Западно-Сибирская тайга
СОДЕРЖАНИЕ: Описание географического расположения, климатических условий, разнообразия растительного и животного мира и биологического круговорота Западно-Сибирской тайги. Особенности сибирских таежных ландшафтов в районах мерзлотных и без многолетней мерзлоты.Оглавление
Введение
Глава 1 . Общая характеристика Западно-Сибирской тайги
1.1 Климатические условия
1.2 Виды растительности и почв
1.3 Животный мир
Глава 2 . Особенности геохимии ландшафтов
2.1 Биологический круговорот
2.2 Континентальная сибирская тайга
2.2.1 Таежный ландшафт без многолетней мерзлоты
2.2.2 Таежно-мерзлотный ландшафт
Заключение
Список использованных источников
Введение
Западно-Сибирская равнина — наиболее обжитая и освоенная (особенно на юге) часть Сибири. В ее пределах располагаются Тюменская, Курганская, Омская, Новосибирская, Томская и Северо-Казахстанская области, значительная часть Алтайского края, Кустанайской, Кокчетавской и Павлодарской областей, а также некоторые восточные районы Свердловской и Челябинской областей и западные районы Красноярского края.
Знакомство русских с Западной Сибирью впервые состоялось, вероятно, еще в XI в., когда новгородцы побывали в низовьях Оби. Походом Ермака (1581-1584) открывается блестящий период Великих русских географических открытий в Сибири и освоения ее территории.
Однако научное изучение природы страны началось лишь в XVIII в., когда сюда были направлены отряды сначала Великой Северной, а затем академических экспедиций. В XIX в. русскими учеными и инженерами изучаются условия судоходства на Оби, Енисее и в Карском море, геолого-географические особенности трассы проектировавшейся тогда Сибирской железной дороги, месторождения солей в степной полосе. Существенный вклад в познание западносибирской тайги и степей внесли исследования почвенно-ботанических экспедиций Переселенческого управления, предпринятые в 1908-1914 гг. с целью изучения условий земледельческого освоения участков, отводившихся для переселения крестьян из Европейской России.
Целью моей работы является представление характеристики тайги Западной Сибири, как природно-климатической зоны, с присущими ей климатическими условиями, разнообразием животного и растительного мира, а также рассмотрение геохимии ландшафтов данной зоны.
Глава 1. Общая характеристика
Лесная (таёжная, лесоболотная) зона Западной Сибири охватывает пространство между 660 и 560 с.ш. полосой примерно в 1000 км. В нее входят северная и средняя части Тюменской области, Томская область, северная часть Омской и Новосибирской областей, занимая около 62% территории Западной Сибири. Таёжную зону Западно-Сибирской равнины подразделяют на подзоны северной, средней, южной тайги и березово-осиновых лесов. Основным типом лесов зоны являются темнохвойные леса с преобладанием ели сибирской, пихты сибирской и сосны сибирской (кедра). Темнохвойные леса встречаются почти всегда лентами по долинам рек, где они находят условия необходимого для них дренажа. На водоразделах они приурочены только к холмистым, возвышенным местам, а плоские территории заняты преимущественно болотами. Важнейший элемент ландшафтов тайги - болота низинного, переходного и верхового типа. Лесистость Западной Сибири составляет всего 30.5% и является следствием слабой расчлененности и связанной с ней слабой дренированности всей территории региона, что способствует развитию не лесообразовательных, а болотообразовательных процессов на всей площади таежной зоны. Западно-Сибирская равнина характеризуется исключительной обводнённостью и заболоченностью, ее средняя и северная части относятся к одним из самых переувлажнённых пространств на земной поверхности. Самые крупные в мире болотные массивы (Васюганский) расположены в южной тайге. Наряду с темнохвойной тайгой на Западно-Сибирской равнине встречаются сосновые леса, приуроченные к песчаным наносам древних аллювиальных равнин и к песчаным террасам вдоль речных долин. Кроме того, в пределах лесной зоны сосна является характерным деревом сфагновых болот и образует своеобразные ассоциации сфагновых сосняков на заболоченных почвах.
1.1 Климатические условия
Западная Сибирь находится почти на одинаковом расстоянии как от Атлантического океана, так и от центра континентальности Евразии, поэтому ее климат носит умеренно континентальный характер. Зимой и в летнее время, когда циклоническая деятельность, а с ней и поступление атлантического воздуха ослабевают, в Западную Сибирь поступает арктический воздух. Глубокому проникновению арктических воздушных масс способствует равнинность местности и открытость ее к северу.
Для таёжной зоны характерна умеренно суровая, облачная и многоснежная зима (со средней температурой января -18 -29°), которая после короткой весны сменяется сравнительно теплым и влажным летом. Осадков здесь выпадает в среднем 400-550 мм в год (Тюмень - 393 мм, Сургут — 482 мм, Томск — 548 мм), а мощность снежного покрова в восточных районах, где зимой наблюдается оживленная циклоническая деятельность, в феврале — марте достигает 90-100 см.
Средние температуры июля на севере 13-14°, а вблизи южной границы зоны — около 18-19°. Продолжительность безморозного периода в северных районах — 75-80 дней, на юге возрастает до 115-120 дней. Повсеместно случаются поздние весенние (в конце мая — первых числах июня) и ранние осенние заморозки. Сумма температур вегетационного периода — от 800° вблизи северной границы зоны до 1800-1900° на крайнем юге.
В связи со значительным количеством осадков, относительно небольшим испарением, широким распространением болот и лесной растительности увлажнение в пределах зоны значительно. Поэтому урожаи сельскохозяйственных культур на юге зоны устойчивые, но обычно несколько более низкие, чем в степных и лесостепных провинциях.
1.2 Виды растительности и почв
Распределение почв и растительности зоны существенно зависит от особенностей рельефа, глубины залегания грунтовых вод и литологического состава поверхностных отложений. В целом зона отличается избыточным увлажнением, большой заболоченностью и широким развитием верховых грядово-мочажинных сфагновых болот. Леса, занимающие около 60% ее площади, приурочены к невысоким холмам и увалам междуречий, а также дренированным речным террасам и склонам.
Лесоболотная зона Западно-Сибирской равнины разделяется на четыре подзоны: северотаежную, среднетаежную, южнотаежную и сосново-мелколиственных, преимущественно сосново-березовых, лесов.
Северотаежная подзона занимает плоские равнины бассейнов Надыма, Пура, Таза, Турухана и нижней Оби. На междуречьях здесь повсеместно развита вечная мерзлота и преобладают безлесные торфяные плоско- и крупнобугристые болота. Вдоль берегов рек и на Приподнятых гривах с глеево-подзолистыми, а на крайнем северо-востоке глеево-мерзлотно-таежными почвами растут лишайниковые редкостойные лиственничные леса с примесью березы, а также сосняки и заболоченные лиственнично-елово-кедровые леса. Средняя лесистость подзоны — 22%. Деревья в лесных массивах северной тайги невысокие (8-10 м) и стоят на большом расстоянии одно от другого. Поэтому производительность лесов невелика — от 20 до 80 м3 /га. Часто встречаются участки сильно заболоченных кедровых или сосновых лесов - рямов, где высота деревьев не превышает 5-6 м. На поймах рек здесь наиболее обычны кустарниковые заросли из ольхи и различных ив.
Среднетаежная зона особенно типична для Западной Сибири. Ее ширина достигает здесь 500-550 км, северная граница проходит несколько севернее 64-ой параллели, близко совпадая с северной границей распространения пихты, а южная местами доходит до 59° с. ш. Леса занимают примерно половину площади этой подзоны. Особенно характерны сосновые боры-беломошники на подзолистых почвах сухих увалов и приречных грив и боры-зеленомошники на влажных местообитаниях. Производительность их достигает 200-300 м3 /га.
Значительные площади на сложенных суглинистыми породами материках и приречных гривах покрыты кедрово-еловой зеленомошной тайгой. В составе ее древостоя участвуют также пихта, сосна (Pinus silvestris ) и береза. Наземный покров зеленомошной тайги образован густым ковром гипновых мхов, над которыми поднимаются лишь отдельные цветковые растения: грушанка (Pyrola rotundifolia ), кислица (Oxalis acetosella ), северная линнея (Linnaea borealis ).
Леса среднетаежной подзоны нередко изменены в результате пожаров; на долю вторичных березняков местами приходится до 20-25% лесопокрытой площади.
На водораздельных пространствах и плохо дренируемых низменных равнинах располагаются грядово-мочажинные болота, занимающие немногим менее половины территории среднетаежной подзоны. Среди таежных болот преобладают сфагновые, а в речных долинах и на месте недавно заросших озер — осоковые, тростниковые или хвощовые травяные болота. На моховых болотах часто встречаются заросли карликовой березки, ивы и багульника. В конце лета и осенью здесь поспевают морошка (Rubus chamaemorus ), голубика и клюква (Oxycoccus microcarpus ). Широкое распространение болот обусловлено плоским рельефом, преобладанием водоупорных глинистых пород, максимальным для зоны количеством осадков (до 500 — 550 мм) и небольшим испарением. По этим же причинам заболочено и большинство лесных массивов, под которыми формируются подзолисто-болотные почвы.
В южнотаежной подзоне преобладают хвойно-березовые леса, и, хотя заболоченность здесь несколько уменьшается, все же крупные болотные массивы занимают около 40% ее площади. Лесные массивы южной тайги имеют сложную структуру. Занимаемая ими территория не покрывалась ледником и на протяжении длительного времени испытывала сильное влияние соседних степей. Кроме того, эта подзона более густо заселена, и ее ландшафты заметно изменены в результате хозяйственной деятельности человека. Поэтому здесь часто встречаются старые гари, обычно занятые то луговой растительностью, то вторичными березовыми лесами.
Для южнотаежной подзоны характерны относительно длительный вегетационный период, высокие летние температуры и умеренно суровая зима. Почвы формируются здесь на глинистых и суглинистых отложениях. Среди них преобладают подзолистые, дерново-подзолистые и подзолисто-болотные. Однако на плохо дренируемых междуречьях много болот, на севере главным образом сфагновых, а на юге - осоково-травянистых. Мощность торфяников достигает 3-5 м.
Среди лесных массивов южной тайги господствуют высокоствольные насаждения высокой производительности (150-200 и до 400-500 м3 /га). Здесь встречаются леса разных типов. Для восточных районов особенно характерна, например, темнохвойная тайга (урман) из пихты, ели и кедра. Широко распространены также березовые леса, занимающие до 40% лесопокрытой площади. Среди них есть и первичные березняки (бельники) из березы Крылова (Betula krylovii ), местами достигающей 25-30 м высоты, и вторичные березовые леса, сменившие тайгу после пожаров. На речных террасах встречаются сосновые боры таежного типа и небольшие острова низкорослых липовых лесов (из Tilia sibirica ), распространяющиеся на восток до рек Парабель и Тара. Высота липы не превышает 10-12 м (чаще 3-4 м), поэтому она обычно образует лишь подлесок березовых лесов или темнохвойной тайги.
Большие площади в речных долинах занимают луга, главным образом пойменные; в долинах Оби и Иртыша они иногда тянутся полосой до 10 км ширины. Травостой этих лугов образован мезофильным лесным разнотравьем и луговыми злаками: вейником (Calamagrostis langsdorffii ), луговой овсяницей (Festuca pratensis ), тимофеевкой (Phleum pratense ), лисохвостом (Alopecurus pratensis ). В составе травостоя обычно много бобовых, что повышает кормовые качества лугов. На юге встречаются и некоторые лесостепные виды: красоднев (Hemerocallis flava ), анемоны (Anemone dichotoma ), астры (Aster discoides ).
Самая южная подзона — сосново-мелколиственных лесов — уже не имеет таежного характера. В ее пределах преобладают дерново-подзолистые и серые лесные (нередко осолоделые) почвы, формирование которых связано с процессами интенсивного выщелачивания и оподзоливания. Палеоботанические данные указывают, что березовые и березово-сосновые леса существуют здесь на протяжении очень длительного времени. Об этом же свидетельствует и распространение своеобразных вторичноподзолистых почв, имеющих отчетливо выраженный второй гумусовый горизонт в средней части своего профиля.
Наиболее типичны для этой подзоны березовые высокоствольные леса. На юге они сменяются редкостойными парковыми березняками с разреженным древостоем и прекрасно развитым травянистым покровом из лесостепного разнотравья и злаков. Лучшие леса подзоны — березняки-кисличники и березняки кислично-хвощовые из березы Крылова. Они занимают около 55% лесопокрытой площади. Широко распространены также леса из пушистой и бородавчатой березы (Betula pubescens и B. verrucosa ) с травянистым покровом из борца (Aconitum volubile ), сныти (Aegopodium podagraria ), вейников (Calamagrostis langsdorffii , C. arundinacea ) и других луговых растений. Кроме березняков в подзоне много сосновых боров, есть небольшие массивы сибирской пихты, кедра и осиновые леса. Немало здесь и болот, на долю которых приходится 22% площади подзоны.
1.3 Животный мир
Фауна лесоболотной зоны Западной Сибири состоит из лесных видов, обитающих во всей Европейско-Сибирской подобласти Палеарктики. Наиболее типичны из них бурый медведь (Ursus arctos ), рысь (Lynx lynx ), росомаха (Gulo gulo ), ласка (Mustela nivalis ), куница (Martes martes ), выдра (Lutra lutra ), колонок (Kolonocus sibiricus ), соболь (Martes zibellina ); из копытных здесь обитают лось (Alces alces ) и сибирская косуля (Capreolus pygargus ). Характерны также различные грызуны, в том числе белка — наиболее важный промысловый зверек тайги; встречаются летяга (Pteromys volans ), бурундук, ондатра.
Большинство таежных птиц относится к дендрофильным. Из них особенно типичны тетеревиные — глухарь (Tetrao urogallus ) и рябчик (Tetrastes bonasia ), а также рыжеголовая сойка (Garrulus glandarius brandtii ), кукша (Cractes infaustus ), кедровка (Nucifraga caryocatactes ), черный дятел — желна (Dryocopus martius ). Перелетных птиц сравнительно немного.
Глава 2. Особенности геохимии ландшафтов
Таежный тип ландшафта образует единую таежную зону от западных до восточных границ в России и Канаде.
2.1 Биологический круговорот
По Н.И. Базилевич, биомасса в тайге не намного уступает влажным тропикам и широколиственным лесам. В южной тайге Б превышает 3000 ц/га и только в северной понижается до 500—1000 ц/га. Более половины биомассы представлено древесиной, состоящей из клетчатки (около 50%), лигнина (20—30%), гемицеллюлозы (более 10%), в меньшей степени из смол, дубильных веществ, других органических соединений. Специфичны фитонциды, создающие аромат хвойного леса.
Число видов высших растений приблизительно вдвое меньше, чем в широколиственных лесах (около 1000 для крупных флористических районов). Зеленая часть обычно не менее 3% от биомассы (часто 5—7). По этому показателю тайга ближе к влажным тропикам (8%), чем к широколиственным лесам (1%).
Ежегодная продукция П в южной тайге почти такая же, как в широколиственных лесах (85 ц/га против 90 в дубравах), в северной тайге — вдвое меньше (40—60 ц/га). Однако по величине К — соотношению логарифмов П и Б северная и южная тайга близки (0,53—0,55) и отличаются от широколиственных лесов (0,58—0,60). Растительный опад в южной тайге меньше, чем в дубравах (55 ц/га против 65), еще меньше он в северной тайге — 35 ц/га. Ряды биологического поглощения для ельников европейской России почти такие же, как и для широколиственных лесов.
Как и в широколиственных лесах, подобный характер рядов определяет возможность биогенного накопления в почвах S, Р, Мn, К, Са, Mg, многих редких элементов.
Для тайги характерна низкая зольность прироста: в северной тайге ниже 1,5%, в средней и южной — 1,6—2,5% (в широколиственных лесах 2,6—3,5%). Таким образом, хвойные деревья беднее золой, чем лиственные. Особенно важны различия зольности хвои и листьев, так как хвоя играет ведущую роль в опаде деревьев (более 50%). Зольность хвои — 2—3,5%, листьев широколиственных пород — 5—8%. Еще важнее различия в качественном составе золы: в хвое большую роль играет SiO2 и меньшую Са. Клеточный сок хвои ели, сосны и лиственницы содержит свободные органические кислоты, его рН 4,5—6,5; рН таежных трав также нередко кислый (кислица и другие травы). Следовательно, уже в растениях создается характерная геохимическая особенность таежного ландшафта — кислая среда.
Зоомасса в тайге очень мала — n ц/га и в южной тайге составляет лишь 0,01% Б. Характерно изменение величины зоомассы по сезонам и в разные годы, в связи с сезонностью размножения, кочевками, зимним оцепенением. Зимой активная часть населения составляет 0,1 летнего обилия. В отдельные годы из-за неурожая семян резко сокращается число семяноедов (например, белок) и наоборот. Возможны и массовые миграции.
С опадом в тайге ежегодно возвращается значительно меньше водных мигрантов, чем в широколиственных лесах. Если в дубравах этот показатель близок к 200 кг/га, в бучинах — 270, то в ельниках южной тайги — 85, в северной тайге — 52 кг/га. По Базилевич, для тайги характерен азотный тип химизма бика (NCa), в то время как в широколиственных лесах — кальциевый (CaN). В холодной тайге разложение органических веществ протекает медленнее, чем в широколиственных лесах, микроорганизмы работают не столь энергично, время их деятельности в году короче, некоторые группы бактерий отсутствуют. Масса подстилки более чем в 10 раз превышает опад зеленой части. Этим тайга резко отличается от других типов лесных ландшафтов.
Подстилочный индекс в тайге равен 6—20. Он свидетельствует о заторможенности бика (во влажных тропиках 0,1—0,2 — бик весьма интенсивный).
В растительном опаде елового леса эквиваленты кислотных органических соединений в десятки раз превышают эквиваленты катионов золы и N, дающих основания. Низкое содержание сильных оснований (Са, Mg, Na, К) в золе при отсутствии их подвижных форм в горных породах обуславливает кислый характер почвенных растворов: часть органических кислот существует в свободной форме, обеспечивая кислую реакцию лесной подстилки и верхних горизонтов почвы (рН 3,5—4,5).
В.В. Пономарева выделила три направления в разложении растительных остатков: минерализация (образование СО2 и других полностью окисленных соединений), собственно гумификация и образование водорастворимых органических соединений. В тайге минерализация и гумификация ослаблены (в отличие от степей), энергично идет образование фульвокислот (отношение гуминовые кислоты/фульвокислоты = 0,6—0,8). Нейтрализация фульвокислот происходит, главным образом, за счет Fe и А1 почвенных минералов. Так, в почвах возникают фульваты Fe и А1, создается возможность кислого выщелачивания, которая реализуется на всех бескарбонатных породах, где формируются ландшафты кислого (Н) и кислого глеевого (H-Fe) классов. По Д.С. Орлову, запасы гумуса в дерново-подзолистых почвах южной тайги приблизительно вдвое меньше, чем в широколиственных лесах (70—100 и 100—270 т/га в полуметровом слое). Часть органических веществ входит в состав глинистых минералов.
Итак, главное геохимическое отличие бика тайги от бика широколиственных лесов состоит в специфическом консервативном соотношении Б и П, в меньшей скорости разложения органических веществ, меньшем количестве водных мигрантов, вовлекаемых в бик и поступающих с опадом, более кислом характере продуктов разложения, меньшей роли биокосной отрицательной обратной связи. По ряду особенностей бика таежные ландшафты ближе к влажным тропикам, чем к широколиственным лесам (табл. 7.2).
Хвойные леса появились на Земле в середине пермского периода около 250 миллионов лет назад. По Н.М. Страхову, это была хвойно-гингковая тайга. Ее бик благоприятствовал кислой миграции и сильному выщелачиванию почв. В современной кайнофитной тайге сохранились многие черты этой мезофитной влажной тропической тайги. Интенсивность кислого выщелачивания в обоих случаях близка, различие заключается в емкости процесса. Если во влажном и теплом климате мезофита кислое выщелачивание распространялось на всю почву и кору выветривания, то в холодном климате современной тайги эти процессы охватывают лишь верхние десятки сантиметров почвенного профиля — горизонты А1 и А2 (обычно менее 0,5 м, а в северной тайге местами даже менее 0,1 м).
2.2 Континентальная сибирская тайга
На Ландшафтной карте СССР М 1 : 2 500 000 подобные ландшафты показаны в Западной Сибири и частично в Восточной Сибири (Енисейский кряж, Приангарье, Саяны). Таким образом, на карте объединены немерзлотные и мерзлотные районы. Однако геохимическое значение многолетней мерзлоты столь значительно, что сибирские таежные ландшафты мы разделим на два самостоятельных отдела: таежно-мерзлотный и таежный без многолетней мерзлоты
2.2.1 Таежный без многолетней мерзлоты ландшафт
Данные ландшафты детально изучены Е.Г. Нечаевой на Обь-Иртышском междуречье. По ее данным, биомасса древесного яруса здесь достигает 3000 ц/га. Масса трав, естественно, много ниже, но роль их в бике тем не менее значительна, особенно в круговороте Si, Al, Ti, Mg, Ba, Sr, Pb, Cu. Говоря о вещественно-энергетической стороне бика, Е.Г. Нечаева вводит понятие о его функциональном ядре, которым является углеродно-кальциевый комплекс. Детально охарактеризована водная миграция, которую автор трактует как функцию бика. Так, одна малая таежная река за год выносит (в тоннах): органического вещества — 774, СаО — 546, Na2O — 218, MgO — ПО, SiO2 — 108, SO3 — 51, К20 — 31, А12О3 — 11, Fe2O3 — 5, Р2О5 — 1,75 и МпО — 0,55 (средний расход воды за год — 0,2 м3 /с, сухой остаток — 0,3 г/л).
Е.Г. Нечаева охарактеризовала ландшафты кислого и кисло-глеевого классов, сформировавшиеся на четвертичных отложениях. Это несколько видов, относящихся к I роду (плоские равнины). К этому же роду относятся и весьма своеобразные ландшафты южной тайги Зауралья в области древнего пенеплена, перекрытого маломощными четвертичными отложениями. Неглубоко залегающие здесь изверженные и метаморфические породы и их коры выветривания находятся в пределах ландшафта и во многом определяют его геохимические особенности. Выделяются виды на древней коре выветривания, на гранитоидах, на пегматитовых полях и др. Эту группу видов мы предложили именовать мурзинскими ландшафтами (по селу Мурзинка — центру древнего горного промысла, где в примитивных копях начиная с XVII в. шла добыча драгоценных камней из пегматитовых жил. В Мурзинке изучал пегматиты А.Е. Ферсман).
Южнотаежные равнины Западной Сибири не подвергались оледенению и пережили сложную историю. В прошлом здесь был более сухой климат, ландшафт, вероятно, относился к переходному (Н-Са) классу. В настоящее время карбонаты в четвертичных глинах и суглинках залегают на глубине 2—3 м, в ландшафте много геохимических реликтов (второй гумусовый горизонт в почвах и др.).
Особенно разнообразны виды в ландшафтах II и III рода — сформировавшихся в условиях расчлененного рельефа возвышенностей и гор. Отметим во II роде ландшафты Салаира и Кузнецкого Алатау на древней коре выветривания, в III — ландшафты Алтая на метаморфических и изверженных породах.
2.2.2 Таежно-мерзлотный ландшафт
Больше всего развита многолетняя мерзлота в северной и средней тайге Сибири. В Восточной Сибири она встречается и в южно-таежных ландшафтах. Еще шире ореол мерзлоты был в ледниковые эпохи, когда она распространялась не только на современные южно-таежные районы, но на лесостепи и степи (например, в Центральном Казахстане). Поэтому во многих немерзлотных ландшафтах встречаются реликты эпохи многолетней мерзлоты.
Биомасса, ежегодная продукция, самоорганизация и устойчивость мерзлотной тайги ниже, чем в немерзлотной, однако соотношения между Б и П близки. К равен 0,53—0,54.
Миграция элементов в многолетне мерзлом слое резко ослаблена, близкое его залегание от поверхности уменьшает мощность ландшафта, резко сокращает подземный сток, благоприятствует оглеению. Кроме льда мерзлые породы содержат и жидкую воду, не замерзающую при отрицательной температуре. Такая вода мигрирует в сторону более низких температур: зимой и осенью — к земной поверхности, весной и летом — в обратном направлении. В результате вымораживания происходит выпадение солей, накопление их в деятельном слое. Чаще всего это подвижные соединения Fe и Мп. При таянии льда соли Са и Mg (хлориды, сульфаты, карбонаты) переходят в раствор, а Са осаждается согласно известной реакции:
Са2+ + 2НСО3- X СаСО3 + СО2 + Н2О
Этим некоторые авторы объясняют низкое содержание Са и СО2 в маломинерализованных водах мерзлотных районов, увеличение в них роли Na и Mg (иногда Mg Са), формирование гидрокарбонатно-натриевых вод.
Многолетнемерзлые толщи — это не зона геохимического покоя, т.к. здесь протекают ионный обмен, окислительно-восстановительные реакции, возможна и ослабленная миграция. Гипергенез при низких температурах И.А. Тютюнов назвал криогенезом, для которого характерны повышенная растворимость газов в водах (в том числе СО2 и О2), понижение рН вод, усиление выщелачивания карбонатов. Миграция в мерзлых толщах происходит в результате передвижения пленочной влаги и растворенных в ней веществ, меньшее значение имеет диффузия. В мерзлых грунтах коллоиды коагулируются, что приводит к накоплению в почвах и коре выветривания пылеватой фракции — продукта агрегации. В результате сезонных криогенных процессов выпучивается и сортируется по крупности каменный материал, поэтому в почвах с поверхности залегает щебнистый горизонт, а под ним — суглинистый с щебнем. При крайнем выражении этого явления образуются скопления крупнообломочного (глыбистого) материала — курумы, геохимия которых детально изучена И.А. Морозовой, Т.Т. Тайсаевым и другими исследователями. К этой же категории явлений относится образование пятен медальонов, морозобойное растрескивание почв. Даже на выположенных склонах (5—10°) развита солифлюкция, причем смещение достигает многих сотен метров. В результате на рудных месторождениях формируются оторванные ореолы рассеяния.
Маломощный деятельный слой полностью охвачен почвенными процессами; в мерзлотных ландшафтах кора выветривания часто совпадает с почвой. Низкая температура деятельного слоя ослабляет работу микроорганизмов, избыточное увлажнение понижает интенсивность бика, почвообразовательный процесс приобретает новые черты, формируются особые типы мерзлотных почв — таежных ожелезненных, палевых таежных, мерзлотных болотных и т.д.
Грунтовые воды в районах сплошной мерзлоты превратились в лед, в связи с чем большую роль приобрел поверхностный и внутрипочвенный сток. В руслах рек благодаря утепляющему влиянию вод мерзлота часто залегает глубоко, и здесь возможно поступление в долину подмерзлотных вод. В местах их разгрузки образуются наледи, с которыми связан термодинамический барьер Н6—Н7. За счет понижения давления и выделения СО2 в наледь поступают карбонаты Са, Mg, Fe и Мп. Летом после таяния льда на поверхности почвы остаются соли. П.Ф. Швецов назвал такие пространства наледными геохимическими полями, И.А. Морозова — наледными полянами. В районе Удоканского месторождения медистых песчаников (Забайкалье) на этих полянах И.А. Морозова установила комплексный окислительно-сорбционный геохимический барьер (Си, Ag, Bi).
Стекающие по мерзлой почве атмосферные воды растворяют большое количество органических веществ. Поэтому поверхностные склоновые воды отличаются большой цветностью, малой минерализацией (10—20 мг/л), низким рН (4,0—4,6) и резко выраженным преобладанием в анионном составе SO42 (HCO3- почти нет). По В.Н.
Щетникову, после сильных дождей почвы промываются столь энергично, что водные вытяжки так же мало минерализованы, как атмосферные осадки. В половодье и при сильных паводках речные воды также по общей минерализации не отличаются от атмосферных осадков. В холодной воде органические соединения окисляются медленно, воды особенно далеки от равновесия. Даже в горных районах реки имеют коричневую богатую РОВ воду. По И.Б. Никитиной, ультрапресные воды мерзлотных ландшафтов Алданского нагорья на силикатных породах содержат от 20 до 80 мг/л минеральных веществ, среди которых преобладает Si, Ca, Mg и НСО3. РОВ (в основном фульвокислоты) составляют от 10 до 75% растворенных веществ, причем фульвокислот в 5 —10 раз больше, чем гуминовых кислот. Fe, Al, Ti, Mn, V, Си, Ni, Zn и другие металлы мигрируют в коллоидной форме или в комплексах с органическими кислотами, в то время как Si, Na, К, SO42 и С1- преимущественно в форме истинных растворов. Основным геохимическим фактором, определяющим подвижность и формы миграции элементов, а также рН и содержание СО2, является растворенное органическое вещество. Между его содержанием и количеством в водах Fe, Al, Cu, Zn существует прямая корреляция. Поэтому в подобных условиях такие параметры элементов, как ионный радиус, валентность, отходят на второй план: различные элементы, входя в состав РОВ, мигрируют с близкой интенсивностью. Однако это лишь общая закономерность, которая может нарушаться. Так, по Л.Г. Филимоновой, в нижней части элювиальных почв таежно-мерзлотных ландшафтов Алданского нагорья развит окислительный барьер А2, на котором осаждаются органоминеральные соединения. В связи с этим проникающие глубже надмерзлотные воды бедны РОВ.
Подчиненные ландшафты в кислой мерзлотной тайге представлены заболоченными лесами и болотами. Почвенно-грунтовые и поверхностные воды — ультрапресные. В формировании их ионного состава важная роль принадлежит атмосферным осадкам (особенно для С1 и Na). Однако основное значение имеют процессы разложения растительных остатков. С целью разработки рациональной методики геохимических поисков детально изучены донные осадки (В.В. Поликарпочкин, М.А. Константинова, Э.Г. Абисалов, Г.А. Белоголовов и др.).
В отделе таежно-мерзлотных ландшафтов выделяются 3 семейства: северная, средняя и южная тайга, в своем распространении подчиняющихся широтной зональности и высотной поясности. Геохимическая систематика этих ландшафтов, кроме отмеченных ранее факторов, должна учитывать и особенности распространения мерзлоты — мощность деятельного слоя, сплошной или островной характер мерзлоты, мощность многолетнемерзлых пород, существование межмерзлотных и подмерзлотных вод. Даже в районах распространения сплошной мерзлоты на участках зон разломов, озерных впадин, русел крупных рек, сульфидных месторождений встречаются талики.
В связи с разработкой рациональной методики геохимических поисков в районах распространения многолетней мерзлоты изучена геохимия ландшафтов сернокислого класса. Так как многолетнемерзлые толщи содержат незамерзающую воду, то в них возможно окисление сульфидов с образованием серной кислоты и легкорастворимых сульфатов Fe, Cu, Zn и других металлов. По В.М. Питулько, большинство сульфидных месторождений в мерзлотных районах имеет зону окисления сульфатного типа, в мерзлых толщах образуются криогенные солевые ореолы рассеяния. Процессы окисления сульфидов сопровождаются столь значительным выделением тепла, что иногда в пределах рудных полей возникают талики. Некоторые зоны окисления сульфидных руд являются геохимическими реликтами, т.к. они сформировались в условиях более теплого дочетвертичного климата, когда в Сибири не было мерзлоты.
В мерзлотных ландшафтах колчеданно-полиметаллических и железорудных месторождений Бурятии Т.Т. Тайсаев установил многочисленные геохимические барьеры, явления покраснения и ожелезнения почв, сползание ореолов за счет солифлюкции на тысячи метров. Особенно большое значение для поисков в Бурятии имеет кислородный барьер, на котором в местах разгрузки глеевых вод отлагаются железистые осадки. Эти органо-минеральные образования содержат в среднем 12% органического углерода в сухом веществе. В осадках повышено содержание As, Mo, Pb, Sn, Zn, увеличивающееся вблизи рудных зон. Это позволило Тайсаеву разработать новый вариант литохимических поисков — опробование железистых осадков.
Заключение
В результате исследований Западной Сибири существенным образом изменились представления о рельефе страны, были составлены детальные почвенные карты многих районов Западной Сибири, разработаны мероприятия по рациональному использованию засоленных почв и знаменитых западносибирских черноземов. Большое практическое значение имели лесотипологические исследования сибирских геоботаников, изучение торфяных болот и тундровых пастбищ. Но особенно существенные результаты принесли работы геологов. Глубокое бурение и специальные геофизические исследования показали, что в недрах многих районов Западной Сибири заключены богатейшие месторождения природного газа, большие запасы железных руд, бурых углей и многих других полезных ископаемых, которые уже служат прочной базой для развития промышленности Западной Сибири и развития России в целом.
Список использованных источников
1. Докучаев В.В. К учению о зонах природы. – М.: 1951. – 137 с.
2. Колбовский Е.Ю. Ландшафтоведение: Учебное пособие / 3-е изд. – М.: 2008. – 480 с.
3. Дьяконов К.Н. Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика: Материалы 11-ой Международной ландшафтной конференции / К.Н. Дьяконов, Н.С. Касимов и др. – М.: Географический факультет МГУ, 2006. – 788 с.
2. Иванов Н.Н., Ландшафтно-климатические зоны земного шара. – М.: Л., 1948.
5. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта / учебник. – М.: МГУ, 1999. – 675 с.