерживают поверхностный сток и переводят его во внутрипочвенный, между лесополосами на полях улучшается микроклимат.

Приовражные насаждения препятствуют использованию склонов как природных кормовых угодий.

3. Ландшафтоведы лесные антропогенные ландшафты рассматривают как единство древостоя и места произрастания, которые составляют основу типологии лесокультурных ландшафтов. В связи с этим Сукачев рассматривал тип леса, как биоценоз, ядром которого являются доминирующие породы деревьев и их экология. В его представлении тип леса объединяет многочисленное количество отдельных участков леса, однородных не только по составу одних древесных пород, но и других ярусов растительности, животным миром, лесорастительными условиями, внутренними и внешними взаимосвязями, сукцессионными процессами. Понятие биогеоценоз идентично понятию географическая фация. Лесокультурные ландшафты в зависимости от занимаемой площади являются структурными составляющими больших природных комплексов – региональных (зоны, провинции, районы) и типологических (типа ландшафта, типа местности, типа сложного урочища). Как самостоятельные комплексы лесокультурные ландшафты встречаются на уровне типов урочищ. Именно в данном случае возникает проблема существования и древостоя как диагностических признаков.

Рассмотрим на примере. Балка склонового типа местности представлена семейством урочищ. Цирковая балка в меле - один род семейства балки. Цирковая балка в меле с дубравой; цирковая балка в меле с чабрецом и лугово-степным травостоем вторичного происхождения; цирковая балка в меле с березняком вторичного происхождения; цирковая балка в меле с сосной – все эти разные виды урочища – природные и антропогенные относятся к одному семейству балки. Совокупность всех видов семейств и образует тип балочного урочища.

В том случае, когда лесные культуры имеют характер цельного массива, который распадается на ряд урочищ, говорят о лесокультурном ландшафтном участке.

Лекция 12. Тема. «Экология водных антропогенных ландшафтов»

План.

1. Водохранилища.

2. Типологические единицы водохранилищ.

3. Пруды.

4. Экологическое состояние искусственных водоемов.

1.В зависимости от гидрологического режима все водные объекты делят на группы: водотоки, водоемы, водоносные горизонты и артезианские бассейны, ледники.

Водотоки характеризуются движением воды по направлению склона по руслу. К ним относятся: реки, ручьи, каналы, протоки между озерами либо лагунами и морем. Различают постоянные водотоки, функционирующие круглый год, и временные существующие определенное время.

Водоемы – это углубления в земной поверхности постоянно, либо кратковременно заполненные водой. Различают водоемы природные и искусственные. К природным водоемам относятся океаны, моря, озера, болота. Искусственные водоемы представлены водохранилищами, прудами.

Искусственные водоемы – водохранилища используются в различных целях. Фортунатов по значению и хозяйственному использованию выделил следующие типы водохранилищ:

• обслуживающие водопоставку;

• обслуживающие потребности сельского хозяйства;

• созданные с целью выработки электроэнергии;

• для обслуживания водного транспорта и лесосплава;

• созданные для защиты от паводков;

• для разведения рыбы;

• рекреационная зона.

В развитии водохранилища, как и любого антропогенного ландшафта, выделяют несколько стадий.

На ранней стадии, которая продолжается 3-4 десятилетия, формируются береговая линия и дно, сине-зеленые водоросли заменяют диатомовые, на мелководье появляется гидрофильная растительность, коренным образом изменяется животный мир.

На зрелой стадии наблюдается спокойный эволюционный процесс водохранилища. Заканчивается формирование береговой линии, формируется стойкое растительное сообщество, стабилизируется животный мир. Водохранилище приобретает черты природного водоема – озера. Каждое водохранилище представляет из себя единый ландшафтный комплекс с присущими только ему особенностями микроклимата, морфологии берегов и дна, процессами зарастания и заиливания. Но в тоже время большое водохранилище можно расчленить на аквальные ландшафты на основании: *ландшафтно - генетических особенностей залитой территории, которая является ложем водохранилища;

*наличие обособленных водных масс;

*отличия в ландшафтно-типологической структуре.

2. Типологические ландшафтные единицы водохранилища представлены типом ландшафта, типом акватории, типом урочищ.

В водохранилище хорошо выражены два типа ландшафтов – мелководье и глубоководье. За нижнюю границу мелководья берется глубина с отметкой 5м. Не все глубины мелководья водохранилища освоены макрофитами. Это объясняется большими колебаниями уровня воды и низкой прозрачностью воды. При стабильном уровне воды в вегетационный период макрофиты встречаются на глубине 3м. В мелководье аккумулируется значительная часть твердого стока. Обогащение вод детритом и минеральными суспензиями создают на мелководье необходимые условия для развития растительного и животного мира.

Акватория глубже 5 м имеет одинаковую температуру воды во всей толще, в результате волнения и поднятия холодной воды к поверхности. Вдоль берегов глубоководного ландшафта накапливаются продукты абразии и наблюдается заиливание дна тонкозернистыми наносами. Количество и состав фито- и зоопланктона, бентоса, нектона отличается от мелководья.

Тип акватории – следующая типологическая единица. Как пример типа акватории можно привести «зону выклинивания» гидрологов, которая весной представляет из себя речку, озером – летом, зимой – дельту.

Тип акватории распадается на систему типов урочищ. Урочища отличаются друг от друга глубиной, характером дна, илами, сообществом растений и животных.

Водохранилища являются не только самостоятельными ландшафтами, но и оказывают влияние на прилегающие к ним ландшафты.

Прямое геоморфологическое влияние водохранилища оказывают на узкую береговую линию, которая поддается абразии.

Прямое гидрологическое влияние водохранилища оказывают на уровень грунтовых вод.

Вокруг водохранилища формируется микроклимат.

3.Пруды имеют небольшие размеры. Местами они настолько распространены, что становятся характерными урочищами физико-географических районов. Размеры и морфология, интенсивность заиливания, характер зарастания определяются типом местности. В условиях лесостепной и степной зон Русской равнины выделяют три типа прудов:

*углубленные пруды плакорного и междуречного типов местности характеризуются незначительной глубиной, небольшим объемом воды.

*пруды склонового типа местности, созданные в балках и верховьях долин отличаются большой глубиной и большими объемами воды.

* пруды пойменного типа местности имеют своеобразный режим. Это проточные и полу - проточные озера-пруды, созданные на маловодных реках, перегороженных дамбой.

Особенностью прудов, как ландшафтов, является их динамичность. Жизнь их всецело зависит от водозабора. Между водозабором и прудом происходит взаимообмен веществами и энергией. Этот обмен частично отражается в водном балансе и в балансе твердого стока.

Водный баланс пруда зависит от поверхностного и подземного стока, осадков, массы воды в водоеме, использования воды в хозяйственных целях, испарения, инфильтрации, спуска воды через слив.

Вследствие заиливания и зарастания пруд быстро превращается в новый тип ландшафта – низинное болото. Надежный способ защиты – облеснение их берегов. Пруды не только зависят от окружающих их ландшафтов, но и сами оказывают на них влияние, образуя системы парагенетических комплексов. Ниже дамбы вследствие инфильтрации воды возникают болота, заросшие камышом и осокой. В результате подпора грунтовых вод в верхней части пруда образуются низинные болота, солончаки, мезофильные луга. На склонах балок вблизи дамбы активизируются обвальные процессы. Сброс воды из пруда в период весеннего половодья является причиной образования оврагов.

Хозяйственная деятельность человека является причиной необратимых типологических изменений водоемов. Промышленные отходы и канализационный сток, минеральные удобрения, которые смываются с полей, насыщают воды озер, прудов, рек, водохранилищ фосфором и азотом, которые повышают уровень продуктивно-биологических процессов, способствует обеднению придонных слоев воды кислородом. Олиготрофные озера быстро эволюционируют в эвтрофные. Следует помнить, что защитным барьером от загрязнения являются заросли макрофитов на мелководье. Они задерживают соединения азота и фосфора.

Антропогенное загрязнение окружающей среды является причиной ограничения, а иногда и невозможности использования водных объектов в рекреационных целях. Часто загрязнения сопровождаются интенсивным развитием в воде патогенных и потенциально патогенных микроорганизмов.

Улучшение экологического состояния бассейнов рек и качества питьевой воды является приоритетным направлением государственной политики многих государств.

Лекция 13. Тема «Геохимические барьеры»

План.

1.Миграция химических элементов.

2. Генетическая классификация геохимических барьеров.

3.Подклассы физико - химических барьеров.

1.В жизни ландшафтов большую роль играет миграция химических и биологических веществ, которая определяет особенности круговорота веществ, энергии и информации, специфику трофических цепей.

Все химические элементы, составляющие земную кору, атмосферу, гидросферу находятся в постоянном движении. Перельман предложил определять интенсивность миграции химических элементов по формуле:

Ị=m/ tС;

где: m - масса мигрирующего элемента;

t – время существования миграции;

С- кларковое, либо местное, фоновое содержание элемента в геохимической системе.

Характеризуя миграцию химических элементов, естественно рассматривают ее основные виды и типы.

Выделены четыре основных вида миграции:

• механический;

• физико-химический;

• биогенный;

• техногенный.

Типы миграции:

первый - смена физического состояния элемента без их существенного перемещения. Например, твердое состояние элемента сменилась раствором;

второй тип характеризуется перемещением элементов без изменения физического состояния. Например, перемещение аэрозолей в атмосфере;

третий тип объединяет два предыдущих типа и состоит в перемещении элементов с изменением физического состояния. Например, при техногенном загрязнении тяжелые металлы первоначально в воде представлены растворами. Затем тяжелые металлы переходят в коллоидное либо твердое состояние, мигрируя с толщами воды на большие расстояния;

На некоторый час миграция химических элементов может прекращаться, а на отдельных участках может произойти концентрация части химического элемента. Эти процессы рассматриваются с точки зрения геохимических барьеров.

Геохимический барьер – это участки земной коры, где на небольшом расстоянии резко уменьшается интенсивность миграции химических элементов и, как последствие их концентрация.

В значительной части барьеров резко изменяется физическое состояние элемента, что вызывает концентрацию определенных химических элементов либо их соединений.

Следовательно, именно на геохимических барьерах протекают эколого-геохимические изменения, которые происходят в биосфере.

Например. Железо в подземных водах находится в двухвалентном, хорошо растворенном состоянии при отсутствии свободного кислорода.

При выходе на поверхность эти воды соединяются со свободным кислородом, и образуется трудно растворимый гидроксид железа. Смена типа миграции железа сопровождается выпадением в осадок и концентрацией. Данный вид барьера относится к кислородному типу.

Использование учения о геохимических барьерах позволяет дать оценку геохимическим условиям концентрации химических элементов и их соединений в экосистеме, прогнозировать изменение экологической ситуации и принимать правильные решения по регулированию техногенной нагрузки на ландшафты.

3. Классификация природных процессов или явлений может осуществляться по разным признакам. В научных исследованиях чаще всего явления классифицируют по генетическим особенностям, поскольку они дают возможность наиболее полно отразить характерные особенности явлений, их возникновение, формирование, развитие. Учитывая это, рассмотрим генетическую классификацию геохимических барьеров.

Алексеенко предложил разделить все геохимические барьеры на три основных типа:

*природные;

* техногенные;

* техногенно - природные.

Природные геохимические барьеры обусловлены природными особенностями конкретной части биосферы.

Техногенные геохимические барьеры, возникают в результате изменения геохимической обстановки антропогенными факторами.

Техногенно- природные геохимические барьеры возникают в результате антропогенного изменения одного из природных факторов, что послужило толчком к активизации образования природного геохимического барьера.

В свою очередь Алексеенко типы делит на классы:

*физико-химические;

*механические;

* биогеохимические;

*комплексные.

Образование физико-химических барьеров связано со сменой физико-химической обстановки. Классификация используется только в том случае, когда происходит выпадение химических элементов в осадок, при миграции их в ионной форме в разных окислительно – восстановительных и кислотно- щелочных условиях.

Механические барьеры – это участки резкого уменьшения интенсивности механической миграции. Они в основном связаны с другими типами миграции химических элементов, когда их формы существования не изменяются, но они перемещаются в пространстве. Перемещение осуществляется в пределах биосферы, в основном в пределах атмосферы и гидросферы.

Биогенные барьеры в основном связаны с первым типом миграции химических элементов, когда изменяется их физическое состояние, но незначительно изменяется их перемещение в пространстве. По своей сущности эти барьеры являются концентрацией химических элементов растительными и животными организмами. Концентрация химических элементов на биогеохимических барьерах является частью биологического кругооборота этих элементов. Накопление на геохимических барьерах химических элементов (соединений) приводит к их аномальной концентрации. При определенных условиях концентрация и общее количество элементов на барьере увеличивается, и возникают месторождения полезных ископаемых.

Комплексные геохимические барьеры – это пространственное наложение одного геохимического барьера на другой, генетически они связаны между собой. Среди природных барьеров они самые распространенные.

Среди техногенных геохимических барьеров Алексеенко предложил выделить класс социальных барьеров. Под этим термином объединены зоны складирования и погребения промышленных и бытовых отходов.

Социальные барьеры имеют ряд общих черт с предыдущими классами, но в тоже время и отличия.

• В этом классе барьера прекращается миграция целого ряда химических элементов и веществ;

• Миграцию прекращают не все вещества, а только часть их;

• Возникают социальные барьеры искусственно;

• По способу образования и складирования они отличаются от всех предыдущих барьеров;

• Они не имеют аналогов по специфике концентрации веществ и способам образования барьера; социальные барьеры имеют общую черту с техногенными барьерами - на данной стадии развития общества все вещества остаются невостребованными.

3. В выделении подклассов в физико-химических барьерах Перельман использовал «матричный подход».

Для выделения подклассов: кислородный (со свободно растворенным кислородом); глеевый (без свободного кислорода, но и без сероводорода), сероводородный взяты окислительно-восстановительные условия воды, которая доходит до барьера. Все три подкласса, по значениям рН подразделяются на: сильнокислые (<3), кислые и слабокислые (3-6,5), нейтральные, слабощелочные (6,5-8,5) и сильнощелочные, либо содовые (>8,5). Всего учтено 12 разных условий воды, доходящей до барьера.

В зависимости от перечисленных условий может меняться в воде концентрация целого ряда химических элементов. Так в нейтральных и слабощелочных сероводородных водах может превышать содержание S и Se. Такие элементы, как Na, К, Сѕ, Rb, N, С1, Вr, J, могут содержаться в повышенных концентрациях и быть геохимически активными в воде будь какого состава.

Каждому физико-химическому барьеру присвоен свой символ, буква латинского алфавита: А- кислородный, В- сероводородный, С- глеевый, D – щелочной, Е- кислый, F- испарительный, G – сорбционный, Н – термодинамичный.

На кислородном барьере оседают химические элементы в условиях наличия свободного кислорода в воде различного состава, которые поступают к барьеру; на сероводородном – в условиях с Н2S, на глеевом – в соответствующих условиях при отсутствии сероводорода и естественно кислорода), на щелочном – при повышенном рН, на кислом – при уменьшении рН. На испарительном барьере осуществляется концентрация веществ за счет их испарения из вод, которые доходят до барьера. На сорбционном барьере обязательно должны присутствовать определенные адсорбенты (глина, гумус и др.) На термодинамических барьерах осаждение элементов осуществляется при условии изменения в конкретной системе температуры и давления.

Зная условия, в которых формировались воды, прежде чем достигнуть барьера, класс и подкласс барьера, можно прогнозировать какие химические элементы могут быть сконцентрированы на этом барьере.

Лекция 14. Тема. «Характеристика основных классов природных барьеров»

План.

1. Физико-химический барьер.

2. Механические барьеры.

3. Биогеохимические барьеры.

4. Кристаллохимические условия.

1. Кислородные барьеры А являются самыми распространенными в биосфере. Объясняется это тем, что они образуются сразу же, как только глеевые и сероводородные миграционные потоки поступают в зону, содержащую свободный кислород. Окислительные барьеры образуются и при резком изменении слабо окислительных условий на резко окислительные. Из металлов на кислородных барьерах оседают железо, марганец, редко кобальт и другие металлы, с изменяемой валентностью, а также сера и селен. Железо концентрируется на значительной части барьеров с глеевых и иногда с сильнокислых вод (рН<3).

На сероводородных барьерах В оседают химические элементы, растворенные в глеевых либо кислородных водах при наличии сероводорода (в состоянии газа либо ионного раствора). В биосфере сероводородные барьеры обусловлены жизнедеятельностью сероводородных бактерий. Эти бактерии, разлагая органические вещества и сульфаты, выделяют углекислый газ и сероводород. Из сульфатов бактерии извлекают кислород (он идет на окисление органического вещества), а энергия, которая выделяется при этой реакции, поддерживает жизнедеятельность бактерий. Сероводород, взаимодействуя с растворенными солями и металлами, образует трудно растворимые растворы сульфидов, что и обуславливает образование сероводородного барьера. В природе к сероводородным барьерам приурочены месторождения руд с высоким содержанием свинца, цинка, меди, кадмия, серебра, молибдена, астата, висмута, никеля, высокотоксичных для живых организмов. Особое внимание привлекают глубинные воды Черного моря, насыщенные сероводородом, где обитают представители гидробионтов, относящиеся к разным классам.

Глеевые барьеры С возникают в местах, куда поступают кислородосодержащие и глеевые воды. Чаще всего глеевые барьеры возникают в прибрежной зоне болот. С поверхности воды на глеевую основу оседает медь, молибден, уран, серебро, хром, астат. Глеевые барьеры можно встретить в замкнутых понижениях в лесостепной зоне в нижней части аккумулятивного горизонта почвы. Наиболее энергично накапливается молибден, его содержание на барьере превышает в 8-10 раз содержание в выше лежащих слоях.

Глеевые барьеры встречаются и среди луговых почв солончаков. На таких участках концентрация молибдена от верхнего до глеевого горизонта увеличивается, а количество водорастворимых его частиц, что особенно важно, уменьшается с 17 до 2% валового содержания металла в почве.

Щелочные барьеры D формируются на участках, где кислая среда сменяется щелочной, слабощелочная – сильнощелочной, сильнокислая - слабокислой. Иначе, такие барьеры возникают в местах, где происходит резкое изменение рН. В этих условиях из раствора выпадают в осадок минералы, относящиеся к карбонатам, фосфатам, гидроксидам.

Кислые геохимические барьеры Е природного происхождения образуются при резком снижении значений рН. На кислых барьерах происходит концентрация анионогенных химических элементов (силена, германия, молибдена). Такие барьеры характерны для гидротермальных систем.

Испарительные геохимические барьеры F - это участки, где концентрация химических элементов происходит в результате процесса испарения. Чаще всего они встречаются в засушливых зонах, но в период выпадения осадков химические аномалии исчезают. Испарительные геохимические барьеры могут возникнуть при разных окислительно-восстановительных условиях. Если в грунте есть глеевый горизонт, наблюдается глеевое засоление. При наличии черного, гидротроилитного (FeS · n Н2О) горизонта, пахнущего сероводородом, можно говорить о сероводородном засолении. Возникают испарительные барьеры и в условиях окислительного процесса.

Сорбционные барьеры G формируются на границе газовых либо водных потоков с сорбентами. К природным абсорбентам относятся коллоиды оксида марганца, они абсорбируют никель, кобальт, калий, медь, барий, цинк, ртуть, золото; гидроксида железа, которые абсорбируют астат, фосфор, селен; гидроксиды кремнезема абсорбируют радиоактивные элементы; доломита – свинец, цинк. На формирование аномалий в почвах оказывает влияние способность к абсорбции элементов, входящих в состав гумуса – каолинита и монтмориллонита.

Гуминовые кислоты относятся к основным абсорбентам биосферы. Так как они малорастворимы, в их состав входят кислородосодержащие функциональные группы, ответственные за образование прочных комплексных соединений с ионами металлов. Эти барьеры характерны для прибрежных зон болот (абсорбент – торф), гумусных горизонтов, коры выветривания. Гумус и глинистые частицы определяют содержание в почвах абсорбентов.

Термодинамические барьеры Н образуются при резком изменении давления и температуры в конкретных геохимических системах.

2. На природных механических барьерах оседают минералы с изоморфными примесями, коллоиды с абсорбированными ними веществами, умершие растительные и животные организмы, технические соединения, не имеющие аналогов в природе. Оседание минералов происходит на всем протяжении водного потока, как временного, так и постоянного. На природных барьерах осуществляется дифференциация переносимых обломков. Большое влияние на дифференциацию оказывают ландшафтно-геохимические особенности местонахождения барьера. Некоторые исследователи считают, что глинистые коллоиды на барьере формируют мощные лессовые отложения.

Концентрация живых организмов на барьере сравнительно невелика. Более всего на барьере откладывается скелетов умерших организмов.

Осаждение обломков минералов, переносимых ветром часто происходит на мезобарьерах (дюны, К-1).

Для паров воды, переносимых ветром, барьером являются горные системы (К-2).

В биосфере распространены механические барьеры, на которых оседают коллоидные частицы, переносимые ветром, пыль (К-3).

Концентрация на механических барьерах К-4 сравнительно больших организмов происходит вместе с мелкими обломками минералов, а споры и пыльца растений, бактерии прекращают миграцию вместе с неорганическими коллоидными частицами.

Оседание на механических барьерах К-5 технических соединений, которые мигрируют в воздушных массах, приводит к загрязнению окружающей среды.

3. На биогеохимических барьерах происходит резкое уменьшение интенсивности миграции химических элементов под влиянием организмов. Это можно сравнить с кратковременным накоплением химических элементов растениями и животными. После их отмирания элементы сразу же включаются в процесс миграции и биологический кругооборот.

Возможно и захоронение отмерших организмов, тогда элементы, содержащиеся в них, могут пребывать в связанном состоянии миллионы лет. В данном случае они сосредоточены в месторождениях угля, торфа, в органическом веществе, рассеяны в осадочных породах.

Основные факторы концентрации химических элементов на биогеохимических барьерах условно можно объединить в три группы:

1. Внутренние, биохимические, обусловленные биохимическими особенностями конкретного вида организмов;

2. Внешние, ландшафтно-геохимические, обусловленные условиями места обитания;

3. Внутренние, кристаллохимические, обусловленные свойствами ионов, которые входят в состав растений и животных.

Алексеенко выделил следующие биохимические факторы:

1. Каждый вид растений и животных накапливает только им присущие химические элементы;

2. В каждом органе растений и животных накапливаются определенные химические элементы;

3. Накопление химических элементов зависит от возраста и фазы развития организма;

4. Смена концентрации одного элемента в организме ведет к изменению концентрации другого элемента;

5.В каждом живом организме четко выражен барьер накопления определенных химических элементов. Если он отсутствует, то организм погибает.

Ландшафтно-химические факторы оказывают влияние на количество химических элементов в отдельных органах организма.

Установлено, что:

1. Изменение состава коренных горных пород приводит к изменению ландшафтно- геохимической обстановки и естественно к изменению концентрации ряда химических элементов;

2. Важным показателем ландшафтно-геохимической обстановки является рельеф. Он, в определенных условиях, оказывает влияние на поглощение растениями целого ряда металлов;

3. При одинаковых условиях в ландшафтах, подвергающихся ветровой эрозии, и в ландшафтах с эоловыми отложениями растения отличаются содержанием в них ряда металлов;

4. Изменение концентрации почвенных газов и температурного режима почв оказывают влияние на растения.

4.Значительная часть химических элементов в организм попадает в ионной форме, а концентрируется в организме соответственно кристаллическим особенностям ионов.

Для растений основным показателем накопления химических элементов является коэффициент биологического поглощения (КБП).

Он отражает отношение содержания химического элемента в золе растения к содержанию этого элемента в зоне питания. Коэффициент может определяться для всех растений биосферы, для отдельного вида или отдельного региона. Общую информацию дает КБП для всех растений биосферы. Он определяется отношением среднего содержания элемента в растениях к кларку этого элемента в литосфере.

Алексеенко выделяет три поля биологического накопления:

1. нормальное (для значительной части всех химических элементов);

2. повышенное (фосфор, молибден, германий);

3. сниженное (титан, ртуть, селен, фтор).

Фитобарьеры L являются концентрацией химических элементов растениями. Наибольшая фитомасса сосредоточена в лесах, в них же наблюдается максимальный прирост живого вещества. Таким образом, леса являются важным природным геохимическим барьером в биосфере. Именно этим барьером регулируется концентрация химических элементов, которые сносятся поверхностным и подземным стоком в океаны.

Необходимо отметить, что фитобарьеры существенно влияют на эколого-геохимическую обстановку и играют огромнейшую роль в биологическом круговороте химических элементов.

Различают еще и зообарьеры, которые не оказывают существенного влияния на эколого–геохимическую обстановку. Но они часто обуславливают изменения состава растительности, т.е. вносят изменения в фитобарьер.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЛАНДШАФТНАЯ ЭКОЛОГИЯ»

(для студентов по специальности

«Экология и охрана окружающей среды»)

Луганск 2008

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

УКРАИНЫ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ

ПО ЛАНДШАФТНОЙ ЭКОЛОГИИ

(для студентов по специальности

«Экология и охрана окружающей среды)

Утверждено

на заседании кафедры

экологии

Протокол № 2 от 29.01.2008

Луганск 2008

УДК 504.54 (076)

С

Методические указания к практическим работам по ландшафтной экологии /для студентов специальности «Экология и охрана окружающей среды / сост. Симененко С.Т. – Луганск: Изд-во Восточноукр. нац. ун-та, 2008 – 13 с.

Методические указания предназначены для выполнения практических работ студентами 3 курса по специальности «Экология и охрана окружающей среды» Выполняя практические работы, студенты должны расширить и углубить теоретические знания, приобретенные на лекциях и в процессе самостоятельной работы с дополнительной литературой.

Составитель Симененко С.Т., доц.

Отв. за выпуск Заиграев Л.С., доц.

Рецензент Харьковский Б.Т., проф.