Биогеохимические ландшафты Попов А. И.
Ландшафт (от нем. Landschaft = Lаnd – земля, schaft – суффикс, выражающий взаимосвязь, взаимозависимость) – относительно однородная по своему генезису территория, на которой наблюдается закономерное повторение участков, тождественных по геологическому строению, форме рельефа, гидрологии, микроклимату, биоценозам и почвам. Как научный термин, «ландшафт» впервые был использован А. Гумбольдтом в первой половине XIX века, а географами позаимствован в XX в. 2
Ландшафт – природный территориальный комплекс, состоящий из взаимодействующих природных или природных и антропогенных компонентов, а также комплексов более низкого таксономического ранга. Иными словами, ландшафт состоит из комплектующихся или сочетающихся ценоэкосистем или биогеоценозов. Низшая категория географического районирования. 3
Ландшафт, по определению А. И. Перельмана (1975), – это сложная неравновесная система, в которой происходит взаимодействие и взаимопроникновение химических элементов между породой, почвой, водами, воздухом, живыми организмами. 4
Ландшафт По Ф. Н. Милькову (1993) Физико-географический ландшафт есть совокупность взаимообусловленных и взаимосвязанных сложных физико географических процессов элементов природы, предстающих перед нами в образе тех или иных исторически сложившихся, находящихся в непрерывном развитии и воздействии человеческого общества, пространственных группировок. 5
Ландшафт По Л. С. Бергу Природный ландшафт есть область, в которой характер рельефа, климата, растительного и почвенного покрова сливается в единое гармоническое целое, типически повторяющееся на протяжении известной зоны земли. 6
Ландшафт По А. Г. Исаченко Формы рельефа, горные породы, климаты, поверхностные и подземные воды, почвы и сообщества организмов взаимосвязаны как в своих пространственных изменениях, так и в историческом развитии. Они образуют не случайные сочетания, а закономерные природные территориальные комплексы, иначе – географические комплексы, или геосистемы. 7
Ландшафт По А. Г. Исаченко Генетически единая геосистема, одинаковая по зональным и азональным признакам и заключающую в себе специфический набор сопряженных локальных геосистем. Ландшафт – узловая единица во всей иерархии природных геосистем. 8
Ландшафт По В. Б. Сочава Ландшафт – наиболее крупная таксономическая единица типологической размерности и наименьшее подразделение региональной размерности. 9
Ландшафт – это территориальная интеграция локальных геосистем, создающих его характерный внутренний узор, или морфологию. Целостность ландшафта обусловлена потоками вещества и энергии, которые объединяют и компоненты ландшафта, и его морфологические части (фации, урочища и др. ) в единую систему. Всю совокупность процессов обмена и преобразования энергии и вещества в ландшафте называют функционированием ландшафта. 10
Ландшафт – эволюционирующая геосистема со свойственным ей полигенезом морфологической структуры, обладающая исторической памятью. Ландшафт – динамическая геосистема представляет собой закономерную череду переменных состояний в рамках разновременных природных ритмов. С геоэкологической позиции ландшафт – средообразующая и ресурсопроизводящая геосистема, обладающая определенными экологическим взаимосвязями. 11
Ландшафт С позиций системного анализа ландшафт, или природно территориальный комплекс, представляет саморегулируемую незамкнутую систему взаимосвязанных компонентов и комплексов более низкого ранга, функционирующую под воздействием одного или нескольких компонентов, выступающих в роли ведущего фактора. 12
Ландшафт В настоящее время выделяется две основные категории природных комплексов – типологические и региональные. 13
Ландшафт Типологические комплексы, обладая морфологическим (внешним) единством, в отличие от региональных единиц, характеризуются не сплошным, а разорванным ареалом. Типологические комплексы выделяются и классифицируются не по принципу пространственной смежности, как региональные комплексы, а по принципу однотипности, аналогии, что и определяет разорванность их ареала. Морфологические взаимосвязи, а именно они составляют организующее начало всех типологических единиц, стоят в центре внимания при изучении этих комплексов. 14
Ландшафт Тип местности – это закономерное сочетание урочищ, обусловленное особенностями топографического положения, морфологическим единством, однородностью хозяйственного использования. Тип урочищ – взаимосвязанный комплекс фаций, обособленный в природе в связи с неровностями рельефа, неоднородным составом почв или хозяйственной деятельностью человека. 15
Ландшафт непрерывно изменяется. Самый типичный и хорошо известный пример – это сезонные ритмы. До тех пор пока подобные изменения повторяются из года в год, структура ландшафта остается неизменной. Такие динамические изменения, или динамика ландшафта, подчеркивают устойчивость ландшафта, т. к. свидетельствуют о его способности возвращаться к прежнему состоянию. От динамики следует отличать эволюционные, направленные, необратимые изменения, которые составляют сущность развития ландшафта и выражаются в перестройке его структуры. 16
Ландшафт Устойчивость структуры ландшафта относительна. Ландшафт развивается непрерывно, но с разной скоростью, и нужен более или менее длительный срок, чтобы его трансформация стала заметной. Развитие ландшафта может стимулироваться как внешними причинами (тектоническими движениями, глобальными климатическими изменениями), так и внутренними (саморазвитием, в механизме которого особую роль играет эволюция растительного покрова и его взаимодействие с абиотическими компонентами). 17
Ландшафт природный – ландшафт, формирующийся или сформировавшийся под влиянием только природных факторов, не испытавший влияния деятельности человека. Природный ландшафт – геосистема региональной размерности, состоящая из взаимосвязанных генетически и функционально локальных геосистем, сформировавшаяся на единой морфоструктуре в условиях местного климата. 18
Ландшафт природный По Н. А. Солнцеву Природный ландшафт – это генетически однородный ПТК имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа, одинаковый климат и состоящий из свойственных только данному комплексу набора динамически сопряженных и закономерно повторяющихся урочищ. 19
Ландшафт геохимический – совокупность элементарных ландшафтов, располагающихся в пределах литологически однородной территории, генетически связанных истоками растворенных и взвешенных веществ. Ландшафт геохимический – очень существенное понятие для анализа горизонтального распространения антропогенных воздействий, в частности загрязнения, возможностей накопления загрязняющих веществ (формирование техногенных геохимических аномалий) и самоочищения ландшафта. Синоним: Катена. 20
Ландшафт элементарный – участок, сложенный одной породой или наносом, находящийся на одном элементе рельефа, в равных условиях залегания грунтовых вод, характеризующийся определенным растительным сообществом и одним типом почв. Термин введен Б. Б. Полыновым и используется в работах, связанных с исследованиями в области геохимии ландшафта. Понятие элементарный ландшафт близко понятиям фация по Л. С. Бергу, биогеоценоз по В. Н. Сукачеву, микроландшафт по И. В. Ларину, эпиморфа по Р. И. Аболину. 21
Ландшафт элементарный Элементарный ландшафт в геохимии ландшафта представляет собой участок территории с однородным рельефом, породой, почвенной разновидностью, растительной ассоциацией, например лишайниковый бор. Площадь его может измеряться от нескольких квадратных метров до сотни и более (полесский ландшафт). Верхняя граница элементарного ландшафта проводится по высоте распространения микроорганизмов и пыли в тропосфере, нижняя – по первому от поверхности горизонту грунтовых вод. 22
Ландшафт элементарный В пределах элементарного ландшафта под воздействием механических, химических и биологических факторов образуется «микрорельеф» , например кочка на болоте, муравейник в лесу. Б. Б. Полынов назвал их предельными структурными элементами ландшафта, или деталями. 23
Ландшафт элементарный По условиям миграции химических элементов Б. Б. Полынов (1952) предложил различать следующие виды элементарных ландшафтов: Ø элювиальный, Ø супераквальный, Ø субаквальный. М. А. Глазовская (1964) дополнила их новыми видами в пределах основных элементарных ландшафтов. 24
Ландшафт элювиальный – по классификации Б. Б. Полынова, элементарный ландшафт, сформированный на повышенных элементах рельефа, при глубоком залегании уровня грунтовых вод; характеризуется поступлением веществ преимущественно из атмосферы, почти полным отсутствием бокового притока веществ. 25
Ландшафт элювиальный В группе элювиальных ландшафтов по степени геохимической автономности и транзитности мигрирующих элементов, обусловленных положением данного ландшафта в рельефе, выделяют: Ø элювиальные геохимические автономные плоских повышенных элементов рельефа; Ø трансэлювиальные геохимически подчиненные склонов; Ø трансэлювиально-аккумулятивные нижних частей склонов, депрессий, с глубоким залеганием грунтовых вод. 26
Ландшафт элювиальный Элювиальный элементарный ландшафт выделяется на повышенных формах рельефа и развивается автономно. А. И. Перельман предложил называть его автономным элементарным ландшафтом. 27
Ландшафт элювиальный Слагающие элювиальный ландшафт породы по вертикальному профилю могут быть однородны или разнородны по гранулометрическому составу и генезису. Почвенная разновидность – автоморфная (атмосферного увлажнения). Химические элементы привносятся только с атмосферными осадками и пылью. Грунтовые воды залегают глубоко и в почвообразовательном процессе не принимают участия. 28
Ландшафт элювиальный Преобладает вертикальная миграция химических элементов вниз по профилю. В ходе эволюции элювиальный элементарный ландшафт обедняется химическими элементами. Аккумулируют химические элементы растительность и при наличии геохимических барьеров. В условиях аридного климата происходит засоление профиля почв и пород, чему способствует галофитная растительность. 29
Ландшафт элювиальный По профилю элювиального элементарного ландшафта происходит окисление химических элементов. Это способствует миграции V, Mo, Se, U и осаждению Fe, Mn, Co и других элементов. В пределах элювиальных элементарных ландшафтов иногда встречаются понижения, в которых аккумулируются химические элементы с повышений, иногда протекает процесс заболачивания. Такой ландшафт называется элювиальноаккумулятивным. 30
Ландшафт элювиальный Иногда у элювиального элементарного ландшафта бывают выражены склоны различной крутизны. В таких случаях верхнюю половину склона относят к трансэлювиальному элементарному ландшафту, а нижнюю половину склона – к трансэлювиальноаккумулятивному. С верхней половины склона активно механически выносятся частицы почвы и аккумулируются в нижней половине с образованием делювиальных и пролювиальных отложений. 31
Ландшафт супераквальный – по классификации Б. Б. Полынова, надводный ландшафт элементарный, сформированный на пониженных элементах рельефа, в условиях залегающих близко к поверхности грунтовых вод; характеризуется поступлением веществ из атмосферы, а также с поверхностными и грунтовыми водами. 32
Ландшафт супераквальный Супераквальный (надводный) элементарный ландшафт приурочен к пониженным формам рельефа. Почвенно грунтовые воды залегают в пределах почвенного профиля, местами в зоне корнеобитаемого слоя. Развиваются полугидроморфные и гидроморфные почвы, в которых аккумулируются и частично выносятся химические элементы. 33
Ландшафт супераквальный Продуктивность растений лимитируется в гумидном климате избытком влаги и недостатком кислорода, в аридном климате – аккумуляцией легкорастворимых солей. Создаются условия для восстановления химических элементов и соединений, что способствует миграции и выносу Fe, Mn, Co и др. , аккумуляции V, Se, Mo, U. 34
Ландшафт супераквальный В зависимости от активности миграции грунтовых вод и водообмена супераквальные элементарные ландшафты бывают транссупераквальными с проточными водами (пойма), собственно супераквальные – с застойными водами замкнутых понижений (болото вне поймы). 35
Ландшафт супераквальный В группе супераквальных ландшафтов по степени геохимической автономности и транзитности мигрирующих элементов, обусловленных положением данного ландшафта в рельефе, выделяются: Ø супераквальные автономные плоских слабодренированных водоразделов (ландшафты верховых болот); Ø транссупераквальные геохимически слабо подчиненные долин крупных транзитных рек; Ø транссупераквальные геохимически подчиненные долины малых рек и ручьев; Ø супераквальные геохимически подчиненные бессточных депрессий. 36
Ландшафт субаквальный – по классификации Б. Б. Полынова, местный водоём с преобладанием процесса привноса вещества с твёрдым и жидким стоком над выносом. Субаквальный (подводный) элементарный ландшафт формируется на различных по составу подводных отложениях рек, озер, шельфовой зоны морей и океанов. 37
Ландшафт субаквальный Химические элементы привносятся с твердым и жидким стоком из элювиальных и супераквальных ландшафтов. Наносы и отложения постепенно при уплотнении превращаются в породу. Она служит источником поступления химических элементов в водные растения. При отмирании и разложении растений откладываются сапропели – органо минеральные соединения с высоким содержанием битумов. В этих условиях металлы восстанавливаются и при наличии сероводорода осаждаются в форме сульфидов. 38
Ландшафт субаквальный В зависимости от активности миграции вод субаквальные элементарные ландшафты подразделяются на трансаквальные – с проточной водой (ландшафты проточных озер и рек) и аквальные – с непроточной водой (ландшафты непроточных озер и водоемов). В поймах рек выражено сезонное изменение водного режима. В межень миграция элементов осуществляется по типу транссупераквальных ландшафтов, в половодье – по типу трансаквальных. 39
Ландшафт подчиненный Супераквальный и субаквальный ландшафты называют подчиненными, так как на их формирование влияют продукты выветривания и почвообразования элювиальных ландшафтов. 40
Ландшафт Сочетание элементарных ландшафтов от повышенных элементов рельефа к местному водоему или местному понижению называют геохимическим ландшафтом. Сочетание геохимических ландшафтов образует местный ландшафт. 41
Геохимический ландшафт Обмен химическими элементами происходит в ряду основных элементарных ландшафтов: элювиальный → супераквальный → субаквальный. Они составляют геохимический ландшафт. Он может быть представлен полным и неполным рядом, т. е. выпадать субаквальный или супераквальный ландшафты. 42
Геохимический ландшафт Кору выветривания различают монолитную (слагающие породы однородны по генезису и гранулометрическому составу) и гетеролитную (породы разнородные). При изучении закономерностей миграции химических элементов в ландшафте следует использовать монолитный ландшафт. 43
Геохимический ландшафт Если в подчиненные элементарные ландшафты поступают химические элементы только из своего ряда фаций, то такие ландшафты называют автохтонными (геохимически подчиненными). Если в подчиненный элементарный ландшафт поступают химические элементы из других рядов фаций, то их называют аллохтонными (геохимически слабо подчиненными). 44
Геохимический ландшафт Последовательное чередование геохимических ландшафтов (рядов фаций), сходных по условиям миграции, образует местный ландшафт, или местность. М. А. Глазовской выделены простые и сложные, одноступенчатые и многоступенчатые местные ландшафты. 45
Геохимический ландшафт Установлено, что ландшафты, в зависимости от состава горных пород, баланса тепла и влаги, типа растительности и других особенностей их природы, характеризуются миграцией различных элементов, в связи с чем можно говорить о „натриевых", „кальциевых", „железных" и прочих природных ландшафтах. 46
Геохимический ландшафт Главные особенности большинства ландшафтов определяются биологическим круговоротом атомов. От того, как он протекает, сколько органического вещества образуется в ландшафте, каков его состав, с какой скоростью оно разлагается, зависит формирование тундрового, таежного, степного или другого ландшафта. Поэтому в основу геохимической классификации ландшафтов положены особенности биологического круговорота, в котором участвуют „воздушные" и „водные" мигранты. 47
Геохимический ландшафт По особенностям биологического круговорота геохимические ландшафты подразделяются на несколько групп: Ø лесные, Ø луговые и степные, Ø тундровые Ø и др. 48
Лесные ландшафты В группе лесных ландшафтов накапливается большое количество биомассы: до 600 т на 1 га (главным образом С, О, Н, N), намного превышающее ее ежегодную продукцию. Зрелого состояния лесной ландшафт достигает за десятки лет, ежегодно же в ландшафте накапливаются единицы и десятки тонн живого вещества. 49
Лесные ландшафты Наряду с минерализацией продуктов разложения ежегодного растительного опада и других остатков организмов (не более 10 % биомассы), основная масса растительного вещества (стволы деревьев и др. ) отмирает спустя большой промежуток времени. В результате значительная часть химических элементов (особенно С, Са, N, Р. и др. ) „задерживается" в телах организмов и надолго выбывает из биологического круговорота, который для многих элементов растянут на десятки, сотни и тысячи лет. 50
Лесные ландшафты Накопление большого количества живого вещества усиливает влияние организмов на ландшафт. При этом резко проявляется способность организмов создавать среду своего обитания. Под пологом деревьев в лесу создается особый микроклимат, изменяется состав атмосферы (повышается содержание СО 2 и водяных паров, появляется значительное количество фитонцидов и др. ). 51
Степные и луговые ландшафты В группе степных и луговых ландшафтов не создается больших „запасов" живого вещества, биомасса обычно не превышает 30 40 т на 1 га, то есть в десятки раз меньше, чем в лесных ландшафтах. Ежегодный прирост живого вещества в степях и лугах весьма значителен и местами не уступает лесным ландшафтам. 52
Степные и луговые ландшафты Но зато в луговых и особенно в степных ландшафтах большая часть живого вещества ежегодно отмирает, а опад составляет десятки процентов от биомассы. В результате химические элементы сравнительно ненадолго „задерживаются" в живых организмах и быстро покидают их, чтобы участвовать в новом цикле биологического круговорота. 53
Степные и луговые ландшафты Таким образом, для большей части атомов биологический круговорот в степных и луговых ландшафтах протекает быстро – в течение одного или нескольких лет. Роль организмов в создании среды обитания, в частности микроклимата – меньше. 54
Тундровые ландшафты В группе тундровых ландшафтов ежегодно образуется мало живого вещества, разлагается оно медленно. 55
Геохимические ландшафты В составе групп по особенностям биологического круговорота выделяются типы ландшафтов, в общем соответствующие типам растительного покрова. Так, в лесной группе выделяются типы влажных субтропиков (с наиболее интенсивным круговоротом), европейские лесные ландшафты, таежные ландшафты и т. д. Каждый тип включает в себя определенные виды растений, с их специфическим химическим составом и особенностями круговорота. 56
Геохимические ландшафты Каждый тип ландшафта по интенсивности биологического круговорота разделяется на 2 3 семейства. Это северные, средние и южные семейства, например северная, средняя и южная тайга. В лесной и тундровых зонах северные семейства отличаются наимень шим биологическим круговоротом, а южные – наибольшим. В степях соотношение обратное – северные степи продуктивнее южных. Семейства выделены не во всех типах ландшафтов; их размещение также подчиняется закону зональности – им соответствуют подзоны. 57
Геохимические ландшафты Семейства разделяются на классы, в основу выделения которых положены особенности водной миграции химических элементов. Каждый класс характеризуется одним или несколькими элементами или ионами, содержащимися в водах, и определяющими их своеобразие (например, кислый класс – ионом водорода, кальциевый класс – ионом кальция и т. д. ). 58
Геохимические ландшафты Формирование того или иного класса водной миграции зависит как от климата и растительности, так и от геологического строения и рельефа. Поэтому размещение классов водной миграции не всегда подчиняется закону зональности; часто оно определяется геологиче скими и геоморфологическими факторами. 59
Геохимические ландшафты В пределах классов выделяются роды и виды геохимических ландшафтов. Роды различаются по интенсивности водообмена, соотношению между химической и механической денудацией. Виды (и группы видов) характеризуются особенностями миграции второстепенных элементов. 60
Геохимические ландшафты Для большинства ландшафтов характерны также избыточные элементы и соединения, высокое содержание которых ослабляет биологический круговорот. Таковы Н, O, Fe 2+ (болота), Na+, Сl–, SO 42– (солончаки) и другие. При характеристике дефицитности и избыточности элементов использовано учение А. П. Виноградова о биогеохимических провинциях. 61
Ландшафт абиогенный – ландшафт, сформировавшийся без существенного влияния живого вещества. К абиогенным ландшафтам условно (поскольку вся поверхность Земли пронизана в той или иной степени проявлениями жизни) относят ландшафты центральной части Антарктиды, Гренландского ледяного щита, наиболее высоких вершин Гималаев, лавовые озера и др. Абиогенные ландшафты противопоставляются биогенным ландшафтам, сформировавшимся под воздействием живых организмов. 62
Ландшафт абиогенный – ландшафт, сформировавшийся без существенного влияния живого вещества. К абиогенным ландшафтам условно (поскольку вся поверхность Земли пронизана в той или иной степени проявлениями жизни) относят ландшафты центральной части Антарктиды, Гренландского ледяного щита, наиболее высоких вершин Гималаев, лавовые озера и др. Абиогенные ландшафты противопоставляются биогенным ландшафтам, сформировавшимся под воздействием живых организмов. 63
Ландшафт техногенный, антропоэкосистема – разновидность ландшафта, где человек (промышленная деятельность) выступает центральным элементом, определяющим функционирование и структуру ландшафта. 64
Ландшафт антропогенный – ландшафт, свойства которого обусловлены деятельностью человека. По соотношению целенаправленных и непреднамеренных изменений различают преднамеренно измененные и непреднамеренно измененные ландшафты. Э. Гадач предложил за первыми сохранить название "антропогенных", а вторые именовать "антропическими". 65
Ландшафт антропогенный Различают также культурный ландшафт (сознательно измененный хозяйственной деятельностью человека для удовлетворения своих потребностей и постоянно поддерживаемый в нужном для него состоянии) и акультурный, возникающий в результате нерациональной деятельности или неблагоприятных воздействий соседних ландшафтов (крайним членом в этом ряду выступает деградированный ландшафт). 66
Благодарю за внимание! 67
Скачать презентацию Биогеохимические ландшафты Попов А И Ландшафт от
Биогеохимические ландшафты.ppt