1812

2

УДК 630*272

Тихонова, Е. Н. Геохимия ландшафта [Текст]: методические указания для самостоятельной работы студентов по направлениям подготовки 35.03.01 - «Лесное дело», 35.03.10 – «Ландшафтная архитектура», 05.03.06 – «Экология

иприродопользование» / Е. Н. Тихонова, Г.А.Одноралов; М-во образования

инауки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имени Г.Ф.Морозова». - Воронеж, 2016. –

12 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ

имени Г.Ф.Морозова» (протокол № ___от ___________ 2016 г.)

Рецензенты: заведующий кафедрой почвоведения и управления земельными

ресурсами ФГОУ ВО «Воронежский ГУ», д-р биол.наук, проф. Щеглов Д.И.

Елена Николаевна Тихонова

Геннадий Алексеевич Одноралов

Геохимия ландшафта

Методические указания для самостоятельной работы предназначены для студентов по направлению подготовки для студентов по направлению подготовки 35.03.01 - «Лесное дело», 35.03.10 – «Ландшафтная архитектура» 05.03.06 – «Экология и природопользование» (уровень бакалавриата)

Редактор ____________

Подписано в печать ___________ Формат 60х90 / 16 Объем __________

Усл. печ. л. ___ ……

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф.Морозова»

РИО ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». 394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8

Отпечатано в УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имени Г.Ф.Морозова»

394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10

4

ВВЕДЕНИЕ

В естествознании «ландшафт» имеет такое же фундаментальное понятие, как «химический элемент», «минерал», «живой организм», «почва».

Ландшафт, как правило, является биокосной системой, в которой неорганическая материя и живые организмы тесно связаны между собой и проникают друг в друга.

Континентальные отложения, кора выветривания, почвы, поверхностные и грунтовые воды, приземная атмосфера относятся к низшему – доландшафтному уровню организации материи. Каждое из этих биокосных природных тел (подсистем) ландшафта является предметом изучения самостоятельной науки: геологии, почвоведения, гидрологии, климатологии, биологии. Взаимодействие этих тел создает новую систему, новое качество, а поэтому необходима и особая наука для ее исследования.

Такой наукой является «Ландшафтоведение», а «геохимия ландшафтов» изучает механизмы обмена веществ, энергии и информации в данной системе.

Именно миграционная способность химических элементов в местном гипергенетическом цикле предопределяет направление развития ландшафта.

Ландшафт – это большая и сложная неравновесная, динамичная система земной поверхности, в которой происходит взаимодействие и взаимопроникновение элементов лито,- гидро- и атмосферы. К ландшафтному уровню организации материи А.И. Перельман относит два основных типа систем: «Элементарный ландшафт» и «Геохимический ландшафт».

К более высокому – надландшафтному уровню организации относится биосфера Земли в целом.

Культурные ландшафты относятся к наиболее сложному уровню организации.

.

5

ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Лекционный курс

Раздел 1

Введение. Понятие о ландшафтах. Из истории науки «Геохимия ландшафтов». Роль Шенбейма, Ф. Кларка, В.И. Вернадского, М. Гольшмидта, А.Е. Ферсмана, В.В. Докучаева в развитии и создании науки.

Вклад Б.Б. Полынова в развитие «Геохимии ландшафтов». Развитие Полыновского научного направления М.А. Глазовской, В.В. Добровольским, В.А. Ковдой, А.И. Перельманом, Л.О. Карпачевским.

Ландшафт элементарный и геохимический. Общие представления. Связи в ландшафтах: прямые и обратные, положительные и отрицательные. Элементарный ландшафт. Определения Б.Б. Полынова, И.В. Ларина, Л.С. Берга, В.Н. Сукачева. Критерии выделения элементарного ландшафта. Комплексность элементарных ландшафтов, площади их выявления. Мощность элементарного ландшафта. Биогеоценотические горизонты. Геохимический ландшафт, его определение, площади выявления и морфологические признаки.

Раздел 2

Факторы формирования геохимических ландшафтов. Компоненты ландшафта. Климат как фактор ландшафтогенеза, его влияние на размещение типов, семейств и классов геохимических ландшафтов.

Рельеф как фактор ландшафтогенеза. Основные типы элементарных ландшафтов: элювиальные, трансэлювиальные, эллювиальноаккумулятивные, аккумулятивно-элювиальные, супераквальные, субаквальные и аквальные. Геологический фактор ландшафтогенеза. Монолитные и гетеролитные ландшафты. Комплексность почв.

Раздел 3

Кора выветривания. Основные понятия и представления.

Границы коры выветривания и почвы. Литогенез, гиперегенез, катагенез

– их определение и различия. Процессы выветривания и денудации. Роль животных и растительных организмов в процессе выветривания. Определение коры выветривания.

Раздел 4

Горные породы как объект выветривания. Устойчивость минералов исходных пород.

Почвообразующие минералы и важнейшие типы изверженных горных пород. Соотношения между основными группами осадочных горных пород. Состав метаморфических горных пород. Важнейшие особенности поведения при выветривании основных породообразующих минералов.

6

Раздел 5

Распространенные новообразованные минералы коры выветривания. Синтез новообразованных минералов. Минералы кремнезема, оксида

железа, гидроксидов марганца, свободного глинозема, водорастворимых сульфатов и хлоридов, силикатов.

Раздел 6

Кларки и миграция. Что такое кларк. Наиболее распространенные в литосфере химические элементы. Редкие, редкие рассеянные, типоморфные элементы. Миграция. Внутренние и внешние факторы миграции химических элементов. Интенсивность миграции. Виды миграции: механическая, физикохимическая, биогенная и техногенная. Абиогенные, биогенные, культурные ландшафты. Интенсивность миграции.

Раздел 7

Биогенная миграция. Противоположные процессы биогенной миграции. Образование живого вещества. Биомасса и ежегодная продукция. Деление ландшафтов по соотношению этих показателей. Лесные ландшафты, степи, луга, саванны, пустыни, тундра, примитивно-пустынные ландшафты. Средний элементарный состав живого вещества. Макро– микро– и ультра микроэлементы. Биологическое поглощение химических элементов. Коэффициент биологического поглощения. Значение КБП для элементов различной физиологической важности. Пороговые концентрации микроэлементов в почвах и возможные реакции живых организмов. Концентраторы и деконцентраторы химических элементов.

Растительно-почвенный, растительно-водный, растительно-газовый коэффициент (по А.Л. Ковалевскому).

Разложение органических веществ (минерализация). Биогенный ландшафт, биогенное минералообразование. Геохимическая сущность почвообразовательного процесса. Биологический круговорот элементов в ландшафте. Геохимическая роль живого вещества.

Раздел 8

Саморазвитие биосферы и геохимическая цикличность.

Автотрофы, гетеротрофы, общий запас гумусовых веществ. Биомасса и запасы аккумулятивной биоэнергии механизм самоуправления и саморазвития биосферы. Предотвращение экологических катастроф.

Раздел 9

Физико-химическая миграция. Водная миграция химических элементов. Ионный потенциал Картледжа. Энергетические коэффициенты.

Важнейшие компоненты вод ландшафта, легкорастворимые соли. Диффузия. Кислотно-щелочные условия природных вод. Классификация вод ландшафта по величине рН (А.И. Перельман).

7

Окислительно-восстановительные условия природных вод. Величины Eh

иEo. Окислительная, восстановительная без Н2S (глеевая) и восстановительная с Н2S обстановки. Подвижные компоненты и классы водной миграции. Классификация ландшафтов. Коллоидная миграция, сорбция, сорбционный барьер. Интенсивность водной миграции. Воздушная миграция химических элементов. Перенос солей с атмосферными осадками. Вулканические процессы.

Раздел 10

Механическая миграция. Образование делювия, пролювия, аллювия, морены и прочих классических отложений.

Раздел 11

Техногенная миграция. Изменение поверхности нашей планеты. Ноосфера. Связи в техногенных системах. Энергетика ноосферы. Влияние техногенеза на почвенный покров. Геохимические проблемы мелиорации ландшафтов.

Раздел 12

Геохимические барьеры. Понятие геохимических барьеров. Сернокислый, кислый, нейтральный, хлоридно-сульфатный, содовый,

бескарбонатно-глеевый, соленосный глеевый, гипсовый, глеевый, содовый глеевый, соленосно-сульфатный, содовый сероводородный барьеры.

Раздел 13

Загрязнение природных ландшафтов. Выбросы загрязняющих веществ, загрязнение гербицидами и пестицидами, загрязнение канцерогенными углеводородами, загрязнение нефтью и нефтепродуктами, промышленное загрязнение, загрязнение радиоактивное, сельскохозяйственное загрязнение, загрязнение ландшафтов тяжелыми металлами и неметаллами. Зоны загрязнения.

Раздел 14

Практическое применение геохимии ландшафтов. Геохимия ландшафтов

иландшафтное строительство, геохимия ландшафта и охрана природы, оптимизация ландшафта, геохимия ландшафта и здравоохранение, курортные ресурсы ландшафта.

Темы коллоквиумов по геохимии

1.Предмет и задачи геохимии лесных ландшафтов. Характеристика ландшафтов, связи в них

2.Миграция химических элементов

3.Геохимические барьеры

4.Основные геохимические особенности природных и техногенных геохимических ландшафтов

5.Принципы компонентов эколого-геохимической оценки состояния окружающей среды

Индивидуальные задания

Студенту выдается топографическая карта с нанесенными на ней точками набора проб и результатами химических исследований.

Задача: выделить на карте категорию геохимических ландшафтов; определить кларки химических элементов, направление миграции и места аккумуляции веществ в ландшафте; расположение геохимических барьеров; определить типоморфные и акцессерные элементы; дать классификацию ландшафтов по лесопригодности или пригодности для произрастания других видов растений; создать карту размещения наиболее адаптированных к

9

данным условиям лесных культур или садовопарковых (в зависимости от цели задания)

К проекту должна быть приложена краткая пояснительная записка с эскизами проектных решений.

Темы рефератов

Выбираются из перечня контрольных вопросов

Контрольные вопросы

1.Что изучает наука геохимия ландшафтов?

2.История науки геохимия ландшафтов.

3.Понятие о ландшафте.

4.Связи в ландшафте (прямые и обратные).

5.Эволюция типов связей в ландшафтах.

6.Что называют элементарным ландшафтом?

7.Критерии выделения элементарного ландшафта.

8.Комплексность элементарных ландшафтов. Наименьшая площадь выявления.

9.Биогеоценотические горизонты элементарного ландшафта.

10.Морфология элементарных ландшафтов.

11.Что такое геохимический ландшафт?

12.Строение геохимического ландшафта.

13.Площадь выявления геохимического ландшафта.

14.Факторы формирования геохимических ландшафтов.

15.Климат как фактор ландшафтогенеза.

16.Рельеф как фактор ландшафтогенеза.

17.Биологический фактор ландшафтогенеза.

19.Горные породы как объект выветривания.

20.Устойчивость минералов исходных пород.

21.Дайте характеристику кварца.

22.Дайте характеристику полевых шпатов.

23.Охарактеризуйте минералы группы слюд.

24.Охарактеризуйте амфиболы и пироксены.

25.Дайте характеристику нефелина.

26.Минералы группы оливина.

27.Минералы группы серпентина.

28.Охарактеризуйте сульфиды и хлориды.

29.Что называется новообразованными минералами коры выветривания?

30.Дайте характеристику минералов кремнезема (халцедон, опал).

31.Охарактеризуйте минералы окиси железа (гематит и гидрогемотит).

32.Охарактеризуйте гетит и гидрогетит.

33.Что является аморфной гидроокисью железа?

10

34.Какие минералы входят в группу гидроокислов марганца. Их характеристика?

35.Что относится к минералам группы свободного глинозема?

36.Охарактеризуйте вивианит и бетакорченит.

37.Охарактеризуйте босфорит и фосфоритистый лимонит.

38.Что относится к карбонатам?

39.Охарактеризуйте кальцит.

40.Охарактеризуйте арагонит.

41.Охарактеризуйте доломит.

42.Дайте характеристику соды, гипса и целестина.

43.Какие минералы относятся к группе водорастворимых сульфидов и хлоридов?

44.Что называется силикатами?

45.Охарактеризуйте каолинит.

46.Охарактеризуйте галлуазит и ферригалуазит.

47.Охарактеризуйте монтмориллонит.

48.Охарактеризуйте бейделлит и нонтронит.

49.Охарактеризуйте гидрослюды.

50.Охарактеризуйте минералы группы хлоритов.

51.Дайте характеристику минералам, не имеющим кристаллического строения.

52.Охарактеризуйте аллофаноиды.

53.Кларки химических элементов.

54.Приведите кларки химических элементов от массы земной коры.

55.Миграция химических элементов.

56.Перечислите виды миграции.

57.Классификация элементарных и геохимических ландшафтов в зависимости от вида миграции.

58.Что является геохимическим барьером?

59.Биогенная миграция.

60.Основные лесоводственные показатели, используемые в почвеннобиогеоценотических и биогеохимических исследованиях.

61.Что составляет основные показатели биомассы и ежегодной продукции?

62.Перечислите основные группы ландшафтов по соотношению биомассы и продукции.

63.Охарактеризуйте первую группу ландшафтов - лесные ландшафты.

64.Дайте характеристику степям, лугам, саваннам (вторая группа ландшафтов).

65.Третья и четвертая группы - пустыни и тундра.

66.Пятая группа - примитивно-пустынные ландшафты.

67.Средний элементарный состав живого вещества (по А.П. Виноградову).

68.Биологическое поглощение химических элементов.