Геохимия тундровых ландшафтов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

для кустарничковой

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

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

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

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

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

В горной тундре перспективны все геохимические ме­тоды поисков полезных ископаемых.

­