Техногенные ландшафты

Антропогенные воздействия, наряду с радикальной трансформацией облика ландшафтов, приводят к существенным изменениям как в обмене веществ и энергии, так и в коренной перестройке их основных компонентов: почв, биоты, пород. В ландшафтах происходит активизация негативных природных процессов, в частности, мобилизация в растворимое состояние ионов тяжёлых металлов, радионуклидов, углеводородов, олиготоксинов и диоксинов: их водная миграция по профилю грунтов, пород, а также в каскадных геохимических ландшафтах (Яшин И.М. и др., 2000). Техногенные ландшафты на втором таксономическом уровне разделяются на сельскохозяйственные, промышленные, лесотехнические, ландшафты населенных пунктов (селитебные), искусственных водоемов и дорожные.

Картирование техногенных ландшафтов на пятом таксономическом уровне осуществляется по геоморфологическим особенностям территорий: мезо- и микрорельефу, сообразно характеру почвообразующих и подстилающих пород. Выделяют 3 основные типа ЭГЛ:

- элювиальные (водораздельные),

- супераквальные (пойменные),

- субаквальные (подводные).

Резюме. Техногенные ландшафты создаются людьми. Они располагаются рядом с аграрными и нативными ландшафтами, обусловливая их пока мозаичное загрязнение техногенной пылью, сажей и иными продуктами антропогенеза. Поэтому техногенные ландшафты должны, с одной стороны, подвергаться оперативному и локальному экологическому мониторингу, а с другой - стать объектом рационального природопользования.

Вопросы для повторения.

1. Перечислите основные типы техногенных ландшафтов.

2. Какие процессы могут наблюдаться в техногенных (промышленных) ландшафтах - каменоломнях, терриконах и известняковых карьерах?

3. Какой вид миграции веществ доминирует в техногенных ландшафтах?

4. Какие процессы реализуются в терриконах (при добыче угля), содержащих сульфид железа? Что происходит с почвами?

5. Какие процессы почвообразования протекают в терриконах и отвалах горных пород?

6. С какой целью необходимо проводить экологический мониторинг в техногенных ландшафтах?

7. Назовите группы методов экологического мониторинга,

8. Каким образом терриконы породы могут негативно влиять на почвы?

9. С какой целью осуществляется дистанционное зондирование и оценка ландшафтов?

10. Какая взаимосвязь существует между техногенными и аграрными ландшафтами в натуре? Приведите примеры,

11. Что такое экотоны?

12. Какую роль в ландшафтах выполняют лесные полосы?

Лекция 5. Геосферы Земли. Функции биосферы. Ноосфера.

Цель: Кратко охарактеризовать геосферы (оболочки) Земли.

Задачи: 1. ознакомиться с геосферами планеты Земля,

2. изучить особенности структуры, динамики и взаимосвязи геосфер.

Ключевые слова: географическая оболочка, атмосфера, гидросфера, литосфера, педосфера. Функции биосферы. Ноосфера.

Рассматриваемые вопросы:

- Глобальные аспекты географии.

- Географическая оболочка Земли, геосферы и природопользование.

Аннотация: в 1910 г. Д. Меррэй предложил более или менее правильные концентрические слои земной коры, охватывающие всю планету, именовать оболочками – геосферами. Они образуют географическую оболочку Земли.

Положение геосфер в вертикальном разрезе Земли достаточно определенное. От дневной поверхности вглубь планеты следуют: осадочные породы (пески, глины, известняки…), гранитный слой, базальтовый слой. Эти три оболочки образуют земную кору мощностью порядка 2900 км. Далее располагаются мантия (верхняя, средняя, нижняя) и ядро. Все процессы, происходящие на планете, сводятся к перераспределению веществ и энергии как внутри геосфер, так и между ними. Наличие ядра и мантии, а также их динамика формируют магнитосферу Земли. Она выполняет важнейшие защитные функции биоты от космического излучения и радиации. Рассмотрим кратко геосферы земного шара.

Атмосфера Земли. Имеет оболочки: тропосферу (до высоты 10 км), стратосферу (до высоты 70 – 80 км), в которой находится озоновый слой – защитный экран биоты от ультрафиолетового излучения и ионосферу с 80 км и выше (до 1 000 км). Состав атмосферы (%): молекулярного азота – 78,1; кислорода – 20,1; аргона – 0,93; диоксида углерода – 0,03; водяной пар и др. Газовая оболочка земного шара тесно связана с другими оболочками – гидросферой и мантией. При дегазации мантии очень давно и была образована газовая оболочка.

Гидросфера – оболочка земного шара, состоящая из океанов, морей, подземных вод (соленые воды), рек, озер, водохранилищ, грунтовых вод и верховодки, атмосферных осадков (пресные воды) и воды в твердом состоянии (ледники и снежный покров – устойчивый или сезонный). 94% воды сосредоточено в Мировом океане. При этом морская вода в среднем содержит 35,5 промиллей (г/кг) солей и замерзает при температуре минус 1,9 градуса Цельсия. Общая площадь океанов и морей в 2,5 раза превышает территорию суши. Средняя глубина Мирового океана достигает 3 700 м или 0,03% диаметра Земли.

Литосфера и рельеф Земли. Это верхняя каменная оболочка, включающая земную кору и часть верхней мантии. Под океанами слой земной коры составляет 10-2- км, а на материках 75-80 км. Земная кора состоит из трех комплексов пород: осадочных, магматических и метаморфических. Наиболее изучены первый и третий слои пород. Огромную роль в формировании рельефа суши сыграли великие оледенения и ледники. Их было несколько и они периодически повторяются на Земле. Только экваториальные и субтропические ландшафты оказываются вне зоны оледенения. Живые организмы мигрируют в эти ландшафты со всего земного шара, и между ними происходят взаимоуничтожение и антагонизм. Ледниковыми отложениями, например, на Европейском Севере России, являются морены, зандровые песчаные равнины, флювиогляциальные отложения и озерно-ледниковые наносы. Плотные с низкой фильтрационной способностью моренные отложения перекрываются покровными суглинками и служат водоупорами; способствуют образованию и развитию болот. Последние, например, широко распространены на Севере России, питая реки и придавая им характерный кофейный цвет.

Биосфера. «Это сфера жизни, пронизанная живым веществом», - писал В.И. Вернадский о биосфере. Как будто все ясно, но сложнее дело обстоит с ее структурой, динамикой и функциями. В.И. Вернадский выделил несколько функций: газовая, космическая, биохимическая, деструктивная, окислительно-восстановительная, энергетическая, концентрационная. Живое вещество выполняет центральную роль в организованности Биосферы. Ускорение передачи информации ведет к интенсификации всего эволюционного развития. Пределы Биосферы обусловлены не только «полем» Жизни, но и областью деятельности «Живого вещества» по Вернадскому В.И. В биосфере проявляется единство живого и косного вещества земной коры. Все компоненты биосферы имеют ряд общих черт: они богаты свободной энергией, неравновесные, дифференцированные в пространстве, в них ярко выражены циклы (круговороты) веществ и энергии, накапливается и передается информация, формируется окислительно-восстановительная и кислотно-щелочная зональности. Структурными единицами биосферы являются геосферы (их известная масса), а также биота, почвы, природные воды и атмосфера. Объектами исследований являются биогеоценозы (по Сукачеву В.Н.) и фации ландшафтов. В отличие от термина «экосистема», используемого биологами для оценки и передачи веществ по трофическим цепям, фации и биогеоценозы удобны для картирования. Особую роль в биосфере играет почвенный покров – «кожа» Земли. Почвам принадлежат важные экологические функции. В почвах происходит аккумуляция веществ и энергии. Почвы являются компонентами и продуктами развития функционирующих экосистем. Для каждой природной зоны Земли характерен свой генетический ряд почв и почвенного покрова. Основоположником научного почвоведения является В.В. Докучаев.

Ноосфера - сфера разумной организации биосферы по Вернадскому В.И.

Вопросы для самоконтроля.

1. Назовите геосферы Земли,

2. В чем проявляется взаимосвязь атмосферы с океанами?

3. Что такое педосфера?

4. Назовите функции биосферы,

5. Что такое кора выветривания?

6. Перечислите осадочные породы,

7. Какая средняя глубина Мирового океана?,

8. Среди океанов Земли есть Южный океан?

Лекция 6. Атмосфера и океаны. Типы климатов

Цель: охарактеризовать атмосферу Земли.

Задачи: 1. рассмотреть особенности структуры, динамики и взаимосвязь атмосферы с океанами Земли; влияние на климат.

Ключевые слова: атмосфера, гидросфера. Функции атмосферы.

Рассматриваемые вопросы:

- значение атмосферы.

- атмосфера и климат; роль озонового слоя.

Атмосфера – воздушная оболочка Земли, удерживаемая силой притяжения. Наибольшие давление и плотность атмосферы наблюдаются у земной поверхности. На высоте 18 км давление уменьшается в 18 раз, а на высоте 80 км – в 75 000 раз. Атмосфера, как и планета Земля, вращаются против хода часовой стрелки – с запада на восток. Атмосфера связана с другими геосферами процессами тепло и влагообмена. Энергию (электромагнитное излучение) для этих процессов атмосфера получает от Солнца.

Каждый из газов атмосферы выполняет свои функции. Например, азот (инертный газ) затормаживает процессы окисления, образуясь при денитрификации соединений азота (NO₃^-) и вулканических извержениях. Озон (О₃) образуется при поглощении квантов света молекулами кислорода в атмосфере. Образующийся атомарный кислород, присоединяется к молекуле О₂. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи, губительные для биоты. Уменьшение содержание озона над определенными ландшафтами Земли получило название «озоновых дыр». В атмосфере накапливается очень много тонкодисперсных частиц (их размер – доли микрона). Без них невозможно было образование тумана, облаков и дождевых капель. Эти частицы ответственны как за оптические эффекты, так и за выпадение осадков. В зимний период по гидрохимическому составу снега судят о степени загрязнения атмосферы. В результате совокупного действия ионов атмосферы (она заряжена положительно) и земной поверхностью создается электрическое поле атмосферы, возникают молнии в период грозы. Процессы фотосинтеза и гумусообразования (наряду с дегазацией мантии) в ландшафтах определяют современный газовый состав атмосферы.

К климатообразующим процессам относятся: теплооборот, влагооборот и циркуляция атмосферы. В большом влагообороте взаимодействуют атмосфера, гидросфера, литосфера, почвенный покров и биота. Они формируют климат и погоду. Последний термин означает состояние атмосферы в данный момент времени над определенной территорией. Характеристики погоды: температура, давление, влажность воздуха, осадки и облачность. Климат - многолетний режим погод конкретной местности. Типы климатов «привязаны» к ландшафтам. Различают климат тропических лесов, саванн, субтропиков, тайги, тундры…

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите самую высокую и самую низкую температуру воздуха на Земле; какое влияние оказывает атмосфера на климат и погоду?

2. Каково строение атмосферы?

3. Какие функции присущи «озоновому экрану»?

4. Что такое циклоны и антициклоны? Назовите особенности их проявления по сезонам на территории Севера России,

5. Каким образом атмосфера связана с океанами?

6. Назовите причины возникновения «озоновых дыр»,

7. Что такое пассаты? Где они наблюдаются?

8. Какие загрязнители находятся в атмосфере Земли?

Лекция 7. Литосфера, строение Земли; рельеф суши

Цель: охарактеризовать литосферу Земли.

Задачи: 1. рассмотреть строение Земли и рельеф суши.

Ключевые слова: литосфера; функции литосферы; рельеф.

Рассматриваемые вопросы:

- значение и строение литосферы, земная кора.

- функции рельефа суши.

Литосфера – каменная оболочка Земли, включающая земную кору и часть верхней мантии; ее мощность 150-200 км. Литосферная оболочка разбита разломами на крупные блоки – литосферные плиты. На Земле их всего семь. По химическому составу литосфера состоит из 8 химических элементов, на долю которых приходится 97, 2% от общей массы. Это кислород – 49%, кремний – 26%, алюминий – 7,5%, железо – 4,2%, кальций – 3,3%, натрий, калий и магний по 2,4%.

Литосферу образуют различные горные породы (Г.п.). Это сложные сочетания минеральных масс. Они залегают ввиде слоев и крупных скоплений. Г.п. и минералы классифицируют на типы: магматические, осадочные и метаморфические. Первые образуются в недрах Земли при высоком давлении и температуре. На их долю приходится 95% массы веществ, слагающих земную кору.

По содержанию SiO₂ породы делятся на кислые (оксида кремния более 65%), средние (содержание SiO₂ в пределах 52-65%), основные 40-52% SiO₂ и ультраосновные – менее 40%. В кислых горных породах (гранитах) преобладают легкие элементы – Na, K, AL, а среди минералов – полевой шпат и кварц. В ультраосновных (дунитах) – содержатся тяжелые и щелочноземельные элементы – Fe, Ca, Mg, а также минерал авгит.

Осадочные породы, например, образовались на поверхности Земли при низких температурах и давлении. Среди них выделяют: обломочные (пески, галечники), глинистые, гидрохимические осадки (каменная соль, гипс, известняки и доломиты) и органогенные – торф, уголь. Метаморфические породы и минералы образовались при очень высоком давлении и температуры. Поэтому пески превратились в очень крепкий песчаник и кварциты; известняки – в мраморы; глины – в глинистые сланцы; граниты – в гранито-гнейсы.

Рельеф земной поверхности формируется в результате взаимодействия геосфер в течение длительного периода. Наука, изучающая рельеф, называется «геоморфология». Каждый континент Земли, каждая природная зона имеют свой неповторимый облик и рельеф. С рельефом тесно связаны условия формирования и эволюция почв и почвенного покрова, погода, перераспределение тепла и осадков, залегание почвообразующих пород…

Формы рельефа могут быть положительными и отрицательными, простыми и сложными. Выделяют планетарные формы рельефа, мегаформы (например, горные системы Гималаев, Памира, Алтая и Саян; Русская равнина), макро- мезо- микро- и нанорельеф территории. Климат сильно влияет на мезо- и микрорельеф. Тектонические движения плит (землетрясения) земной коры и вулканизм определяют планетарные и мегаформы рельефа. В современный период важную роль в формировании «местного» рельефа играют флювиальные (речные) потоки и деятельность ветра (ветровая эрозия). В результате сложных процессов взаимодействия геосфер Земли образуются также коры выветривания. Различают физическое, физико-химическое и биогеохимическое выветривание пород и минералов. Наиболее глубокое превращение веществ исходных пород наблюдается при биогеохимическом выветривании в условиях тропиков и субтропиков. В зависимости от условий трансформации коры выветривания подразделяются на следующие типы: обломочная кора (элювий – состоит из обломков исходной породы), гидрослюдистая кора – со слабым изменением пород; каолинитовая и красноземная коры – развиты в субтропиках. При выветривании наблюдается активный вынос (миграция) подвижных продуктов из породы, образование и накопление алюмосиликатов – глинистых минералов. Каолинит, накапливаясь, образует залежи каолина – ценного сырья для производства фарфора. Латеритные коры образуются в условиях жаркого и влажного климата. Здесь скапливаются бокситовые месторождения. Кора выветривания становится красной и оранжевой от скоплений соединений железа.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое выветривание?

2. Что такое эрозия? Назовите виды эрозии,

3. Каково строение речной долины?

4. Перечислите основные параметры склонов,

5. Что такое кора выветривания?

6. Почему в латеритных корах выветривания накапливаются соединения Fe?

7. Чем морена отличается от лессовидных карбонатных суглинков?

8. Что такое метаморфические горные породы?

9. Что такое аллювий, делювий и пролювий?

10. Где находится пойма реки: у русла, на водоразделе, на высокой террасе?

11. Что такое алюмосиликаты?

12. Чем отличается физическое выветривание от биогеохимического?

Лекция 8. Гидросфера, круговорот и аномальные свойства воды

Цель: охарактеризовать гидросферу Земли.

Задачи: 1. выделить компоненты гидросферы; назвать их функции.

Ключевые слова: гидросфера, воды океанов, рек и озер.

Рассматриваемые вопросы:

- значение гидросферы на Земле,

- свойства воды и круговорот воды.

Гидросфера – водная оболочка Земли, включающая всю химически несвязанную воду и удерживаемую у поверхности силой тяжести. В состав гидросферы входят все природные воды Земли, участвующие в глобальном круговороте веществ. Научная дисциплина, исследующая гидросферу, называется «гидрология». Главная масса воды сосредоточена в океане (94,2%), подземные воды составляют 4,2%. На 3-м месте по запасам воды находятся полярные ледники, в которых запасено около 90% пресной воды.

Вообще по динамике и структуре такие геосферы Земли как «Атмосфера» и «Гидросфера» образуют единую систему. Данное взаимодействие очень активно и усложняется. В гидросфере реализуются два противоположно направленных процесса: поступление воды в результате дегазации мантии и изъятие при фотосинтезе с переводом в атмосферу.

Значение гидросферы огромно. Достаточно сказать, что жизнь возникла в океане, а затем охватила и сушу. В воде находится множество химических элементов, которые необходимы биоте. Наконец, океан является стабилизатором атмосферы.

Рассмотрим кратко свойства воды. Вода – один из самых распространенных и уникальных минералов на Земле. Без воды невозможно существование биосферы. Вода – самое простое и наименее изученное химическое соединение. Вода обладает памятью и обладает удивительными свойствами растворять различные вещества. Вода может одновременно находится в 3-х агрегатных состояниях. Свойства воды объясняются структурой ее диполей и поверхностным натяжением.

Океаны и моря имеют разную соленость. Она выражается такой единицей измерения как промилле (количество граммов солей в 1 кг растворителя). Среди солей в морских водах преобладают ионы хлора и натрия. Среднее содержание солей в океанах – около 35 промиллей. На Земле имеются 5 океанов: Тихий, Атлантический, Северный Ледовитый, Индийский и Южный (согласно решению комиссии по географическим названиям, 1996). Среди

морей выделяются: окраинные, внутренние, межостровные. Последние – моря Сулу и Сулавеси. Число морей на Земле варьирует у разных авторов от 17 до 84. В среднем – 59. В океанах отмечены теплые и холодные течения, влияющие на климат планеты.

Воды суши включают подземные воды, реки, озера, водохранилища…Реки являются постоянными русловыми потоками, образующими долины. Озера – это естественные водоемы с замедленным водообменном. В Карелии, например, существуют системы река – озеро.

На Севере озера генетически тесно связаны с болотами. Часто наблюдается постепенное обмеление и зарастание озер. Одной из причин может быть вырубка лесов. Озера регулируют сток рек, они придают эстетический вид ландшафтам; это прекрасные места отдыха и туризма.

С озерами на Севере России тесно связаны болота. Поселяющиеся здесь олиготрофы, являются емкими аккумуляторами воды в таежных ландшафтах. Болота по генезису бывают верховые, переходные и низинные. Торф болот – ценный природный ресурс. Торф низинных болот используется в качестве удобрения.

Водохранилища – водные источники, созданные людьми. Их роль в ландшафтах велика вместе с судоходными каналами.

Рис. 6. Водопад «Кивач» на реке Суна, Карелия (фото Яшина И.М., 2004).

Вопросы для самоконтроля.

1. Какую роль играют озера в ландшафтах?

2. Как образуются болота?

3. Назовите основные типы болот на Европейском Севере России,

4. Назовите реки Русской равнины,

5. Какие притоки у реки Волга? Какова длина этой реки?

Лекция 9. Педосфера (почвенный покров России)

Цель: охарактеризовать основные типы почв России.

Задачи: 1. охарактеризовать генезис и географию почв; назвать их функции.

Ключевые слова: педосфера, рельеф, породы, типы почв, катены.

Рассматриваемые вопросы:

- значение педосферы – «кожи» на Земле,

- свойства почв, пород; экологические функции почв.

Рассмотрим кратко особенности рельефа и почвообразующих пород на Европейском Севере.

Рельеф изучаемого региона сложился под влиянием следующих ландшафтообразующих факторов: неотектонических движений, морских бореальных трансгрессий, деятельности флювиальных потоков и оледенений. Сравнительно выравненная поверхность приморской территории региона (колебания высот: 8…23 м над у. м. — долины рек Сев. Двины, Кулоя, Мезени); в пределах Андомской возвышенности и Тиманского кряжа (350-600 м над у.м.) осложняется останцовыми плато, представляющими собой древние поверхности выравнивания. Экзарационная и флювиальная деятельность ледников, бореальные трансгрессии Белого моря определили меридиональную и широтную неоднородность типов рельефа, а также провинциальное генетическое разнообразие почвообразующих и подстилающих пород. На исследованной территории повсеместно залегают четвертичные отложения различной мощности и химического состава. Поверхность равнин приморья нарушена системой эрозионно-денудационных низких плато (Беломорско-Кулойское и Онего-Двинское, абсолютные отметки 200…228 м над у. м.). В первом, например, обнаружены промышленные залежи алмазов.

На западе и юго-западе указанной выше области заметно уплощенные конечно моренные и моренные холмисто-грядовые образования покоятся на приподнятом фундаменте из коренных пород (известняков, доломитов и мергелей) каменноугольного и пермского периодов. В этой местности отмечается высокая карбонатность пород и почв. Центральная, восточная и особенно южная части территории Архангельской области весьма неоднородны по рельефу в связи с экзогенными процессами и эрозией. Преобладают моренно-камовый и холмисто-грядовый равнинный мореный ландшафты. На севере и в центральной части области мореные и озерно-ледниковые суглинистые породы перекрываются слоями песков и супесей.

Почвообразующие породы и подстилающие их коры выветривания на европейском Севере неоднородны по происхождению, литологии, возрасту, петрографическому составу и химическим свойствам. Почвы, формирующиеся на них, наследуют разнокачественные особенности их генезиса. Фильтрация атмосферных осадков на породах глинистого и суглинистого составов замедлена. Эти особенности наряду с климатическими, гидрологическими и геоморфологическими факторами определяет активное болотообразование в ландшафтах тайги. Сопоставление почвенных и карт растительности с геологическими и геоморфологическими позволяет выявить известные индикационные зависимости между лесными формациями и геолого-геоморфологическими комплексами. В настоящее время это оперативно делается с помощью ГИС технологий. Например, формация еловых лесов в европейской части страны часто тяготеют к тем

Рис. 7. Профиль подзола контактно-глееватого на двучленных отложениях в одном из лесопарков Петрозаводска Карелия (фото Яшина И.М., 2011).

участкам, рельеф которых образован основной (донной) моренной. Формация сосновых лесов служит указателем водно-ледниковых и зандровых равнин с подзолами альфе-гумусовыми. Сосново-еловые леса диагностируют местоположения конечных песчано-супесчаных морен, а также надпойменных террас крупных рек.

В экосистемах тайги экологические функции почв тесно связаны с водорастворимыми органическими веществами (ВОВ), содержащими в своём составе разнообразные органические кислоты и их соли – гетерополярные, комплексные и иные. В экосистемах тайги ВОВ выполняют следующие экологические функции: аллелопатическую, кислотную, миграционную, биохимическую, комплексообразующую, окислительно-восстановительную транслокационную и некоторые другие [8-12, 21]. С помощью ВОВ таёжная биота эффективно адаптируется к гумидным условиям существования, а биогенное кислотообразование и миграция веществ служат своеобразными индикаторами функционирования таёжных экосистем (табл.). Необходимо подчеркнуть, что биодеградация ВОВ в таежной экосистеме характеризует взаимосвязь между таёжной древесно-кустарничковой растительностью, мхами и лишайниками, с одной стороны, и микроорганизмами – с другой (фото 4). Начальный этап процесса гумификации растительного опада в новые органические вещества характеризуется формированием ионно-молекулярных форм ВОВ, экологически выгодных таёжной биоте. Процессы конденсации и полимеризации молекул ВОВ в сложные структуры сильно заторможены вследствие дефицита ионов Са²⁺, азота и избытка ионов водорода. Данные процессы завершаются стадией образования химически активных водорастворимых фульвокислот (ФК) с ярко выраженными кислотными, аллелопатическими и комплексообразующими свойствами.

Исследование почв и почвенного покрова. Методика полевой почвенной съемки весьма обстоятельно изложена в ряде учебных пособий и монографий по почвоведению (Кашанский А.Д., 1989 и др.). В этой связи полевое изучение морфологии почв и почвенного покрова будет рассмотрено кратко.

Изучение почв и ландшафтов в полевых условиях является основным источником информации об этих природных объектах. Существуют определённые правила при почвенной крупномасштабной съёмке и изучении морфологии почв, которые студенты и специалисты должны хорошо знать.

При картографировании почв и оценке состояния ландшафтов изучают морфологические признаки почв (их залегание в катенах, экологических профилях и переходных зонах – экотонах), отбирают почвенные образцы для биологических и физико-химических анализов, изучают водно-физические свойства почв. Морфогенетические свойства почв исследуют в почвенных траншеях (длиной 7-10 м), основных разрезах, полуямах и прикопках. Нередко для этого используют зачистки на склонах оврагов и балок, обрывах речных и озерных террас, на стенках оросительных канав, траншей и карьеров. В последнем случае следует строго соблюдать технику безопасности работы на обрыве и подстраховку.

Морфологическое описание генетического горизонта почвы начинается с его индексации заглавными буквами (A₀, A, EL, EL/B, B, BC, C, D), взятия почвенного мазка для дневника, уточнения мощности горизонтов.... Индексы почв (A, B, C) предложил основоположник научного почвоведения В.В. Докучаев. Унификация индексов почв и таксономии в почвоведении продолжается и в настоящее время (Шишов Л.Л., Добровольский Г.В., 2000, 2004), сообразуясь с опытом и достижениями ведущих почвенных школ Мира (США, Франция, Австралия, Япония…). Индексы генетических (или иных) горизонтов отражают степень проявления тех или иных мезо- и макропроцессов и явлений: торфонакопление, гумусово-аккумулятивный, элювиальный, элювиально-глеевый, глеевый, элювиально-иллювиальный, пойменный, эоловый, соленакопление и т.д. В этом случае добавляются мелкие латинские буквы к основным индексам, например В_fh. Данный индекс расшифровывается так: горизонт иллювиально-гумусово-железистый.

Профили почв тайги имеют такие почвенные индексы:

A₀ – лесная подстилка;

A₀^T – оторфованная лесная подстилка (если её мощность более 10 см, то почвы диагностируются как болотно-подзолистые).

T–торфяный горизонт разного генезиса (и зольности) и разной степени трансформации, диагностируемый в торфяных и болотных почвах.

A_д – дернина (поверхностный горизонт с корнями травянистой растительности);

A₁ – гумусово-аккумулятивный горизонт,

A_пах (p) – пахотный горизонт в почвах агроландшафтов.

Е – подзолистый в песчаных подзолах (элювиальный EL в подзолистых суглинистых почвах).

B – иллювиальный, нередко дифференцирован на B₁, B₂, …

B_(h) – иллювиально-гумусовый и B_(f) – иллювиально-железистый, но чаще B_(hf) – иллювиальный гумусово-железистый в альфе-гумусовых песчано-супесчаных подзолах подзон средней и северной тайги европейского Севера.

К морфологическим признакам почв, помимо мощности и выраженности границ между горизонтами (ровная граница свидетельствует о слабой меж горизонтной взаимосвязи, искусственном или аккумулятивном их генезисе и реликтовости), относятся: гранулометрический состав, цвет, влажность, структура, сложение, плотность, новообразования и включения, характер распространения корневых масс растений, мерзлота, наличие ходов роющих животных (что особенно типично для ландшафтов степей и саванн).

Почвы подзолистого типа составляют основу лесного и аграрного земельных фондов России. Формируются подзолистые почвы в гумидных

Рис. 8. Профиль слабо окультуренной дерново-подзолистой почвы на сенокосе в учхозе «Дружба» Ярославской области (фото Яшина И.М., 2009).

Рис. 9. Крупный план профиля почвы, изображенной на рис. 8.

ландшафтах Европейского Севера (в подзонах средней и южной тайги) под

Рис. 10 Полевое изучение почв на Лесной опытной даче РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (автофото Яшина И.М., 2006).

хвойными и мелколиственно-хвойными лесами с кустарничково-моховым покровом, при промывном типе водного режима, на бескарбонатной морене и флювиогляциальных отложениях в автономных условиях. В пределах, например Каргопольской суши Архангельской области, среди подзолистых почв, подзолов и болотно-подзолистых почв встречаются интразональные дерново-подзолистые остаточно-карбонатные почвы, вскипающие в гор. С_са. Профили почв подзолистого типа образовались сотни лет тому назад в результате совместного проявления биогеохимического круговорота веществ в экосистемах тайги, кислотного гидролиза почвенных минералов, лессиважа, элювиально-глеевого процесса при ярком дефиците в лесном опаде ионов кальция и соединений азота

Основные типы почв на Европейском Севере России: подзолистые, болотно-подзолистые, дерново-подзолистые (в основном остаточно-карбонатные), дерново-карбонатные, пойменные, болотные, маршевые и некоторые другие.

Вопросы для самоконтроля.

1. В чем состоит географическая особенность региона «Каргопольская сушь» в Архангельской области?

2. Назовите географические особенности Соловецкого архипелага,

3. Какие факторы обусловливают распространение и специфику почв на Европейском Севере?

4. Чем отличается камовый рельеф от холмисто-увалистого?

5. Какие формы рельефа образовали флювиогляциальные отложения?

6. Где на Европейском Севере распространены доломиты и известняки?

7. Почему на известняках, близко залегающих к дневной поверхности, (даже в таежных лесах) формируются высоко бонитетные дерново-карбонатные почвы?

8. Назовите основные индексы следующих типов почв: подзола иллювиально-железистого песчаного, развитого на древнем аллювии; дерново-карбонатной среднесуглинистой почвы, развитой на элювии известняков и аллювиальной легкосуглинистой почвы на аллювии.

9. Укажите на схеме катены, где в таежном ландшафте залегают следующие типы почв: пойменная, альфе-гумусовая, подзолистая, дерново-карбонатная и болотная?

10. Назовите основные экологические функции почв,

11. Перечислите буквенные индексы горизонтов и породы болотной низинной почвы,

12. Почему почвообразующие породы ледникового генезиса на Севере России обеднены ионами кальция, магния и фосфора?

Лекция 10. Природные ресурсы России и их оценка

Цель: охарактеризовать основные типы природных ресурсов России.

Задачи: 1. рассмотреть географию и особенности использования природных ресурсов в России.

Ключевые слова: полезные ископаемые, рельеф, породы, загрязнение почв, а также природных вод и биоты; кадастры.

Рассматриваемые вопросы:

- значение и разведка полезных ископаемых (и агроруд), кадастры,

- экологическая безопасность в регионах добычи полезных ископаемых.

К природным ресурсам относятся тела, явления и процессы, которые люди уже используют или могут использовать для потребления (прямого или косвенного).

Природные ресурсы на Земле многообразны. Их освоение и использование зависит от ряда факторов и прежде всего от уровня развития страны. Например, не так давно не было ни машин, ни нефтеперерабатывающих заводов. В каждую эпоху у людей было свое отношение к природным ресурсам.

До недавнего времени господствовал неоправданно оптимистический подход к оценке природных ресурсов в России и на Земле. Предполагали, что благодаря геологоразведке можно почти бесконечно восполнять свои потребности из недр земного шара.

Природные ресурсы, сообразно геосферам Земли, подразделяются на возобновимые (растительность, вода, животный мир) и невозобновимые (полезные ископаемые). Хотя, строго говоря, из мантии Земли в земную кору могут неожиданно выдавиться огромные запасы золота, полиметаллических руд… Поэтому указанная классификация условна.

Учет природных ресурсов – основа их охраны и рационального использования. В настоящее время проводится кадастровая оценка почв, природных вод, полезных ископаемых… Главная задача кадастров – обеспечение прав собственности, реализация государственной политики.

Кадастры полезных ископаемых включают сведения о месторождении, его геологическом строении, запасах, качестве, степени изученности и охране.

Полезные ископаемые подразделяются на разведанные, предварительно оцененные, прогнозные.

Особенности минерально-сырьевой базы России связаны с историческими условиями: ориентацией не только на экономические, сколько на военно-стратегические потребности. При этом широко применялся подневольный труд заключенных. Следствие такого подхода стали серьезные проблемы Северных городов.

Необходим мониторинг геологической среды, природных вод, почвы и воздуха в местах добычи полезных ископаемых.

Лекция 11. Почвенно-геохимическая оценка ландшафтов

Цель: дать почвенно-геохимическую оценку ландшафтам России.

Задачи: 1. рассмотреть географию и особенности барьеров миграции.

Ключевые слова: геохимические ландшафты, потоки мигрантов и их оценка.

Рассматриваемые вопросы:

- параметры оценки барьеров миграции,

- барьеры миграции почв как возможные источники экотоксикантов,

- ландшафтно-геохимический прогноз,

- методы географических изысканий.

Почвенно - геохимическая диагностика должна учитывать специфику географического пространства-времени, миграцию и превращение химических элементов на основе геохимических параметров. Природно-территориальные комплексы (ПТК), состоящие из многих ассоциаций элементарных геохимических ландшафтов (ЭГЛ), формируют ландшафты географической оболочки Земли. Рассмотрим кратко их особенности.

Элювиальные (автономные или субаэральные) ЭГЛ занимают выровненные плакоры и водоразделы (местный, межбалочный, межовражный, междуречный). Их относительно повышенное положение обусловливают поступление веществ в ландшафт в основном из атмосферы, а в агроландшафтах с целевыми техногенными продуктами — из удобрений, мелиорантов, пестицидов, орошаемых вод.

В зависимости от гидротермического режима в почвах таких ЭГЛ происходит миграция почвенных растворов на известную глубину, способствуя выщелачиванию из генетических горизонтов мобильных форм веществ; образуется водный поток миграции. Грунтовые воды залегают глубже 3…5 м и не оказывают активного влияния на почвенные процессы. В пределах почвенного профиля весной и осенью может возникать верховодка, приводящая к развитию процессов поверхностного оглеения с интенсивным образованием водорастворимых органических веществ (ВОВ) с кислотными и комплексообразующими свойствами. Здесь господствуют элювиальные и элювиально-глеевые процессы. В данных ЭГЛ зоны тайги формируются зональные почвы подзолистого типа при сочетании их ареалов с интразональными и внутри зональными (дерново-карбонатными и дерново-подзолистыми остаточно-карбонатными), в частности, на участках местности с близким залеганием кальцита и доломита.

На общем фоне элювиальных ЭГЛ по микро- и мезопонижениям плакоров, где скапливаются поверхностные воды, могут быть выделены элювиально-аккумулятивные ЭГЛ. На таких участках ландшафтов создаются аномально высокие концентрации педогенных и экологически вредных химических продуктов. Не исключена их активная трансформация и последующая абиогенная миграция в профиле почв (с участием ВОВ) с попаданием в грунтовые воды или даже постепенный возврат в верхние генетические горизонты в периоды иссушения и промерзания верхних горизонтов почв.

2. Транс-элювиальные ЭГЛ приурочены к пологим склонам мореных гряд, холмов, увалов, террасам крупных рек и озер (транзитные — к крутым и выпуклым склонам рельефа). Такие ЭГЛ функционируют в условиях заметного вертикального и горизонтального расчленения мореного и иного рельефа. По характеру водообмена данные ЭГЛ можно отнести к ускоренному типу функционирования (Б. Ф. Апарин, 1994). В зависимости от условий стока и фильтрации атмосферных осадков (что определяется удаленностью водоразделов от рек, озер), формой, крутизной и протяженностью склонов транс-элювиальные ЭГЛ могут быть разделены на два вида: 1-й — типичен для верхней трети и середины склонов. Здесь активно выражена водная эрозия (смыв и перенос частиц мелкозема), обусловливающая твердый сток. Эти участки соответствуют транс-элювиальным ЭГЛ, т. е. здесь сочетается элювиальный (внутрипочвенный) вынос мобильных форм веществ с поверхностно-внутрипочвенным (в частности, в почвах с двучленным сложением профиля); 2-й — занимает нижнюю часть и «подошву» склонов. Эти участки относят к транс-аккумулятивному ЭГЛ. Здесь формируется замедленный тип водообмена за счет образования оглеенных водоупорных горизонтов, а поверхностный перенос веществ сочетается с их аккумуляцией. Образуются осадки веществ из твердого стока (намытые почвы), а сама территория приобретает характерные аккумулятивные формы рельефа. Осадкообразование усиливается на перегибах склонов и их переходах в делювиальный шлейф, где чётко выражено развитие погребенных почв. Эти особенности нередко не учитываются и при картировании ошибочно выделяют почвы со «вторым гумусовым горизонтом». Чтобы избежать подобных ошибок следует найти эталон для сравнения. Им может быть участок леса на плакоре (но не на опушке, а в глубине леса). Понятно, что в элювиальных ЭГЛ второго гумусового горизонта в профиле почв подзолистого типа в принципе быть не может.

3. Аккумулятивные ЭГЛ приурочены к поймам и дельтам крупных рек, межувалистым депрессиям и лощинам, котловинам и долинам в горах. Сюда поступает большая часть веществ в составе жидкого (поверхностного и грунтового) стока, а также твердого — при эрозии. Аккумулятивные ландшафты могут быть подразделены на супераквальные (гидроморфные) и субаквальные (собственно аквальные: водные и подводные).

Супераквальные ЭГЛ занимают низкие приморские равнины, дельты, поймы и эстуарии рек, котловины, где грунтовые воды часто смыкаются с почвенными и залегают на глубине 0,8…1,5 м. Поймы, помимо влияния аллохтонных потоков с водоразделов и террас, подвергаются действию водных масс при разливах реки. Примеры: болотные и мáршевые почвы приморских побережий Белого, Баренцового и других морей, островов и рек, впадающих в моря; а также своеобразные низинные (ожелезненные, вивианитовые, известковистые и засоленные) торфяники. Притеррасная пойма крупных рек является классическим примером супераквального ЭГЛ с гидроморфными (иловато-болотными) почвами, которые нецелесообразно отводить даже для комплексной мелиорации. Осушительная система в подобных ландшафтных условиях (например, в подзоне средней тайге) довольно быстро выйдет из строя вследствие заиливания дренажа и зарастания почв кустарником.

Аквальные (субаквальные) ЭГЛ занимают обычно дно реки, озер, водохранилищ, моря. Они представляют собой конечные пункты (ареалы) разгрузки водных артерий и путей водной миграции веществ. Принесенные в них вещества могут и дальше перемещаться в водных бассейнах, постепенно накапливаясь в геохимических осадках. Общий поток веществ в геохимическом ландшафте направлен от водоразделов к склонам и далее вниз к местным базисам эрозии, а затем к общему базису эрозии — морю, океану.

Оценку барьеров миграции проводят с помощью таких показателей как градиент барьера, импульс миграции, контрастность барьера и другие. В экологии важное место отводится прогнозу.