Лекції - Ландшафтознавство

Thema5.doc (3 стор.)
Thema6.doc (1 стор.)
Тhema4.doc (3 стор.)
ТЕМА123.doc (7 стор.)
Оригінал


  1   2   3
Тема 4.

Ландшафтно-геохімічна характеристика основних типів природних ландшафтів


4.1. Загальні принципи біогеохімічної класифікації ландшафтів.

На відміну від інших біокосні компонентів географічної оболонки-грунтів, кір вивітрювання, природних вод, головні особливості будови і функціонування ландшафтів визначає фотосинтез. У зв'язку з цим найбільші ландшафтні одиниці виділяються за характером фотосинтезу і, отже, за особливостями утворення живої речовини.

Основними параметрами, що враховуються при біогеохімічної класифікації ландшафтів, є загальна кількість живої речовини в ландшафті (його біомаса Б) і річне продукція (П), вимірювані в центнерах сухої речовини на гектар (ц / га). У формуванні Б і П провідну роль відіграють рослини, зоомасса зазвичай становить менше 1-2% (максимум - 4-10%). У зв'язку з цим, енергетична роль тварин в порівнянні з рослинами мала і при розрахунках нею нехтують. Співвідношення П / Б дозволяє виділяти групи типів ландшафтів (лісові, тундрові, степові і т.д.), а співвідношення логарифмів (К = lgП / lgБ) - сімейства в межах типів ландшафтів (північна тайга, середня тайга, південна тайга). Останній показник (К) характеризує ступінь однорідності ландшафту.

Групи типів ландшафтів в цілому близькі до класифікаційних одиницям рослинного покриву, прийнятим в геоботаніці. Це відповідність цілком закономірно, бо в обох випадках відбувається класифікація одного і того ж - продуктів фотосинтезу, тільки виходячи з різних критеріїв.

Всі ландшафти поділяють на 5 основних груп:

I - лісові,

II - степи, луки, савани,

III - пустелі,

IV - тундри, верхові болота,

V - примітивні пустелі.

1. Лісові ландшафти (вологі тропічні ліси, широколистяні ліси, тайга). Для цієї групи ландшафтів характерне нагромадження великої кількості біомаси (Б - від 500-1000 ц / га в північній тайзі до 4500-5000 ц / га у вологих тропічних лісах), яка набагато перевищує щорічну продукцію-(П - від 50 ц / га в північній тайзі до 500 - 300 ц / га у вологих тропічних лісах). Співвідношення Б / П складає nх10, а значення К дорівнює для вологих тропічних лісів 0,64-0,65, широколистяних лісів - 0,59-0,60, тайги -0,53-0,55.

Переважна частина живої речовини в лісових ландшафтах розташована над поверхнею (маса стовбурів та листя набагато перевищує масу корені). Організми інтенсивно перетворюють навколишнє середовище, створюючи середовище свого проживання. Під пологом лісу завжди створюється особливий мікроклімат і змінюється хімічний склад атмосфери (особливо це притаманне вологим тропічним лісам).

У лісових ландшафтах чітко виражений центр, який визначає типові особливості цих ландшафтів.

Для лісових ландшафтів характерні інтенсивні прямі зв'язки між грунтом, корою вивітрювання, грунтовими та поверхневими водами. Біокосні зворотні зв'язки проявляються в цих ландшафтах слабо.

Ландшафт відрізняється складністю (багатоелементні), великою біологічною інформативністю і стійкістю.

II. Трав'янисті ландшафти (степи, луки, савани). Біомаса в цих ландшафтах на порядок менше, ніж у лісових ландшафтів і не перевищує 300-400 ц / га (від 150 ц / га в лугових степах до 400 ц / га в саванах). Більша її частина зосереджена в корінні (70-90%). Зоомасса в чорноземних степах становить до 6% біомаси (для тайги цей показник становить 0,01%). Щорічна продукція же степів значна (становить від 30 до 50% від біомаси), в окремих випадках не поступається продукції лісових ландшафтів і становить від 50ц/га в сухих степах до 130 ц / га в лугових степах. Тому Б / П на порядок менше, ніж у лісових ландшафтах. Коефіцієнт однорідності типів ландшафту До дорівнює 0,77-0,88 для чорноземних і каштанових степів, 0,95-0,97 - в субтропічних і тропічних степах. Запаси гумусу в 10-20 разів перевищують запаси біомаси.

Роль організмів у створенні середовища свого проживання, зокрема мікроклімату, незначна, тому що основна маса живої речовини зосереджена переважно під поверхнею грунту.

Прямі водні зв'язку в степових ландшафтах слабкіше, ніж у лісових, зокрема ослаблені зв'язку грунт - грунтові води, але яскраво виражена зворотна негативна зв'язок грунт-рослинність. Роль вододільного центру ослаблена, в річкових долинах виникає другий центр, часто більш важливий. Ослаблення прямих зв'язків і поява другого центру призводить до зниження самоорганізацію і стійкість системи в порівнянні з лісовими ландшафтами.

  1. Пустелі. Для пустельних ландшафтів характерні невеликі значення біомаси та продуктивності (від 10 до 100 ц / га і від 5 до 50 ц / га відповідно). Прямі водні зв'язку в цих ландшафтах значно ослаблені, що визначає незалежність один від одного основних компонентів ландшафту, наприклад, елювіальний грунтів і грунтових вод. Провідну роль в ландшафті відіграють повітряні зв'язку

Центр ландшафту виражений дуже слабко, жива речовина практично не формує середовище свого проживання. В цілому пустельні ландшафти характеризується найменшим різноманітністю, самоорганізацією і стійкістю.

  1. Тундри. Тундрові ландшафти характеризуються невеликими значеннями біомаси (від 40 до 280 ц / га), приблизно рівної біомасі пустель. Велика частина біомаси зосереджена в корінні (70-80%). Продуктивність в тундрі близька за значеннями продуктивності сухих степів і пустель (10-25 ц / га). Таким чином, по біомасі та щорічної продукції ця група ландшафтів близька до сухим степах і пустелях. За співвідношенням Б і П тундри близькі до тайзі (К = 0,56-0,60).

Здатність покращувати середовище свого проживання виражена слабко. За інтенсивністю прямих водних зв'язків тундри ближче до лісової групі, а за значенням зворотних біовідсталих зв'язків нагадують степи. Для розвитку ландшафту велике значення мають прямі повітряні зв'язки. Різноманітність, самоорганізація і стійкість слабкі (як у пустельних ландшафтах).

V. Примітивно-пустельні ландшафти (такири, шори, скелі, покриті лишайниками) поширені в різних кліматичних умовах, але найбільшу площу вони займають у полярних районах, пустелях і високогір'ях. Основну роль в біке примітивних пустель грають водорості і мікроорганізми, частково лишайники і гриби. Вищі рослини відсутні або їх кількість обмежена. Біомаса дуже незначна -1 -10 ц / га. Ставлення Б :/ П різному. Організми неглибоко проникають у товщу літосфери, потужність ландшафту невелика. Різноманітність, самоорганізація і стійкість низькі. Деякі примітивно-пустельні ландшафти можна розглядати як результат деградації ландшафтів інших груп під впливом погіршення умов існування організмів: зниження температури, збільшення сухості, зростання засоленості.

При виділенні ландшафтів більш дрібних таксономічних рангів - класів, провідне значення набуває геохімічні розходження природних вод. Так, виділяють наступні класи ландшафти: кислі, кальцієві, глейові, сірчанокислі, содові сульфідні та інші. Але так як хімізм вод в різних частинах ландшафту неоднаковий при виділенні класів виходять з геохімічних особливостей розчинів горизонту А вододільних (зональних) грунтів.

Кислі ландшафти панують в лісовій та тундрової групах ландшафтів, але зустрічаються також у гірських луках. Не характерні вони тільки для степів і пустель. У районах вологого клімату при формуванні ландшафтів на бескарбонатную породах кислі продукти розкладання рослинних залишків у грунтах не можуть бути повністю нейтралізовані і верхні горизонти грунтів набувають кислу реакцію, рН грунтового розчину знижується до 4. Це підзолисті, гірсько-лучні, бурі лісові, латеритні красноземних і деякі інші грунти. Грунтові та річкові води можуть бути в цих ландшафтах нейтральними і навіть слабколужних.

У кислому середовищі грунтів цих ландшафтів добре мігрують багато метали, особливо в комплексі з органічними сполуками. Тому в елювіальний грунтах розвивається кисле вилуговування і вони збіднюються рухомими елементами, які стають дефіцитними для рослин і тварин. Особливо характерний дефіцит кальцію. Тому дикі і домашні тварини в кислих ландшафтах часто мають малі розміри, крихкий скелет (ламкість кісток) і хворіють на рахіт. Птахи несуть мало яєць, шкаралупа їх тонка. У цих ландшафтах спостерігається дефіцит та інших елементів: дефіцит фтору в водах пояснює широке розповсюдження карієсу зубів, недолік кобальту - недокрів'я домашніх тварин, недолік азоту, фосфору, калію і магнію - низькі врожаї і хвороби рослин. Особливо великий дефіцит спостерігається в кислих ландшафтах вологих тропіків і тайги. Ці ландшафти, ймовірно, були важливими центрами видоутворення і в них формувалися види організмів, добре пристосовані до кислого середовища і дефіциту біогенних елементів (чай, ялина, трава кислиця та ін.) У той же час, в кислих ландшафтах спостерігається надлишок деяких елементів (малорухомих в кислому середовищі), що роблять шкідливий вплив на організми - марганець, водневий іон.

Кислі глейові ландшафти широко поширені в районах з вологим кліматом, рівнинним рельєфом і бескарбонатную породами. До них відноситься велика частина рівнинної тундри, багато тайгово-мерзлотние ландшафти Східного Сибіру, ​​тайгово-болотисті рівнини Західного Сибіру і Східно-Європейської рівнини, лісисто-болотисті низовини вологих тропіків у тому числі значна частина Амазонії. У всіх цих районах в грунтах розвинене сильне оглеєні. У відновних умовах цих ландшафтів легко мігрують залізо і марганець, у водах багато розчинених органічних речовин, тому вода в річках і озерах має чорний і коричневий колір.

Крім кисню в ландшафтах кислого глейовими класу дефіцитні й інші біофільние елементи, але надлишкові вода, водневий іон, місцями залізо і марганець. Недолік вільного кисню визначає низькі величини біомаси (сотні ц / га) і продуктивності (до 40 ц / га). Однак їх співвідношення (К = lgП / lgБ) залишається близьким до аналогічного показника для тайгових ландшафтів (0.55 - 0.54), що і дозволяє відносити кислі глейові і тайгові ландшафти до одного типу. Але умови життя для більшості організмів тут менш сприятливі, ніж у типових кислих ландшафтах.

Ландшафти кислого глейовими класу були широко поширені в геологічному минулому особливо наприкінці девону і в кам'яновугільному періоді, в палеогені. У той час на заболочених тропічних низинах росли ліси, залишки яких дали поклади вугілля відомі в багатьох районах земної кулі, в тому числі і на території нашої країни.

Цікава проблема впливу кислої глейовими середовища на еволюцію життя на Землі. Встановлено, що серед органічних сполук, що додають воді темний колір знайдені і канцерогени і речовини типу вітамінів і багато інших фізіологічно активні сполуки, які безсумнівно повинні були вплинути на утворення нових видів.

Кальцієві ландшафти характерні майже для всіх типів ландшафтів, але вони переважають в чорноземних степах. Грунти в ландшафтах кальцієвого класу містять багато рухомого кальцію у вигляді СаСО 2 або обмінного кальцію. Тому продукти розкладання органічних залишків повністю нейтралізуються. Грунти мають нейтральну або слабо лужну реакцію, кисле вилуговування відсутня і катіоногенние елементи малорухливі. Мігрують в основному аніоногенние елементи (наприклад, молібден). У таких ландшафтах організми повністю забезпечені кальцієм і хвороб, пов'язаних з його дефіцитом не спостерігається. Грунтові та поверхневі води цих ландшафтів не містять розчинених колоїдів, так як кальцій сильний коагулятор.

У специфічних літологічних умовах кальцієві ландшафти зустрічаються іноді і серед кислих ландшафтів (в тайзі і в широколистих лісах), наприклад, в районах поширення вапняків, мергелів, карбонатної морени. Біологічний кругообіг атомів тут завжди протікає інтенсивніше, ніж у сусідніх кислих ландшафтах, біомаса і продуктивність вище. Тварини отримують достатню кількість кальцію - їх розміри більше, скелет міцніше, яйця мають товщу шкаралупу, в равликів і інших молюсків більш масивні раковини і т.д. Ці ландшафти характеризуються великою родючістю грунтів. З цих районів починалися землеробське освоєння тайги, розвиток культури, зростання населення (Пермське Приураллі, околиці міста Каргополь в Архангельській області, Володимирське Ополе та ін.) У сухих степах і пустелях кальцієві ландшафти характерні для мелкосопочника, рідше вони зустрічаються на рівнинах. Досить імовірно, що кальцієві ландшафти були центрами формування кальціефільних видів і родів рослин, які виділені ботаніками.

Ландшафти карбонатного глейовими класу зустрічаються в болотах тундри, тайги, широколистяних і вологих тропічних лісів, в болотах і плавнях річок степової зони і тугаях пустель на ділянках поширення карбонатних порід, де в грунтах розвинене карбонатне оглеєні.

Тіпоморфним елементами цих ландшафтів є кальцій. залізо (Fe 2 +), місцями марганець (Mn 2 +). Води також містять розчинені органічні речовини, хоча і в менших кількостях, ніж в кислих глейовими болотах. Дефіцитним є кисень.

Сірчанокислі ландшафти. Вони виникають в районах блізповерхностних залягання і окислення сульфідних руд, на пірітізірованних глинах і сланцях, на сірчаних родовищах у вулканічних районах. Ці ландшафти виникають і в результаті господарської діяльності, наприклад, в районах металургійних комбінатів, переробних сульфідні руди. Окислення сульфідів призводить до формування сірчанокислого класу кори вивітрювання і утворенню сірчанокислих грунтових вод.

У районах роботи металургійних комбінатів в атмосферу надходить сірчистий газ, який, окислюючись до сірчаного ангідриду і, з'єднуючись з водяними парами, дає сірчану кислоту. Тому в таких районах йдуть кислі дощі, знижується рН грунтів і вод. Це призводить до загибелі риба в невеликих річках, изреживанию рослинного покриву.

Грунти і континентальні відкладення в сірчанокислих ландшафтах зазвичай збагачені металами. Особливості грунтів позначаються на біологічному кругообігу і визначають специфічний склад флори і фауни цих ландшафтів. Так, наприклад, в корі берези зростаючої на солончаку в районі одного з Медноколчеданная родовищ Південного Уралу виявлено підвищений вміст міді (0.06% проти 0.009% на безрудних ділянках). У рослинах цих ландшафтів часто збільшений вміст заліза, цинку, свинцю та інших металів. Відповідно і тварини цих ландшафтів відрізняються своєрідним хімічним складом. Для існування в таких незвичайних умовах (низький рН, високий вміст металів) живі організми мають бути пристосовані. Отже своєрідна геохімічна обстановка в сірчанокислих ландшафтів створила особливі умови еволюції. Припускають, що ці ландшафти є особливими центрами видоутворення, де відбір відбувався на хімічній основі. Тому можливо що деякі види організмів з високим вмістом міді, цинку, свинцю, срібла, золота та інших металів виникли саме в таких сірчанокислих ландшафтах.

Соленоносние ландшафти поширені тільки в пустелях і займають невеликі площі, де протягом тривалого часу може існувати соленосних кора вивітрювання. Організми тут поставлені у вкрай несприятливі умови, так як безводдя поєднується з сильним засоленням грунтів. Тому що належать до даного класу ландшафти справляють враження крайньої пустельності. Один з таких районів, хребет у Ферганській долині називається навіть Махаутаук, що в перекладі означає «гори прокажених».

Ландшафти содового класу типові для лісостепу степів і саван, де вони зазвичай зустрічаються на терасах річок, плоских рівнинах, в озерних улоговинах. Нерідко це плями площею в десятки і сотні квадратних метрів, які як віспини усеівают степові рівнини. До цих ландшафтам відносяться солонці та содові озера, води яких мають рН більше 8.5 і містять соду. У цих умовах легко мігрують аніоногенние елементи (кремній, молібден, селен та ін), багато малорухомі метали входять до складу розчинних аніонів (ітрій, берилій, цинк, скандій і т.д.). Катіоногенние елементи - залізо, кальцій, магній, стронцій, барій практично нерухомі. Тому організми відчувають у цих ландшафтах дефіцит багатьох життєво важливих елементів (особливо заліза, кальцію і магнію) і вплив підвищеного вмісту незвичних рідкісних елементів. Це дає підставу припускати, що в цих ландшафтах можливе формування нових видів на хімічній основі. На жаль, ця проблема майже не досліджена.

Ландшафти сульфідних (сірководневих) класів характерні для морських узбереж, підтоплених солоними водами, для солончаків і солоних озер степів і пустель. Найбільш поширений соленосних-сульфідні клас, який відомий майже у всіх типах ландшафтів: від тундр до пустель і вологих тропіків. Найбільш широко поширені лісові соленосних-сульфідні болота - мангри - це періодично затоплювані морем болотисті низовини в межах зони вологих тропіків, де в грунтах розвивається Десульфуризація. За рахунок відновлення сульфатів морської води грунт набуває чорного кольору і має запах сірководню. В результаті розмиву красноземних і латеритні грунтів височин мангри збагачуються гідроксиди заліза, які відновлюються в грунті з утворенням чорного гідротроіліта. Головний дефіцитний елемент мангров - кисень, на що вказують повітряні корені рослин. Умови життя в мангри менш сприятливі, ніж у вологому тропічному лісі, тому значення біомаси та продуктивності тут менше (1200 ц / га і 100 ц / га), хоча співвідношення між біомасою та продуктивністю залишається таким же, як у вологому тропічному лісі. Тому при всій своєрідності мангри відносять до типу ландшафтів вологих тропічних лісів.


4.2. Лісові ландшафти.

4.2.1. Ландшафти вологих тропічних лісів.

Ландшафти вологих тропічних лісів займають великі площі в екваторіальній Африці (басейн р.Конго), Південної і Південно-Східної Азії (Індо-Малайська область, що включає півострів Малакку, Зондські, Філіппінські острови до Нової Гвінеї включно) і в Південній Америці (басейн р. Амазонка ). Крім цих основних масивів, вологі тропічні ліси фрагментарно збереглися на схилах Анд в Центральній Америці та на островах Карибського моря, на схилах високих вулканів Східної Африки, в Шрі-Ланка і в північно-східній Індії (на півострові Індостан вони на більшій частині свого ареалу знищені ), в Індокитаї (збереглися невеликі ділянки досягають на півночі південних провінцій Китаю), на багатьох островах Тихого океану. Ще ширше ці ландшафти були поширені в минулі геологічні епохи.

Вологі екваторіальні ліси розвиваються в умовах вологого оранжерейного клімату, для якого характерне постійне рясне зволоження і рівний температурний фон.

Сонячна радіація тут дещо знижена через густого хмарного покриву, але радіаційний баланс високий. Переважна частина радіаційного тепла витрачається на випаровування, на частку турбулентного потоку тепла в атмосферу залишається 6-14%.

Середні місячні температури коливаються в межах 1-2 0, складаючи 27-28 0 С. Максимуми температури значно знижені в порівнянні з субекваторіальними умовами і добовий ритм термічного режиму виражений чіткіше, ніж сезонний: добова амплітуда температур становить 10-12 град.

Середньорічна кількість опадів велика, досягає 1000-1200 мм і відрізняється рівномірним розподілом по місяцях.

Характерні так звані зенітальних дощі, що випадають зазвичай після полудня, коли найбільш інтенсивні конвекційні струми повітря. Вони мають характер сильних злив і супроводжуються грозами. Максимуми опадів приурочені до того часу, коли сонце перебуває в зеніті над екватором, тобто до весни і осені. Головний максимум опадів зазвичай припадає на вересень-жовтень, другої - на квітень-травень. Мінімуми спостерігаються в липні (головний) і лютому. На цю схему накладаються опади, пов'язані з літнім мусоном і пасатом. Значну строкатість в режим опадів вносять також місцеві орографічні особливості

Дуже висока вологість повітря, яка складає в середньому 60-70%, особливо велика вона під пологом лісу. Над верхнім ярусом, в умовах інтенсивної інсоляції вологість повітря зменшується і листя дерев верхнього ярусу ксероморфного. Тривалість дня в тропічній зоні протягом року практично постійна, що забезпечує дуже рівномірне протікання процесів фотосинтезу.

Вологий тропічний ліс, як жоден інший ландшафт змінює кліматичні умови, формуючи свій фітоклімат, що помітно відрізняється від кліматичних характеристик відкритих просторів. Під пологом лісу інтенсивність освітлення становить менше 1% денної норми, лісова рослинність перехоплює до 80% опадів. Ліси насичені фітонцидами, з чим пов'язані сильні аромати тропічного лісу. У повітрі міститься також багато газоподібних продуктів гнеенія, в тому числі сполук азоту.

До 50-70% опадів витрачається на стік, річний шар якого складає більше 1000 мм. Річкова мережа густа, ріки повноводні з рівним режимом. Активність денудаційних процесів стримується лісовою рослинністю, під якою поверхневий стік незначний. Так, в басейні Конго твердий стік дорівнює всього лише 18-37 т / км 2 у рік. За спостереженнями, у вторинному вічнозеленому лісі в Кот-д, Івуар, щорічно виноситься 0,03 т / га (3 т / км кв.) Твердого матеріалу, тоді як оброблювані землі втрачають до 60т/га при ухилі поверхні 4,5 0 і 570 т / га при ухилі в 20 0.

Достаток тепла і вологи не лімітують БИК, рівномірність зволоження і надходження тепла забезпечує міграцію атомів з однаковою інтенсивністю круглий рік.

Стабільний протягом останніх геологічних періодів гідротермічний режим з великою кількістю тепла і вологи сприяв формуванню потужної 15-40 (до 125 м) кислому ферралітних кори вивітрювання. На ній формуються жовті і червоно-жовтих ферралітних грунту, для яких характерні невелика гумусністю (1,5 -2,5%), сильно вилужені, кисла реакція (рН = 3,5 _5, 5), недолік Ca, P, K та інших зольних елементів, накопичення полуторних окислів Fe і Al. Грунти мають слабо диференційований профіль і глинистий склад.

Освічені вічнозеленими крупнолисті деревами, вологі тропічні ліси відрізняються вражаючою густотою і різноманітністю флористичного складу деревних порід. На Калімантані відомо не менше 10-11 тис. видів рослин, на Малакці - близько 7,5 тис видів (у тому числі 3 тис деревних). У верхній течії Амазонки на площі близько 2 га було враховано 654 примірники дерев, що відносяться до 60 видів. Всього тут налічують до 40 тис видів вищих рослин. Африканські екваторіальні ліси дещо поступаються південноамериканським (близько 25 тис. видів). Тільки деревних видів тут налічують до 3 тис., у тому числі до 1000 у верхньому ярусі. У систематичному відношенні дерева вологого тропічного лісу представлені переважно бобовими, миртовим, мальгіпіевимі, ​​зустрічаються також пальми і деревоподібні папороті. Достаток ліан і епіфітів поєднується з відсутністю або слабким розвитком трав'янистої покриву, дерева утворюють до 5 ярусів, верхній з яких має висоту 35-45 м, але деякі досягають у Євразії 60м, в Африці - до 80м, в Південній Америці - до 90 м ( Кастаньо або Ангеліна седрорана). Верхній ярус незімкнутих, гілкуватися вони починають на висоті 25-30 м, гілки ростуть не горизонтально, а тягнуться вгору. Дерева мають доськовідниє коріння. Більше половини дерев відносяться до сімейства двукрилоплодних, багато бобових, є види з цінною деревиною (червоне дерево, каучуконос кастіллоа та ін.) Дерева середнього ярусу утворюють суцільний полог з вузьких зімкнутих крон на висоті 20 - 40м. Тут переважають швидкорослі види з м'якою деревиною. Нижній ярус представлений повільно зростаючими тіньовитривалими деревами висотою 10-15 м, частіше з твердою і важкою деревиною - ебенове дерево, санталове, гуарея, каучуконоси, пальми олійна і винна, кавові дерева (Африка). У Південній Америці нижній ярус представлений густими, висотою до 2-4 м чагарниками з ананасових, бананових папоротевих, ароїдних та інших рослин.

У вологих тропічних лісах рослини максимально використовують все можливе для поселення і засвоєння елементів живлення простір, звідси і виняткова густота лісу. Видове різноманіття визначило і велику площу виявлення ландшафтів, набагато більшу, ніж для інших лісових ландшафтів. Колосальна кількість біологічної інформації у вологих тропічних лісах пов'язано не тільки зі сприятливими для організмів кліматичними умовами, але і з історичними причинами: ці ландшафти приурочені до областей древньої суші, де еволюція безперервно триває багато мільйонів років, починаючи з палеогену і навіть мезозою

Велика кількість тепла і вологи визначає велику щорічну продукцію живої речовини. Продуктивність тут в 2-3 рази більше, ніж у широколистяних лісах і досягає 300-500 ц / га. Дуже велика швидкість росту рослин (бамбук росте за добу на 1 м, а лишайник в тундрі в рік - на 10 мм). По біомасі (Б) вологі тропічні ліси не дуже сильно відрізняються від інших лісових ландшафтів, хоча і перевершують їх по даному показнику (Б в ландшафтах кислого класу - 6500 ц / га). За співвідношенням Б і П, надземної та підземної, зеленої і не зеленої біомасі та багатьма іншими показниками вологі тропічні ліси також істотно не відрізняються від інших лісових ландшафтів. Однак за величиною К = 0,64-0,66, вони досить відособлені, відмінні від тайги і широколистяних лісів. Рослинний опад у вологих тропічних лісах великий і складає 3-5% від біомаси (перші сотні ц / га), тобто в кілька разів більше, ніж у помірному поясі (діброви - 65 ц / га, середня тайга - 50 ц / га). Розкладання органічних речовин протікає дуже швидко, мінералізація здійснюється тваринами і мікроорганізмами, головним чином бактеріями. Тому в лісах практично немає підстилки. Підстилковий індекс - менше 0,1 (в тайзі і тундрі - 50). Гумусу накопичується не більше, ніж у грунтах помірних широт.

Достаток рослинної їжі, постійно теплий і вологий клімат визначають вражаюче розмаїття і багатство тваринного світу. За зустрічальності і ролі у вологих тропічних лісах перше місце займають метелики, мурашки та інші комахи, птахи, ящірки, змії. Серед ссавців найбільш численні миші і мавпи. Але зоомасса становить близько 1% від загальної біомаси (45 ц / га). За цим показником вологі тропічні ліси різко відрізняються від тайги, в якій накопичується лише 3,6 ц / га зоомасси або 0,01% від загальної біомаси.

Хімічний склад тропічних рослин вельми специфічний. Вуглеводів в тканинах рослин тропіків накопичується більше, ніж у рослинах помірної зони. Відомо рясне скупчення вуглеводів в стовбурі сагової пальми, в плодах бананів, хлібного дерева. Білків в насінні і плодах тропічних рослин мало. Мінеральних речовин рослини автономних ландшафтів містять небагато, зольність приросту коливається від 2,5 до 5% (в тайзі 1,6-2,5%). У листі тропічних дерев серед водних мігрантів перше місце належить кремнію - у бамбуків в золі міститься до 90% двоокису кремнію. Тому вологі тропічні ліси відносять до кремниевому типом хімізму.

Вологий і жаркий клімат визначає дуже швидке розкладання рослинних залишків і інтенсивний винос основних біофільние елементів: калію, кремнію, кальцію на тлі відносного накопичення заліза і марганцю. Найважливішими водними мігрантами Біка є кремній і кальцій, до другої групи відносяться калій, магній, алюміній, залізо, до третьої - марганець і сірка.

Важливою особливістю Біка є вимивання азоту, фосфору, калію і кальцію, магнію та натрію, хлору та сірки дощовими водами не тільки з грунтів, але й з листя. Згідно зі спостереженнями, проведеними в Гані, обсяг винесеного матеріалу складає 2,86 ц / га щорічно.

Певну роль у кругообігу елементів грає надходження солей з атмосферними опадами - ця величина складає 2-3 ц / га, що в 7-10 разів менше кількості водних мігрантів, споживаних рослинами, т.і. КА одно 0,1-0,15. Додатковим джерелом живлення, є азотна кислота, якої збагачуються опади під час частих гроз.

Надземні частини рослин можуть поглинати аміак і оксиди азоту, що виділяються надземної рослинністю і надходять у приземному атмосферу. Під пологом лісу створюється таким чином майже замкнутий кругообіг газоподібних сполук азоту.

Рослини вологих тропічних лісів споживають за рік майже в 5 разів більше хімічних елементів, ніж їх виноситься з іонним стоком (КВ - 4-4,5). Значна частина рухомих елементів знаходиться в біологічному кругообігу, що і оберігає їх від вилуговування. Знаходження рухомих хімічних елементів у живій речовині - єдино надійна форма захисту від вилуговування в умовах вологих тропіків. Це - найважливіша геохімічна особливість ландшафтів вологих тропічних лісів, різко відрізняє їх від ландшафтів помірного поясу.

Грунтові води ландшафтів вологих тропічних лісів відносять до глейові класу, вони збагачені залізом і марганцем, мігруючим у вигляді бікарбонатів або органічних комплексів. У місцях виходу таких вод на поверхню або їх зустрічі з кисневими водами виникає кисневий геохімічний бар'єр, на якому осідають гідроксиди заліза і формуються знамениті кіраси (залізний панцир).

Хоча в автономних ландшафтах відбувається інтенсивний винос рухомих з'єднань, особливо катіонів, повний винос ніколи не має місце, так як йому протидіє біологічний захоплення - біогеохімічний бар'єр. Але сумарний ефект обох процесів різко зрушать убік виносу і кисле вилуговування - характерна риса даного ландшафту.

Для вологих тропічних лісів характерні наступні геохімічні класи ландшафтів:

- Кислі;

- Кислі глейові (лісові болота - лапакі);

- Сірчанокислі (на гірських породах з сульфідами важких металів);

- Кальцієві (маргалітние ландшафти) - на кальцевосодержащіх гірських породах;

- Соленосних-сульфідні (мангри) - солоноватоводние прибережні лісові болота.

Кислі ландшафти вологих тропічних лісів є найбільш поширеними. Ці ландшафти формуються на вододільних поверхнях, складених виверженими, метаморфічними і осадовими силікатними породами. Через розкладання великої маси органічних з'єднанні грунтові води збагачуються СО 2 і органічними кислотами. Для їх нейтралізації не вистачає катіонів, грунтові та грунтові води мають кислу реакцію і енергійно вивітрюється гірські породи, вищелачівая рухливі з'єднання на велику глибину. З грунтів і кори вивітрювання виноситься кальцій, натрій, магній і калій, вилуговуються також рідкісні лугу - літій, барій, стронцій, цезій. В результаті вони відносно збагачуються інертними в даній обстановці елементами - залізом (гідроксиди складають більше 30% проти 5-20% у вихідних породах), алюмінієм (гідроксиди або глинисті мінерали - більше 50% проти 15-20% у вихідних породах), залишковим кварцом і рідкісними елементами з групи інертних - танталом, рідкісними землями, цирконієм. Кальцію дуже мало - 0,1% при кларк 3%. Грунти набувають характерну червону, помаранчеву забарвлення.

Гідроксиди заліза і алюмінію знаходяться в колоїдному стані, що визначає існування тут сорбційного бар'єру, що поглинає аніони - хлор, сульфат-іон, фосфат-іон, оксидів молібдену, миш'яку і т.д. Менш ефективним є сорбційний бар'єр з негативних колоїдів, сорбіруюшіх катіони.

На плоских рівнинах, де просочування атмосферних вод повільне і можливо їх застаивание, розвиваються процеси оглеєння і виникає окислювально-відновна зональність: окислювальна зона червоного кольору змінюється донизу глейовими зоною білого або строкатого кольору.

У депресіях рельєфу, в нижніх частинах схилів, річкових долинах і озерних улоговинах грунтові води застоюються близько від поверхні і формуються супераквальний ландшафт - лісові болота з кислим оглеєння (Н-Fe - клас). Тропічні болота мають низький рН - менше 4 (до 2), в них спостерігається концентрація сідеріта та інших мінералів заліза.

Найважливіші геохімічні особливості ландшафтів вологих тропічних лісів. Геохімічні особливості вологих тропічних лісів накладають різкий відбиток на флору, фауну, сільське господарство і здоров'я людини. Так, вміст натрію в водах і продуктах харчування настільки мало, що не забезпечує потреб людського організму. У тропіках людина виділяє 12 л поту в день. Це поглиблює дефіцит натрію. Падіння вмісту натрію в крові (при сильному потовиділенні) викликає виснаження нервової системи і зниження працездатності, яка проявляється у швидкій стомлюваності при фізичній роботі).

Хоча рослини вологих тропіків містять багато заліза, але людина погано засвоює цей елемент з рослинної їжі, тому в цих ландшафтах широко поширене недокрів'я, викликане нестачею заліза в їжі.

Недолік кальцію позначається, ймовірно, на зростанні тварин. Так, окапі в екваторіальній Африці має зріст 1,5-2 м, а споріднені йому жирафи саван (кальцієві ландшафти) - близько 6 м. Гіпопотам має 1,5 в довжину, а в саванах - 4 м. Малі розміри характерні і для шимпанзе , курей, собак, інших диких і домашніх тварин. Таким чином, відбувається пристосування організмів до дефіциту кальцію. Але завдяки великій кількості ультрафіолетового випромінювання формування вітаміну Д відбувається в достатній кількості і в організм закріплюється кальцій і фосфор і рахіт рідкісний.

Іншим пристосуванням до дефіциту кальцію є "кальцефобія" у ряду рослин. Ці рослини задовольняються дуже невеликими кількостями кальцію і уникають грунтів, що містять багато кальцію (наприклад, чай).

У грунтових розчинах тропіків багато кремнезему, який накопичується в листках дерев (окремненіе шкірки листя). Від надміру кремнезему рослини позбавляються скидаючи листя. Рослинність збагачена так само алюмінієм (до 10%).

Таким чином, основні ландшафтно-геохімічні особливості зони вологих тропічних лісів полягають у:

1. Високої продуктивності і швидкості Біка: щорічно утворюється величезна кількість живої речовини і відбувається швидка мінералізація залишків організмів;

2. Надзвичайної хімічної активності води, насиченою продуктами розкладу органічної речовини (вуглекислим газом і органічними сполуками). Води володіють грандіозної руйнівною силою, якої не може протистояти жодна гірська порода, всі вони розкладаються з утворенням різних розчинних сполук;

3. Інтенсивної водної міграції та переважанні вилуговування;

4. Високою біологічною інформативності - величезна кількість видів організмів, їх складні взаємовідносини визначають виняткову стійкість ландшафту, його високу самоорганізацію;

5. Дефіциті хімічних елементів і малій кількості неорганічної інформації, які виникають в результаті слабкої мінералізації вод і кислого вилуговування;

Головними фізико-хімічними бар'єрами є кисневий і сорбційний. Для всіх елементарних ландшафтів характерний високий вміст заліза як за рахунок залишкового накопичення, так і за рахунок концентрації на кисневих бар'єрах.

Величезна продуктивність рослинництва і тваринництва супроводжується мінеральним голодуванням культурних рослин. У їжі непропорційно велике місце займають вуглеводи, спостерігається дефіцит білків і мінеральне голодування.

Екологічні проблеми районів вологих тропічних лісів пов'язані з їх інтенсивним освоєнням у другій половині ХХ століття. За останні 40 років людство втратило майже 1/5 лісових масивів цієї зони. Сьогодні їх площа становить вже менше 0,8 млрд га при темпах скорочення в 7,3 млн. га в рік, тобто 14 га в хвилину. Такі швидкі темпи зведення лісів неминуче призведуть до суттєвих змін в екосистемі Землі.

Антропогенний вплив на ці ландшафти проявляється як безпосередньо шляхом інтенсивних рубок, так і побічно, в порушенні умов їх існування шляхом забруднення середовища, порушення водно-теплового балансу, умов стоку і грунтоутворення, впровадження чужих видів рослин і тварин.

Промислові вирубки зазвичай починаються з прокладок густої мережі доріг, що саме по собі призводить до відома великих площ лісу. Так, в Південно-Східній Азії при прокладці доріг ліс був знищений на 14% площі, призначеної для вирубки. Прокладка доріг сприяє проникненню в ліси чужорідних біологічних видів, у тому числі шкідників і нових хвороб. Вона збільшує ерозію грунтів, робить ліси доступнішими для місцевого населення, що займається підсічно-вогневим землеробством. Вирубка лісу як правило носить виборчий характер, вирубуються лише деякі особливо цінні види порід дерев. Але навіть виборчі рубки дають руйнівні наслідки, так як при цьому порушуються набагато більші площі, ніж у випадку, якби заготовлювати деревину усіх порід. Дослідження, проведені в східній Амазонії, показали, що при вирубці в цьому районі 3% дерев, було вирвано з корінням, поламано або пошкоджено при прокладці доріг і в ході рубки 54% всіх деревних рослин. Як свідчить досвід Амазонії і Індонезії, виборчі рубки можуть призвести до такого порушення мікроклімату, що вологі тропічні ліси, раніше практично не піддані пожежам, перетворюються в висушені, легко займисті масиви.

Підраховано, що промислові вирубки призводять до щорічної деградації 4,5 млн. га вологого тропічного лісу.

Великої шкоди вологим тропічним лісам завдає землеробство. Грунти цих ландшафтів бідні водорозчинними мінеральними елементами, які легко вимиваються опадами. Рослинність плантацій або городів швидко (за 1-2 роки) вичерпує запаси живильних речовин і далі необхідно або удобрювати грунти, або закидати і вирубувати нові масиви. Вирубка невеликих ділянок для землеробства часто поєднується з екстенсивним скотарством. Спочатку проводиться часткова вирубка лісу, а його залишки знищуються вогнем. Сланкий дим над пожарищами в Південній Америці видно з супутників як щільна бура імла, часом застеляють значні площі північного сходу цього материка. Тому Амазонію називають «найбільшим крематорієм». Разом із залишками рослинності згорає все живе. Випалювання повторюється через 2-3 місяці, якщо ділянка використовується під пасовище, або через 6-8 - місяців, якщо під плантацію Але хороших урожаїв на цих землях як правило не отримують, тому що більша продуктивність тропічних лісів - особливість еволюційна і при монокультурах вона не проявляється. Створення плантацій веде до посилення ерозії і далі до опустелювання.

Істотні порушення ландшафтів вологого тропічного лісу пов'язані з видобутком корисних копалин. Вона веде до вирубки лісу, розчищення території під інженерні споруди, деградації грунтів і забруднення території продуктами видобутку, масового вимирання видів. Так, острів Бугенвіль вважався за красою ландшафтів перлиною Океанії. Але видобуток мідної руди призвела до утворення тут безживного кар'єра на площі в 10 тис. га. Аналогічні результати були досягнуті на острові Науру при видобутку фосфоритів, при видобутку бокситів в Амазонії. Відновлення колишніх ландшафтів не відбувається. Таким чином, ландшафти вологих тропічних лісів, незважаючи на їх потужну, рівноважну структуру легко піддаються руйнуванню, на місці вирубаного тропічного лісу виникають вторинні лісові співтовариства, значно поступаються корінному лісі по біомасі, продуктивності і складності структури. На відновлення первинного лісу навіть у найсприятливіших умовах потрібно кілька сторіч.

Знищення вологого тропічного лісу є не тільки локальною, але й глобальною екологічною проблемою. Скорочення площі вологих тропічних лісів призведе до змін не тільки в біосфері Землі, але і відіб'ється на процесах, що відбуваються в атмосфері, на глобальному кліматі. Серед численних прогнозів можливих змін, пов'язаних з вологими тропічними лісами, можна виділити два основних напрямки.

Прогнози першого напряму припускають, що знищення вологих тропічних лісів має призвести до збільшення альбедо, і, отже, до зменшення поглинання сонячної радіації на дуже великих площах (до 30%) суші. Це призведе до зменшення випаровування, кількості опадів і тепла, що вивільняється в атмосферу при їх випаданні. Таке порушення теплообміну призведе до охолодження середньої і верхньої тропосфери тропіків, і зменшенню термічного градієнта, спрямованого від екватора до полюсів. Зменшення перенесення тепла і вологи з приекваторіальних областей призведе до глобальному охолодженню атмосфери Землі, а це загрожує Аридизация частини помірного поясу і перш за все його землеробських районів північніше 40 0 пн.ш.

Другий напрямок охоплює проблеми глобального кругообігу вуглецю. У вологих тропічних лісах зосереджено не менше 50% біосферного вуглецю. Математичні моделі кругообігу біосферного вуглецю, побудовані на основі результатів детальних досліджень, проведені в півострівної частини Малайзії показали, що лише для півострівної частини Малайзії скорочення запасів вуглецю в рослинності за 15 років (з середині 70-их до 1990 року) склало 0,5 млрд. т. Основна частина цих втрат припадає на винос вуглецю в атмосферу при спалюванні лісової рослинності, а також за рахунок зменшення витрачання вуглецю для фотосинтезу через скорочення площі лісів. До середини ХХ1 століття це внесе свій внесок у посилення «парникового ефекту» і дасть підвищення температур на 1-1,1 0 С А цього достатньо для наростання танення полярних льодів. Вже зараз помічено, що 20-30% щорічного обсягу додаткового надходження в атмосферу Землі вуглецю обумовлено втратою лісових масивів у цих ландшафтах.

4.2.2.Шіроколіственние лісу.

Широколистяні ліси поширені в помірному поясі Європи, на Далекому Сході, в Маньчжурії і на сході Китаю, в Північній Америці і невеликі площі займають вони в Середній Азії і в південній частині Південної Америки.

Райони поширення ландшафтів широколистяних лісів характеризуються помірно теплим кліматом і оптимальним співвідношення тепла і вологи. Хоча в цих ландшафтах період різкого зимового спаду у функціонуванні геосистем виражений досить чітко, період активної вегетації і біогенного метаболізму становить 6-7 місяців. На Євразійському континенті ареал цього ландшафту розширюється в бік Атлантичного і Тихого океанів і виклінівается до центру материка, перериваючись в Західному і Східному Сибіру. У Північній Америці ці ландшафти приурочені переважно до східного узбережжя, виклініваясь до центральної частини материка і займаючи вузьку берегову зону на західному узбережжі. У Південній Америці вони поширені в Патагонії.

Кліматичні умови розвитку цих ландшафтів різні, що дозволяє підрозділяти їх на ряд підзон, в залежності від ступеня континентальності клімату. Літні температури становлять в середньому 18-20 0 С (від 13 до 23 0 С), сума активних температур дорівнює 2200-3000 0. Відмінності в зимових температурах по іпідзона дещо більше - на заході вони становлять у середньому -4 0 С, а всередині континенту до -14 0 С. Величина річних опадів також коливається від 1000мм на заході до 700-600 мм в континентальних умовах. Максимум опадів припадає на літній час. Коефіцієнт зволоження становить в середньому 1,2.

Сприятливі умови під час вегетаційного періоду дають можливість пишного розвитку рослинності мезофильного типу. Листя на деревах мають широкі пластинки (бук, дуб, клен, липа), тому ці ліси називають широколистяними. Розміри і форма листя варіює дуже незначно, що відрізняє їх від дерев тропічного лісу. Листя не пристосовані до зимового несприятливої ​​пори і опадають; в цьому бачать захист дерев від зайвого зимового випаровування (земля взимку холодна і є фізіологічно сухий). Стовбури та гілки дерев, на відміну від вологої тропічної зони, захищені товстою корою, а нирки щільними лусками, нерідко смолистими. Все це - також захист від зимового випаровування.

Широколистяні ліси в більшості випадків ярусні, можна розрізнити два деревних ярусу (один вищий, інший-більш низький), чагарниковий, кілька трав'янистих, що складаються від трав різної висоти (до 3 яруси), напочвенний ярус з мохів та лишайників. Але в деяких фітоценозах (наприклад, букові ліси) ярусність може бути відсутнім і під щільними кронами дерев немає ні підліска ні трав'янистого покриву, а грунт покрита щільним шаром старого листя. На відміну від тропічних лісів, дерева верхнього ярусу мають одну і ту ж висоту. Це залежить від дуже невеликого числа видів дерев, що складають цей ярус. Нерідко є взагалі один вид і формуються чисті букові, дубові, грабові ліси, що зближує широколистяні ліси з хвойними.

Дуже характерний в широколистяних лісах світловий режим. Тут спостерігається два світлових максимуму; один навесні, коли дерева ще не одяглися листям, інший - восени, коли листя лісу починає зріджуються. У літні місяці інтенсивність світла дуже низька. Подібний світловий режим визначає особливості трав'янистого покриву. Ранньою весною для цих лісів характерний різкий вибух весняної рослинності, що складається з ефемерів-багаторічників. Вони дуже швидко зацвітають і потім також швидко закінчують свою вегетацію. До червня вони абсолютно виходять з трав'янистого покриву, ховаючись під землею. Вибух весняних ефемерів зазвичай дуже барвистий, так як квіти яскраво пофарбовані, і їх число таке велике, що вони покривають землю суцільним покривом.

Лісовими породами в цих ландшафтах є бук, дуб, клен, липа і каштан. У Західній Європі та Північній Америці домінують різні види бука і дуба, що формують основні площі лісів. Дубові ліси в даний час поступаються в площі буковим. Вони приурочені до більш сухим местообитаниям, ці ліси менш тінисті і в них добре розвивається підлісок і трав'янистий покрив. Більш вологі західноєвропейські ліси багатші у видів відношенні. У міру просування на схід ліси стають біднішими, зникають граб, ясен. В деревному ярусі залишаються дуб і липа (більш морозостійкі), в трав'яному покриві значну участь починають приймати бореальні види. У Північній Америці, домінування в букових лісах розділяє клен. Каштан з'являється на бескарбонатную породах

Далекосхідні лісу більш різноманітні за видовим складом. Тут поряд з місцевими видами дуба і клена, зустрічаються гледичія, магнолія, айлант, Павлівна, які культивуються в Європі в парках. Є в цих лісу ліани, не властиві в цілому для зони широколистяних лісів.

В даний час до 60-80% площі зони широколистяних лісів розорано, що призвело до зближення цих ландшафтів за характером природних процесів зі степовими ландшафтами

Біомаса широколистяних лісів не набагато нижче, ніж вологих тропічних лісів (3 000-5 000 ц / га), але продуктивність (П) і зелена асиміляційна маса (Б) менше в кілька разів: П коливається від 80 до 150 ц / га, Б в дібровах становить 1% біомаси і досягає 40 ц / га (8% і 400 ц / га відповідно у вологих тропічних лісах). К = 0,58-0,60 - більше, ніж у тайзі і менше, ніж у вологих тропічних лісах.

Щорічний рослинний опад в кілька разів менше, ніж у вологих тропічних лісах (50-70ц/га), через більш низьких температур і зимової перерви. менше і темп його розкладання Але швидкість розкладання зменшується більшою мірою, ніж кількість осаду, тому в даних ландшафтах відбувається накопичення лісової підстилки (100-150 до 500 ц / га), яка практично відсутня в тропіках. Підстилковий індекс дорівнює 3-4 проти 0,1 і менше у вологих тропічних лісах, багато накопичується гумусу (до 10% і більше в горизонті А).

Зоомасса широколистяних лісів досягає 10-20 ц / га, близько 90% загальної зоомасси припадає на дощових черв'яків і 1% - на хребетних.

Біологічна інформативність цих ландшафтів нижче - число вищих видів коливається близько 2000.

Широколисті дерева багаті золою, особливо листя - до 5%, в ній багато кальцію - до 20%, (0,6-3,8% на суху речовину), менше калію - 0,15-2,0%, і кремнію - 0,4-2,8%, ще менше магнію, алюмінію, фосфору і менше всього заліза, марганцю, натрію і хлору. При розкладанні рослинного опаду утворюється значна кількість стійких органо-мінеральних сполук.

За інтенсивністю біологічного поглинання (А Х) послідовність інша:


10п> п> п-0, 1п> 0, п - 0,0 п

S, P Ca, K, Mg, Mn Na Fe, Al, Si


Це зумовлює можливість біогенної акумуляції у верхніх горизонтах грунтів сірки, фосфору, кальцію, калію, магнію і марганцю, а також багатьох рідкісних елементів, Ах яких більше 1 (бор, германій, нікель, миш'як, золото, берил, кобальт, кадмій, свинець та ін.) Але переважання опадів над випаровуваністю визначає велику роль вилуговування і автономні ландшафти з вертикальним і боковим стоком втрачають рухомі елементи. Високий вміст в рослинах кальцію і його енергійне біологічне поглинання визначають кальцієвий хімізм Біка. Кальцій тут Тіпоморфним елемент.

Кальцій і інші катіони, що утворюються при розкладі рослинних залишків, нейтралізують більшу частину органічних кислот, у зв'язку з чим реакція гумусового горизонту грунтів слабокисла або навіть нейтральна, в поглинає комплексі часто переважає кальцій.

Під широколистяними лісами формуються родючі бурі (більш вологі умови) або сірі (більш сухі і холодні умови) лісові грунти. Сірі лісові грунти мають потужний гумусово-акумулятивний горизонт, слабовираженний підзолистий, що переходить у іллювіальний. Присутність в гумусового горизонту, поряд з гуміновими кислотами, фульвокислот сприяє інтенсивному виносі кальцію. Тому верхні горизонти вищелочени від карбонатів.

В умовах більш стійкого зволоження і більшою теплообеспеченности під широколистяними лісами формуються бурі лісові грунти. Енергійне хімічне вивітрювання призводить до огліненію грунтового профілю. Продукти гуміфікації представлені головним чином рухливими фульвокислот, кальцій легко мігрує, карбонати вилуговуються і відбувається відносне накопичення алюмінію і заліза, що дають бурувате забарвлення грунтам. Але грунтові розчини насичені підставами і надають грунтам слабокислу і нейтральну реакцію і забезпечують їх високу родючість.

Вологий клімат сприяє енергійному стоку. З наземним стоком виноситься близько 2,5-3,0 ц / га солей, дещо менше, ніж споживається рослинністю за рік (3,5-5,0 ц / га), тому КВ тут дорівнює 1,3-1,4. З атмосферними опадами щорічно надходить близько 0,9-1,05 ц / га солей, які включаються в БИК. Коефіцієнт атмогеохіміческой активності КА складає 0,3-0,4. З іонним стоком щорічно виноситься значно більше солей, ніж надходить з атмосферними опадами, КІ-3,4 - 4,9. Отже, основним джерелом солей у водах служить БИК і вивітрювання (80%).

Грунтові та поверхневі води в цих ландшафтах трохи відрізняються в залежності від типу ландшафту. В Н-Са класах хімічних склад в основному залежить від розкладу органічних речовин, води слабомінералізовані, менше 0,5 г / л, гідрокарбонатно-кальцієві. У ландшафтах Са класу, де кори вивітрювання і континентальні відкладення містять СаСО 3 у формуванні хімічного складу вод, крім БИК, важлива роль належить процесам розчинення карбонатів. Води більш мінералізовані, часто жорсткі.

Таким чином, головні геохімічні особливості ландшафтів широколистяних лісів складаються:

Прекрасні кліматичні умови (достатня кількість тепла і постійне зволоження), порівняно родючі грунти визначили важливу роль рівнинних ландшафтів зони широколистяних лісів в сільському господарстві. Ці території є традиційно землеробськими. Первинні ліси майже повсюдно вирубані і території розорано. Однак природний хімізм ландшафти (велика роль процесів вилуговування) не забезпечує необхідного рівня розвитку сільського господарства та високої продуктивності рослинництва без постійного внесення добрив. Особливо велике значення мають азотні і фосфорні добрива, місцями також калійні. До числа дефіцитних елементів відносяться азот, фосфор, калій, місцями кобальт, мідь, цинк, марганець, йод, молібден і інші мікроелементи. Надлишкових елементів у ландшафтах немає.

Серед ландшафтів широколистяних лісів виділяють два основних класи: перехідні від кислого до кальцієвого (Н + - Са 2 +) і кальцієві ландшафти.


4.2.3.Таежние ландшафти.

Тайгові ландшафти суцільною смугою тягнуться через всю Євразію, починаючись в Скандинавії, біля берегів Атлантики і закінчуються на Камчатці, Охотському узбережжі, Сахаліні, і продовжуються на Північноамериканському континенті, утворюючи таку ж суцільну зону від океану до океану. Північна межа цієї зони є одночасно і північною межею лісових ландшафтів взагалі.

Кліматичні умови цієї зони в основних рисах такі. Літо коротке, щодо прохолодне, зима довга і морозна. Найтепліший місяць має середню температуру 10-19 0 С, найхолодніший від +3 до -52 0 С (Східний Сибір). Тільки 1-4 місяці мають середньодобову температуру більше 10 0 і в цілому вегетаційний період дуже короткий. Кількість опадів (300-600 мм) дещо перевищує випаровування і коефіцієнт зволоження становить 1,1-1,6. Максимальна кількість опадів випадає влітку. Сніговий покрив стійкий і тримається всю зиму. Коротке літо і довга зима обумовлюють порівняно низьку інтенсивність біологічного кругообігу.

Рослинний покрив ландшафтів тайговій зони представлений ігольчатохвойнимі лісами, поділяються на дві основні групи - темнохвойні і светлохвойние. Перші утворюються тіньовитривалими породами - ялинами та смереками, що мають конусоподібні, іноді вузько-загострені крони і створюють темні і похмурі ліси. Светлохвойние ліси складаються з сосни і модрини, що створюють більш розріджені і світлі ліси. Сосна утворює округлу крону, а модрина втрачає взимку хвою і модринових ліс взимку схожий на ліс з летнезеленим дерев.

Слід зазначити, що хвойні породи геологічно є дуже давньою групою, і тому геоботаніки говорять про життєві форми хвойних, як відображають сучасні умови, з великою обережністю.

Своєрідністю ігольчатохвойних лісів є флористична бідність деревного ярусу. Як правило, такі ліси на значних площах утворені з одного якогось хвойного дерева, з однієї їли, з однієї сосни, з однієї модрини.

Біоценози темнохвойних лісів мають такі особливості. Число ярусів зазвичай 2-3 - деревний, трав'янистий і моховий (в мертвопокровном лісі два останніх можуть бути відсутніми). Затінення дуже значне протягом усього року. Тому для рослин нижніх ярусів характерно вегетативне розмноження, а квітки мають біле забарвлення, найбільш помітну в темному лісі.

Повільне розкладання лісової підстилки дозволяє деяким видам перейти до сапрофітних харчуванню. Є багато зимовозелені і вічнозелених рослин, що використовують довгостроково, без перерви недостатнє кількості світла. У лісі відсутні весняні ефімери, характерні для широколистяних лісів, так як весняного достатку світла немає. Мохов надгрунтовий покрив обмежує розвиток трав'янистих і кустарнічкових рослин. Він влагоемок, тому грунту темнохвойних лісів взимку промерзають.

Светлохвойние ліси приурочені до грунтів більш легкого механічного складу і до скель (особливо карбонатною). У Європі та Північній Америці вони утворені в основному сосною, а в Сибіру - модрина. Ці ліси характеризуються більш рідкісним деревостанів,

а в зв'язку з цим, більш значною роллю лишайників в напочвенном покриві, а місцями - сильним розвитком кустарничкового ярусу, утвореного рокитником, рододендронами та іншими видами.

Ігольчатохвойние лісу Північної Америки, в порівнянні з європейськими і сибірськими, більш різноманітні за складом хвойних порід. Тут представлені численні види сосни, ялини, ялиці, модрини та ялівцю, а також особливі пологи хвойних порід (Tsuga, Pseudotsuga, Sequoia, Thuja).

Грунтовий покрив ландшафтів тайги представлений кислими, сильно вилужених грунтами - переважно підзолистими і їх різновидами, залежно від механічного і мінералогічного складу підстилаючих порід. На водопроникних породах і при добре дреніруемих рельєфі водний режим грунтів промивної і формуються типові підзолисті грунти, залізисті і железогумусовие підзоли. У південній частині тайги їх змінюють дерново-підзолисті грунти. При слабкому дренажі і водозастойном режимі з'являються глейові грунту, а в умовах багаторічномерзлих порід - мерзлотно-тайгові.

Хвойний опад надходить у грунти бідний зольними елементами і азотом. При розкладанні органічних залишків, який відбувається дуже повільно, з лісових підстилок вилуговуються низькомолекулярні органічні кислоти і фульвокислоти, які проникаючи в верхню частину грунтової товщі, викликають кислу реакцію і розчиняють гідроксиди заліза. Це призводить до руйнування колоїдних частинок і виносу їх у більш глибокі горизонти. Кисла реакція верхнього горизонту грунтів зумовлює високу рухливість продуктів руйнування первинних і вторинних мінералів і їх винос із підзолистого горизонту. У результаті формуються малогумусні, з низьким вміст азоту, фосфору, калію, збіднені мікроелементами зональні підзолисті грунти.

Біомаса в тайзі не набагато поступається значень в інших лісових ландшафтах. У південній тайзі Б перевищує 3000 ц / га і тільки в північній тайзі знижується до 500-1500 ц / га. Зоомасса в тайзі нікчемна-одиниці ц / га (південна тайга - 0,01% від загальної біомаси). Більше 60% біомаси представлено деревиною, що складається з клітковини (50%), лігніну (20-30%), геміцелюлози (більше 10%) і в меншій мірі смол, дубильних речовин та інших органічних сполук. Всі хвойні дерева виділяють смоли-бальзамічні речовини - важливий засіб боротьби дерев з мікроорганізмами й комахами. Специфічні тут і фітанціди, що створюють аромат хвойного лісу.

Видове різноманіття в тайгових ландшафтах невелике - число видів вищих рослин приблизно вдвічі менше, ніж у широколистяних лісах. Характерна мінливість зоомасси по сезонах, взимку в тайзі активна частина населення становить 0,1 від річного достатку.

Зелена частина зазвичай становить не менше 3% від біомаси (до 5-7%). За цим показником тайга ближче до вологим тропічним лісам (8%), ніж до широколистяні. (1%).

Щорічна продукція в південній тайзі майже така ж як у широколистяних лісах (85 ц / га - південна тайга, 90 ц / га - діброви), але в північній - удвічі менше (40-60 ц / га). Але співвідношення логарифмів Б і П для всіх видів тайги однаково К = 0,53-0,55.

Рослинний опад в південній тайзі менше, ніж у широколистяних лісах, і дорівнює 55 ц / га (65 ц/га- діброви, 90 ц / га - бучини). У північній тайзі величина рослинного опади ще менше - 35 ц / га.

Ряди Ах для хвойних лісів майже такі ж як у широколистяних:


10п> п> 0, п - 0,0 п.

S, P, Mn Ca, K, Mg Na, Fe, Al, Si


Подібний ряд зумовлює можливість біогенного накопичення в грунтах сірки, фосфору, магнію, калію, кальцію і марганцю.

Але для тайги характерна низька зольність приросту - в північній тайзі - нижче 1,5%, в середній і південній 1,6-2,5% (широколистяні ліси - 2,6-3,5%). Хвойні дерева біднішими золою, ніж листяні. Особливо важливо відмінність зольності хвої і листя, так як вони грають провідну роль в опаде (більше 50%). Зольність хвої - 2-3,5%, листя широколистяних дерев - 5-8%. Ще важливіше якісний склад золи: у хвої велику роль грає окис кремнію і меншу - кальцій. Крім того, клітинний сік хвої, ялини, сосни і модрини містить вільні органічні кислоти, його рН звичайно дорівнює 4,5-6,5, рН тайгових трав також кислий (кислиця та інші трави). Отже, ще в живих рослинах створюється характерна геохімічна особливість тайгових ландшафтів - кисле середовище.

З опадом в тайзі щорічно повертається значно менше водних мігрантів, ніж у широколистяних лісах. У дібровах цей показник становить 200 кг / га, в букових лісах - 270 кг / га, то в ялинниках південної тайги - 85кг/га, а в північній тайзі -62 кг / га. Для тайги характерний азотний тип хімізму Біка. У холодній тайзі розкладання органічних речовин протікає повільніше, ніж у широколистяних, мікроорганізми працюють не настільки енергійно, час їх діяльності в році обмежена, тому накопичується багато лісової підстилки. Маса підстилки (О 3) більш ніж в 10 разів перевищує опад зеленої частини (О 2) і становить 250-1000 ц / га. Опад-підстилковий індекс (О 3 / О 2) у тайзі дорівнює 6-20. Він свідчить про загальмованості Біка.

У рослинному опаде кислотні органічні сполуки в багато разів перевищують кількість катіонів золи і азоту, що дають підстави. Низький вміст сильних основ (кальцію, магнію, натрію, калію) в золі при відсутності їх рухомих форм у гірських породах обумовлює кислий характер грунтових розчинів: частина органічних кислот існує у вільній формі, забезпечуючи кислу реакцію лісової підстилки і верхніх горизонтів грунту (рН 3, 5-4,5). У процесах розкладання органічних залишків домінує освіту водорозчинних органічних сполук, а процеси гуміфікації та мінералізації пригнічені. Енергійне оброазованіе кислих водорозчинних сполук - фульвокислот і фульватов люміній і заліза створює можливість кислого вилуговування і формування ландшафтів кислого (Н) і кислого глейовими (H-Fe) класів.

Запаси гумусу в грунтах тайги приблизно вдвічі менше, ніж у широколистяних лісах (1000 і 2000 ц / га відповідно).

З атмосфери тайгові ландшафти щорічно отримує з опадами 0,5-0,25 ц / га солей, що становить лише 1/4 частина їх кількості, споживаного рослинним покривом (КА = 0,25). Іонний стік приблизно в 2 рази більше (0,4-0,5 == КВ).

Перевищення опадів над випаровуванням, бідність грунтів і кор вивітрювання розчинними сполуками обумовлює малу мінералізацію річкової води, що не перевищує 0,5 г / л, а нерідко і менше 0,2 г / л. Шестікомпонентний складу річкових вод має наступну послідовність іонів: Са 2 +  Mg 2 +  NA +, HCO 3 -  SO 4 2 -  Cl -. Тому річкова вода, як правило відноситься до гідрокарбонатно-кальцієвого класу. Вона містить також розчинена органічна речовина. До 50-70% Fe, Mn, Ni, Co та інших металів пов'язане з органічною речовиною. Реакція вод зазвичай нейтральна або слаболужна. Хімічних склад вод річок змінюється по сезонах. Влітку, в період вегетації за рахунок інтенсивного фотосинтезу і зменшення вмісту СО 2,, вода перенасичена киснем, а рН піднімається до 8,5-9,0. Взимку кількість кисню знижується, рН знижується. Особливо низькі значення рН мають паводкові води (до 4,0-4,6). Це говорить про те, що гідрохімія річок визначається в основному біологічним кругообігом. У межень річки живляться в значній мірі підземним стоком і їх хімічний склад наближається до складу грунтових вод. Частина металів, що надходять з грунтових і поверхневих вод адсорбується колоїдами, які переносяться у зваженому стані або осідають на дні. Тому в цей час ефективно проводити гідрохімічних опробування невеликих річок (води і донних опадів), хімічних склад яких відображає характер забруднення грунтових вод.

Своєрідна геохімічна обстановка створюється в заплавах річок, які більшу частину року перебувають в надводних умовах, а в період паводку - в підводних. Це призводить до зміни окисно-відновних умов у часі і в просторі. Тут формуються кисневі, глейові та сорбційні бар'єри. Постійний приплив зважених наносів і розчинних речовин збагачує заплави рухливими Ca, Fe, Mn, B, Co та іншими водними мігрантами. Це сприяє збільшенню інтенсивності Біка і визначає високий урожай трав на заплавних луках і їх високі кормові якості. Таким чином заплави - ландшафти високої геохімічної енергії живої речовини (Г.В.Добровольскій).

Тайгову зону прийнято поділяти на три підзони: північну, середню і південну тайгу.

Південна і середня тайгові підзони розрізняються в основному за інтенсивністю Біка. Для середньої підзони характерні менші значення біомаси, продуктивності та опаду, більш повільне розкладання органічних речовин, більш повільна біогенна акумуляція в грунтах. Але співвідношення між біомасою та продуктивністю не змінюється і К практично однаковий - 0,54.

У південній та немерзлотной частини середньої тайги виділяють одні й ті ж класи: основні - кислі та кислі глейові, менш поширені перехідні (Н - Са) і кальцієві тайгові і ще менш поширені магнієві (Н - Mg) і сірчанокислі (Н-SO 4). У мерзлотной частини середньої тайги і в північній тайзі виділяють також мерзлотно клас.

Для північної тайги характерні розріджені прояснені лісу з пригнобленими деревами і низьким бонітету. За особливостями утворення живої речовини північна тайга близька до середній і південній тайзі, а за характером розкладання органічної речовини та пов'язаному з ним вивітрюванню, грунтоутворення і формування хімічного складу вод ближче до тундрі, ніж до середньої тайзі.

Для кислого тайгового ландшафту характерний дефіцит багатьох елементів, особливо кальцію. Тут удосталь ростуть лише рослини, добре переносять його недолік. Молюски та інші тварини з вапняним скелетом мають тут менші розміри і більш тонкі раковини. Яйценосність птахів зменшується, яєчна шкаралупа стає тонкою і пористої. На «кислих» пасовищах домашні тварини втрачають породистість, худобу стає присадкуватим, малорослі, удійність корів падає. У домашніх тварин розвивається ламкість кісток, остеопороз, рахіт та інші хвороби. Для домашніх тварин в цих ландшафтах дефіцитні також фосфор, натрій і ряд мікроелементів: кобальт, що входить до складу вітаміну В 12, що регулює кровотворення, мідь, впливає на синтез окисних ферментів, йод, який регулює функції щитовидної залози, а так само фтор, бор, молібден , від нестачі яких страждають ряд сільськогосподарських культур. Для боротьби з кислою реакцією широко використовують додавання в грунт вуглекислої вапна. Вапнування змінює фізико-хімічні та біологічні процеси в грунті, направляє їх в корисну для культурних рослин сторону. При цьому зменшується не тільки кислотність грунтів, але також концентрація шкідливих для життя рослин сполук алюмінію і марганцю, створюються хороші умови для життя корисних мікроорганізмів,. підвищується вміст рухомих форм азоту, фосфору, калію кальцію, магнію, молібдену та інших мікроелементів ..

Багаторічна мерзлота, розвинена в Сибіру і в північних районах Північної Америки робить багатобічна вплив на формування ландшафтів тайги, і перш за все на грунтовий покрив. Низькі температури ускладнюють для рослин всмоктування води і мінеральних речовин, уповільнюють їх зростання і розвиток, послаблюють роботу мікроорганізмів і гальмують розкладання органічних залишків. Це приводить до пониження інтенсивності Біка. Мерзлота і суворість клімату визначають малу потужність грунтових профілів, освіта при розкладанні опаду грубого гумусу фульватного складу або торфу. Внаслідок короткого літа, малої кількості опадів і відсутність наскрізного промачивания підзолистий процес не виражений. Характерно збагачення верхніх горизонтів рухомими формами заліза. Грунтові маси перемішуються під вплив кріогенних процесів і внаслідок цього грунтовий профіль не диференційований за валовим складом і розподілу мулистої фракції. Грунти кислі по всьому профілю і не насичені основами.

Біомаса та щорічна продукція в мерзлотной тайзі нижче, ніж в немерзлотной, проте співвідношення між Б і П такі ж, До дорівнює 0,53-0,54.

У руслах річок, завдяки отепляющее вплив поверхневих вод, мерзлота залягає глибоко і тут можливе надходження в долину подмерзлотних вод. Стікають по мерзлій грунті атмосферні води розчиняють велику кількість органічних речовин і поверхневі схилові води відрізняються великою кольоровістю, малої мінералізацією (10-20 мг / л), низьким рН (4,0-4,6) і різко вираженим переважанням в аніонного складу сульфат- іона. (При майже повній відсутності бікарбонату). У холодній воді органічні сполуки окислюються дуже повільно, тому води таежномерзлих ландшафтів особливо далекі від рівноваги. Навіть в гірських районах річки мають коричневу воду.

Ландшафти кислого глейовими класи характерні для недренірованние вододілів і пологих схилів, гле розвивається поверхневе заболочування. Величини біомаси та продуктивності дуже низькі - до 800 і 40 ц / на відповідно, але їх співвідношення залишається характерним для тайги (К = 0,55). Менш сприятливі умови середовища (недолік кисню і пов'язаний з ним дефіцит багатьох інших елементів, кисла реакція верхнього грунтового горизонту - рН до 4,0, надлишок Fe 2 + та H +) обумовлюють цілий ряд особливостей біомаси цієї зони:

Ландшафти кальцієвого класу розвинені на карбонатних породах - вапняках, доломітах, карбонатної морені та інших силікатних породах, що містять вуглекислу вапном. Рослинний покрив цих ландшафтів характеризується видовою різноманітністю, високою продуктивністю, гарним ростом дерев, багатим травостоєм і чагарникових ярусом. Їх біомаса збільшується до 3500ц/га, а щорічна продукція - до 100 ц / га, але До залишається типово тайговим - 0,56.

Рухливі з'єднання кальцію в достатній кількості надходять з підстилаючих порід обумовлюють лужну реакцію грунтів (рН = 8), і насиченість поглинаючого комплексу кальцієм і магнієм. Колоїди в грунтах нерухомі, так як вони коагулюють іонами кальцію і магнію на місці утворення, глинисті мінерали монтморилоніту-бейделлітовой групи мають високу адсорбційну здатність. Обмінного водню грунту не містять. Подібні умови сприятливі для накопичення гумусу і формування дерноволесних карбонатних грунтів. Ці грунти характеризуються низькою міграційною здатністю мікроелементів і порівняно високою родючістю.

Природні води цих ландшафтів відрізняються підвищеною мінералізацією, жорсткістю, нейтральну або слабо лужну реакцію. Присутність у водах могутнього коагулятора - кальцію обумовлює прозорість води, мала кількість колоїдів, в тому числі і органічних, мала кількість заліза. У цих водах легко мігрують аніоногенние елементи (молібден, уран, марганець).

При близькому заляганні грунтових вод в цих ландшафтах формуються низинні боліт а з різноманітною рослинністю і накопичується чорний, добре розклався торф (луговий торф). У нижній частині грунтового профілю акумулюється вуглекисла вапно і відбувається карбонатне оглеєні (малорухливе залізо і рухливий марганець).

Організми в цих ландшафтах мають всі ознаки достатнього кальцієвого харчування. У порівнянні з кислою тайгою тут рідше зустрічаються хвороби скелета, домашні тварини більш рослі, молочність корів і несучість курей вище, у яєць міцніша шкаралупа, в річках більше молюсків і вони мають більш товсту і міцну мушлю, і домашні і дикі тварини стійкіші до захворювань .

Найважливіші геохімічні особливості тайгових ландшафтів

полягають у:


Характеристика Біка лісових ландшафтів

Таблиця 5

Параметри Біка

Вологі тропічні ліси

Широколистяні ліси

Тайга

Монотонно убувають показники, що свідчать про ослаблення процесів утворення живої речовини


Біомаса, ц ​​/ га

5000

5000-4000

3000-500

Зоомасса, ц ​​/ га

10 n

немає даних

N

Біоінформація (число видів)

у б и в а е т


Щорічний приріст, ц / га

500-300

150-100

80-40

К = lg П / lg Б

0,64-0,65

0,59-0,60

0,53-0,55

Опад, ц / га

250

65 (діброви)

50 (середня тайга)

Зольні елементи в біомасі кг / га

800

465 (діброви)

200 (середня тайга)

Возвращаюется з опадом азоту та зольних елементів, кг / га

150

250 (діброви)

150 (середня тайга)

Інтенсивність спадних водних зв'язків в автономному ландшафті (процеси вилуговування)

у б и в а е т


Монотонно зростаючі показники, що свідчать про ослаблення процесів розкладання органічних речовин.


Підстилка, ц / га

6-25

125-250

250-1000 і більш

Опад зеленої частини, ц / га

165

50

30

Опад-підстилковий індекс

0,1-0,2

3-4

6-20

Показники, що свідчать про геохімічному схожості тайги і вологих тропічних лісів


Зелена частина біомаси в% від загальної біомаси

8



1

6

Зольні елементи + азот в% від маси багаторічних надземних частин

26

5

19

Кислотність грунтів (на бескарбонатную породах)

4-5

5-7

4-5

Інтенсивність вивітрювання і кислого вилуговування в гумусового горизонту грунтів (прямі зв'язки)

Дуже висока

Середня

Дуже висока

Стабілізуючий вплив негативної біокосні зв'язку (біогенна акумуляція в грунтах)

Слабке

Сильне

Слабке

Роль центру в ландшафті

Дуже велика

Середня

Велика


Наведені в таблиці показники свідчать про більшу близькість між собою ландшафтів вологих тропічних лісів і тайги, в порівнянні з ландшафтами широколистяних лісів. Останні по ряду по ряду параметрів наближаються до показників трав'янистих ландшафтів.

Навчальний матеріал
© uadoc.zavantag.com
При копіюванні вкажіть посилання.
звернутися до адміністрації