Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Социальная экология. Взаимодействие общества и природы. Учебное пособие
.pdf
§ 15. ИСТОЩЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ 191
На почвах, систематически подверженных дефляции, пло
дородие быстро убывает и урожайность сельскохозяйствен
ных культур снижается в 2–4 раза.
4. Деградация вечномерзлых грунтов
Территории с вечномерзлыми грунтами составляют более
25 % всей суши Земного шара. В России эти территории охва
тывают 9–10 млн км
2
, что составляет около 56 % площади
страны. Уже по этой причине они заслуживают особого вни
мания, тем более, что вечномерзлые грунты отличаются из
менчивостью (подвижностью и динамичностью). Эти свойства
вечномерзлых грунтов при определенных условиях приводят
к масштабным процессам их деградации. Характерные для
вечномерзлых грунтов явления, такие как оседание, провалы,
пучение, солифлюкция (течение грунта на склонах), объясняются наличием подземных льдов. В верхнем 20–40-метровом
слое эти льды могут составлять 50–70 % общего объема грунтов.
Если по каким-то причинам (естественного или антропогенного характера) глубина сезонного протаивания достигает
подземных льдов, то возникают термокарстовые явления, сопровождающиеся деформацией рельефа, образованием мочажин, воронок, небольших озер. Причем образовавшиеся озера
обычно не остаются на месте и имеют тенденцию к перемеще
нию по территории в связи с дальнейшим развитием термокар
ста. Скорость передвижения составляет 1–10 м/год, иногда бо
льше. Нередко происходит слияние близрасположенных озер.
При развитии термокарста происходит обычно оседание по
верхности со скоростью 10–15 см/год, причем неравномерно
вразныхеечастях.
Деградация вечномерзлых грунтов чаще всего наблюдает
ся в промышленно освоенных районах арктического бассейна.
Здесь происходит ускоренная в сотни раз (по сравнению с ес
тественными изменениями) эволюция ландшафтов.
Предельная неустойчивость почвенно-грунтового комп
лекса в условиях Севера (особенно в зонах тундры и лесотунд
ры) обусловливает быстрый рост оврагов в местах, где травя
ной покров разрушается, например, гусеницами вездеходов.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
192 ГЛАВА V. ПОЧВА
Известны случаи, когда сравнительно крупные озера диа
метром более 400 м исчезали бесследно, будучи спущенными,
как потом выяснилось, по следам вездеходов, превратившимся
в термокарстово-эрозионные овраги. Такие факты достоверно
установлены на полуостровах Ямал, Тазовский, Гыданский
1
Фактором, стимулирующим развитие термокарста в про
мышленных районах Севера, является запыление территории,
которое усиливает сезонное протаивание грунтов. Если к это
му добавляется еще уничтожение почвенно-растительного по
крова, то очень скоро возникает цепь термокарстовых проса
док, по которым устремляются водотоки и начинается форми
рование оврагов. Скорость их роста, например, на трассах тру
бопроводов составляет 15–30 м/год, а в особо благоприятных
для развития термокарста условиях может достигать 100 м/год.
В местах строительства учащаются явления солифлюкции.
Скорость течения грунтов на склонах может доходить до 5–7 м
в сутки. В движение вовлекаются сотни тысяч кубометров
грунта. На оголенных от грунта участках склонов начинается
процесс вытаивания подземных льдов и деформация рельефа.
Деградация вечномерзлых грунтов в районах промышленного освоения создает множество опасностей для хозяйственных объектов. Становится возможным разрушение зданий,
провал дорог, обрушение мостов, подтопление территорий,
повреждение трубопроводов, линий электропередач и т. д.
Если оправдается климатический прогноз, предсказываю
щий потепление в Северном полушарии на 2–4 градуса
к 2025 году, то в зоне вечномерзлых грунтов произойдут круп
номасштабные процессы, которые изменят весь облик аркти
ческого бассейна. Прежде всего произойдет полное растаива
ние до глубины 15–20 м так называемых высокотемператур
ных (с близкой к 0° С среднегодовой температурой) мерзлых
толщ по южной границе распространения вечной мерзлоты, в
полосе шириной до нескольких сотен километров. Севернее
этой полосы оттаивание захватит слой в 10–15 м. Интенсив
ность термокарстовых и солифлюкционных явлений резко воз
растет в районах севернее Игарки, Якутска, где сосредоточены
-
.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Крючков В. В. Север на грани тысячелетий. — М., 1987. — С. 50.
§ 15. ИСТОЩЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ 193
огромные запасы подземных льдов. Берега Северного Ледови
того океана, сложенные рыхлыми отложениями, подвергнутся
деформации. Многие участки суши в результате протаивания
мерзлых толщ опустятся до отметок ниже уровня моря. Море
начнет наступать на сушу. А в глубине материка начнут фор
мироваться многочисленные озера и болота, способствующие
дальнейшему развитию термокарста. Все здания и сооруже
ния, построенные на вечномерзлых грунтах, будут разрушены.
Заметим далее, что в зоне вечной мерзлоты мы имеем се
годня около 480 млн га лесопокрытых территорий. Это состав
ляет более 60 % от покрытой лесом территории России. Счита
ется, что именно вечномерзлым грунтам, являющимся естест
венным водоупором, леса Сибири обязаны своим существова
1
íèåì
. Разрушение вечной мерзлоты приведет к массовой ги-
бели лесов и формированию холодных полупустынь.
Контрольные вопросы
1. Каков механизм формирование почвы?
2. Какова общая характеристика земельного фонда Рос-
ñèè?
3. Что такое почвенный гумус?
4. Какие существуют основные виды мелиорации земель?
5. Что такое рекультивация земель?
6. В чем состоят основные признаки угрозы продовольст
венного кризиса?
7. Назовите основные причины засоления и подкисления
ïî÷â.
8. В чем состоит опасность загрязнения почвы тяжелыми
металлами и нефтепродуктами?
9. Какие существуют показатели (основные) микробиоло
гического загрязнения почвы?
10. Что такое почвенная эрозия и каковы ее виды? Каковы
основные причины эрозии почв?
11. Каковы основные особенности процессов деградации
вечномерзлых грунтов?
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Поздняков Л. К. Лес на вечной мерзлоте. — Новосибирск, 1983. —
Ñ. 74.
Глава VI
РАСТИТЕЛЬНОСТЬ
§ 16. Общая характеристика фитосферы
1. Формирование растительного покрова
Процессы, приведшие к образованию живой материи на
Земле, с самого начала носили фотохимическую природу.
Можно с уверенностью утверждать, что без прямого учас-
тия солнечной радиации в трансформации первичного вещества формирование сложных органических соединений
было бы невозможно. Другой, менее известный, но не менее
важный фактор появления жизни на Земле — наличие природного радиоактивного фона (природной атомной радиации).
Как показывают исследования, слабая природная радиация
способна не только стимулировать процессы синтеза сложных
органических веществ, но и быть причиной возникновения
в первичном полимерном субстрате особых вторичных излу
чений электромагнитной природы, играющих важную, можно
сказать, даже решающую роль в процессах воспроизводства
протобелковых образований, то есть в появлении жизни. Это
излучение в виде так называемого вторичного биогенного из
лучения (ВБИ) и поныне является основным информационным
фактором, обеспечивающим деление клеток, рост и развитие
живых организмов
Зарождение древнейших форм жизни произошло около
3 млрд лет назад. С этим фактом связывают начало древней
1
.
-
-
-
1
Кузин А. М. Роль природного радиоактивного фона и вторичного био
генного излучения в явлении жизни. — М., 2002. — С. 58–68.
-
§ 16. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИТОСФЕРЫ 195
шей геологической эры — протерозоя. Потребовались многие
миллионы, а возможно, сотни миллионов лет, пока древней
шие органические молекулы сменились более сложными фор
мами живой материи — одиночными клетками. Скорее всего,
именно в эту эпоху, когда мир живого был представлен одно
клеточными организмами, уже произошла дифференциация
клеток по способу питания. Одни клетки (растительные) спо
собны воспроизводить себя, используя солнечную энергию,
другие (животные) обеспечивают свое воспроизводство за
счет уже готового биологического субстрата.
В течение эры протерозоя эволюция привела к формиро
ванию многоклеточных организмов. Растительные организмы
были представлены морскими водорослями, животные орга
низмы — аннелидами, у которых помимо мышечных и нервных клеток имеется уже и кровеносная система. Такой уровень
организации есть, например, у дождевого червя или у пиявки.
Но для того, чтобы достичь такого уровня, потребовалось около 2,4 млрд лет.
Эволюция растений была еще более медленная. В ордовикский (второй) период палеозоя, закончившийся около
440 млн лет назад морские водоросли по-прежнему оставались
единственными растениями на планете. И лишь в силуре произошло завоевание суши растениями. Для этого оказалось достаточно 30–40 млн лет. Начиная с этого периода общая биомасса и количество видов наземных растений быстро растет.
От девона к карбону биомасса растений возросла примерно
в 10 тыс. раз, число видов — более чем в два раза (с 12 тыс. ви
дов в девоне до 27 тыс. видов в карбоне).
Длившийся 65 млн лет период карбона (каменноугольный
период) ознаменовался заметными подвижками земной коры.
Дно сравнительно неглубоких морей поднялось и стало сушей,
а суша во многих местах опустилась и покрылась водой. Обра
зовались обширные заболоченные территории, заросшие леса
ми. Отмирающие растения постепенно превращались в торф,
который за многие миллионы лет трансформировался в залежи
каменного угля.
В последующие периоды геологической истории разнооб
разие растительного мира продолжало нарастать. В пермотри
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
196 ГЛАВА VI. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ
асе число видов растений уже было 43 тыс., в юрском перио
де — 60 тыс., а в начале кайнозойской эры — уже 100 тыс
1
.
Палеозойская растительность была представлена древес
ными формами, напоминавшими по внешнему виду современ
ные хвойные породы. Первые хвойные деревья появились
в карбоне. По мере убывания углекислого газа в атмосфере по
является новый тип лесов — лиственных (вначале вечнозеле
ных, а затем и листопадных). Лиственные породы оказались
более приспособленными к условиям углеродного дефицита,
чем древние хвойные породы. Считается, что лиственные леса
появились на Земле лишь в мезозойскую эру, начавшуюся око
ло 240 млн лет назад и закончившуюся около 70 млн лет на
2
çàä
. В триасе (первый период мезозойской эры) появляются
первые аналоги покрытосеменных (цветковых) растений, которые совсем уже обосновались на суше к середине мелового
периода. Причем некоторые виды вполне походили на современные растения.
К концу палеозоя в атмосфере значительно увеличилась
концентрация кислорода и соответственно уменьшилась концентрация углекислого газа. Палеозойские леса оказались в состоянии дискомфорта. Новый состав атмосферы не способствовал их сохранению. Возможно, по этой причине в кайнозое
активизировался процесс замены лесных экосистем травянистыми. Фактически этот процесс начался уже в мезозое. Появились саванны, прерии, степи, тундры и пустыни.
Травянистые экосистемы, кроме всего прочего, оказались
более стойкими к похолоданиям и сухости, которые пришли
на смену теплому влажному климату, характерному для па
леозоя.
Формирование и расширение зоны травянистого расти
тельного покрова усилило процессы гумификации суши. Èçâå
ñòíî, ÷òî, хотя общий запас биомассы в лесах на единицу пло
щади больше, чем в травянистых формациях, годичная про
дукция последних превышает аналогичный показатель для лес
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Ñì.: Криштофович А. Н. Палеоботаника. — М.–Л., 1957.
2
Ñì.: Алпатьев А. М. Развитие, преобразование и охрана природной
среды. — М., 1983. — С. 115.
§ 16. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИТОСФЕРЫ 197
ных экосистем. Эта закономерность имеет место во всех при
родных зонах. Таким образом, кайнозой можно считать эрой
интенсивной гумификации и формирования педосферы с ее
современными структурой и составом. Растительность в это
время уже во многом напоминала современную.
2. Продуктивность фитосферы
Как известно, растительные организмы формируют свою
биомассу благодаря фотосинтезу. В упрощенном виде процесс
фотосинтеза заключается в превращении углекислого газа и
воды в виноградный сахар C
6H12O6
, который затем дает нача
ло другим биохимическим реакциям. Процесс может проте
кать лишь с участием зеленого пигмента хлорофилла за счет
поглощения солнечной энергии определенных участков спектра (красные и сине-фиолетовые лучи):
6CO
+6H2O + 674 êêàë ® C2H12O6+6O2.
2
В дальнейших процессах принимают участие поступаю-
щие из почвы растворы минеральных солей.
Ежегодно в ходе фотосинтеза растениями усваивается
около 200 млрд т углекислого газа, разлагается 130 млрд т
воды, выделяется более 140 млрд т молекулярного кислорода,
образуется около 170 млрд т органического вещества. Ïðè
этом затраты солнечной энергии на два порядка превышают
современную годовую выработку энергии всеми электростан
циями мира.
Производимая растениями в ходе фотосинтеза органиче
ская масса — это первичная продукция. Скорость производст
ва этой продукции, обычно относимая на единицу площади,
именуется первичной продуктивностью.
Далеко не вся продукция фотосинтеза идет на прирост
биомассы растений. Существенная ее часть расходуется на
поддержание жизнедеятельности самих растений. Это так на
зываемые траты на дыхание. Например, в тропических лесах
и зрелых лесах умеренных широт траты на дыхание составля
ют от 40 до 70 % от общего объема продукции фотосинтеза.
Океанический фитопланктон и большинство сельскохозяйст
-
-
-
-
-
-
-
-
-
198 ГЛАВА VI. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ
венных культур тратят на дыхание около 40 % валовой про
дукции
1
.
За вычетом затрат на дыхание остается так называемая чи
стая продуктивность фитоценозов. Приводимые ниже цифры
характеризуют именно чистую первичную продукцию.
Из всех типов экосистем на Земле максимальной продук
тивностью обладают заросли водорослей и коралловые рифы
(2500 г/м
весьма мала (0,6 млн км
2
· год). Однако общая площадь этого типа экосистем
2
). В целом для Мирового океана чис
тая первичная продуктивность относительно невелика и со
ставляет 152 г/м
2
· год. При площади 361 млн км2Мировой
океан производит 55 млрд т в год растительной биомассы. Поч
ти вся она поедается морскими животными. Лишь 3,9 млрд т со
ставляют общую фитомассу Мирового океана.
Из наземных экосистем наиболее продуктивны тропические дождевые леса, где каждый квадратный метр площади дает
в год 2200 г чистой продукции (в среднем). Почти такая же продуктивность характеризует болота и марши
2
(2000 ã/ì2· ãîä).
Минимальной продуктивностью обладает растительность
экстремальных пустынь, скал, ледников, песков—3г/м
2
· год.
Общая площадь экосистем этого типа довольно велика —
24 млн км
мира, равная 48,5 млн км
2
. Это лишь вдвое меньше, чем площадь всех лесов
2
(по данным 1975 года),ив1,7раза
больше, чем суммарная площадь сельскохозяйственных земель (агроэкосистем). Так или иначе, более 60 % продукции
биосферы дают леса, занимающие всего 11 % площади Земли.
Суммарная биомасса лесов (их сухого вещества) оценивается
в 1700 млрд т. Уместно будет отметить, что подавляющая
часть биомассы растительности планеты сосредоточена в лес
ных экосистемах (более 90 %)
3
. Причем леса тропиков (дожде
вые и листопадные) составляют по запасам биомассы около
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Чернова Н. М., Былова А. М. Экология. — М., 1981. — С. 214.
2
Марши — низменная лугово-болотная полоса вдоль морского побе
режья и у устьев рек, заливаемая морской водой лишь во время высоких
приливов.
3
Воробьев Г. И., Мухамедшин К. Д., Девяткин Л. М. Лесное хозяйство
ìèðà. — Ì., 1984. — Ñ. 52.
-
§ 16. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФИТОСФЕРЫ 199
62 %, а северные хвойные леса — 14–15 % от общей биомассы
лесов планеты.
Для экосистем суши первичная продуктивность существен
но зависит от сочетания температуры и влажности территории.
При дефиците тепла и влаги продуктивность фитоценозов резко
снижается. Немаловажное значение имеют также почвенные
условия, от которых зависит минеральное питание растений.
При наиболее благоприятном сочетании тепла, влаги и почвен
но-грунтовых условий продуктивность лесных экосистем мо
жет составлять 2500–3500 г/м
четаниях — может снижаться (400–600 г/м
2
· год. При неблагоприятных со
2
· год). Общая чис
тая продукция лесов мира составляет около 74 млрд т/год.
Есть еще один показатель, характеризующий продукцию
фитоценозов, количество биомассы на единицу площади. По
этому показателю лесные фитоценозы также уверенно выходят на первое место. Для большинства лесов этот показатель
составляет в среднем 30–35 кг/м
2
, доходя для тропических
дождевых лесов до 45 и снижаясь для бореальных лесов до
20 кг/м
ровой океан — 0,01 кг/м
2
. Наименьшей плотностью фитомассы отличается Ми-
2
. Для сравнения отметим, что даже
экстремальные пустыни и скалы характеризуются в среднем
плотностью растительности 0,02 кг/м
2
.
В зоне тропиков наиболее высокие запасы фитомассы отмечены для тропических дождевых лесов Южной Америки —
120 кг/м
2
. И все же рекордсменами по запасам фитомассы яв
ляются древостои секвойи вечнозеленой, где отмечаются пока
2
затели 230 кг/м
(например, в Калифорнии).
-
-
-
-
-
-
-
3. Средообразующие функции растительного покрова
Если рассматривать природную среду как систему, то рас
тительность, несомненно, занимает центральное место в этой
системе. Растительность не только главный фактор формиро
вания почвенных ресурсов, источник образования гумуса, но
и главный защитник почвы. Почва успешно противостоит во
дной и ветровой эрозии именно благодаря растительному по
крову. Почва не сносится в водоемы поверхностным стоком
талых и дождевых вод, и потому водоемы остаются чистыми.
-
-
-
-
200 ГЛАВА VI. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ
Значит, растительность одновременно защищает и водные ре
сурсы от загрязнения. Кроме того, она препятствует пересыха
нию речек и ручьев, сохраняя их полноводность, то есть ока
зывает водорегулирующее действие.
Растительность поддерживает в чистоте также воздушный
бассейн, обогащая его кислородом, активно участвует во вла
гообороте, влияет на тепловой режим территории, ослабляет
силу ветров. Иными словами, растительность выполняет еще и
климаторегулирующую функцию.
Почва, вода, атмосфера — все оказывается подконтроль
ным растительности, которая вмешивается во все биосферные
процессы, обеспечивая сбалансированное существование при
родной среды как системы. Причем лесные экосистемы оказы
ваются наиболее эффективными регуляторами биосферных
процессов.
Известно, что в лесах эрозия почвенного покрова практически сведена к нулю. Разрушение и унос почвы здесь в основном компенсируется естественным почвообразовательным
процессом. Лесные насаждения задерживают осадки, уменьшают поверхностный сток. Пронизанная мощной корневой системой лесная подстилка и другие структурные особенности
лесных почв способствуют переводу поверхностного стока
в почвенно-грунтовый и тем предотвращают эрозионные процессы. Лес защищает почву также от выдувания и иссушения,
поскольку скорость ветра в приземном слое воздуха лесных
экосистем резко снижается. Почвозащитная роль леса выража
ется наконец и в том, что он предохраняет почву от глубокого
промерзания. Это особенно важно для северных территорий.
Доказано, что хвойные насаждения задерживают значите
льно большее количество осадков, чем лиственные. Под поло
гом спелых темнохвойных лесов средней полноты задержива
ется 30–40 % летних и 20–30 % зимних осадков.
Хорошо известно также, что лес, воздействуя на режим
грунтовых вод, предохраняет от иссушения гидрографическую
сеть. Там, где сводится лес, уровень грунтовых вод понижа
ется, размеры речного стока уменьшаются, число малых рек
и ручьев сокращается. В таких районах мы часто оказываемся
свидетелями печальной картины — сухих русел речек. Прове
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]