Глава 9. СТЕПНЫЕ И ЛУГОВЫЕ ЛАНДШАФТЫ. Степные ландшафты

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Кроме геохимии степных (9.1) и горнолуговых (9.2) ландшафтов в этой главе также охарактеризованы лесостепные ландшафты (9.3), включающие в автономных позициях ландшафты А и В групп.

Степные ландшафты

Биологический круговорот

Биомасса в степях на порядок меньше, чем в лесных ландшафтах: от 100 до 400 ц/га, причем в отличие от лесов большая ее часть сосредоточена в корнях (70—90%).

Зоомасса в черноземных степях равна п.ц/га — около 6% от биомассы (в тайге — 0,01%, тропических лесах — 1%). Ежегодная продукция П составляет 13—50 ц/га, т.е. 30—50% от биомассы (в тайге — менее 10%). Коэффициент К (lg П:lg Б) колеблется в пределах 0,77—0,97, т.е. бик в степях прогрессивнее, чем в лесах.

Во влажные годы в степях ярко выражены "волны жизни": биомасса и число видов возрастают, бурно развивается фауна. В засушливые годы, напротив, Б уменьшается, видовое разнообразие падает, ландшафт приобретает более пустынный облик. Надземная фитомасса во влажные годы может быть в 10 раз больше, чем в засушливые.

В целинных степях практически вся чистая продукция поступает в почву и используется для накопления запасов мертвого органического вещества. Поэтому они обладают наиболее закрытым круговоротом среди всех типов наземных ландшафтов (Н.И. Базилевич, А.А. Титлянова).

По уровню самоорганизации (П.Б) и устойчивости степные ландшафты уступают лесным, хотя интенсивность бика, величина П там местами и больше. Это объясняется в основном много меньшей биомассой. Поэтому при техногенезе в степях легче нарушается и труднее восстанавливается стационарное состояние. Степи в этом отношении занимают промежуточное положение между лесными и тундровыми ландшафтами.

А.Д. Айвазян выделила гумидокатные виды, возникшие в гумидных ландшафтах и обогащенные в связи с этим катионогенными элементами, более подвижными в кислой среде. Ариданитные виды сформировались в аридных ландшафтах и активно поглощают анионогенные элементы. Имеется и переходная группа растений. В большей степени такая группировка отражает биогеохимическую специализацию микроэлементов (см. ниже).

В корнях и семенах растений сухого климата больше белков, чем во влажном климате — лучшие в мире пшеницы с наибольшим содержанием клейковины произрастают в засушливых степях. Интересно, что во влажные годы урожай растет, но содержание белка и азота в семенах падает. Растворимые моносахариды также сильнее накапливаются в сухом климате; фрукты и ягоды здесь слаще. Накопление крахмала и других нерастворимых углеводов, напротив, характерно для влажного климата (например, южной тайги). Многие аридные растения богаты S, которая входит не только в белки, но и в сульфоорганические небелковые соединения (горчичные и чесночные, т.н. "аллиловые" масла). Это, по-видимому, обусловлено высоким содержанием серы в почвах. Fe и А1 степная флора содержит мало, что объясняется их низкой подвижностью в ландшафтах.

Биологический круговорот макроэлементов

По макроэлементному составу золы Родин и Базилевич делят степные травы на три группы: 1) злаки с высоким содержанием Si и невысоким N; 2) бобовые со значительным накоплением К, Са и N; 3) разнотравье, занимающее промежуточное положение. Среди степного разнотравья, по нашим данным, сложноцветные имеют в основном кальциевый и кальциево- натриевый состав золы, а маревые — кальциево-натриево-магниевый. Кальций, кремний, железо и алюминий преимущественно накапливаются в корнях, а натрий и калий — в надземных органах. Содержание золы в степных растениях выше, чем в лесных, и нередко достигает 10%.

Ряды общей биогенности (Бо) макроэлементов для степей имеют следующий вид: CI, S Р, К, Са Mg Na, Mn, Si     Al, Fe

n. 100 n. 10 n n — 0,n 0,n—0,00n

Биогенным путем в верхней части почвы аккумулируются Р, S и К, Ах которых превышает 1, иногда 10 (Р > К). Однако содержание Р, S, К может быть и несколько понижено за счет выщелачивания и других процессов. Са аккумулируется биогенным путем (А^ > 1), но он и выщелачивается, особенно при образовании почв на содержащих карбонаты породах.

Характерная особенность бика степей — скорость. Ежегодно в бик вовлекаются сотни килограммов водных мигрантов (на га), т.е. значительно больше, чем в тайге (луговые степи — 700 кг/га, южная тайга — 155). В луговых степях с опадом ежегодно возвращается 700 кг водных мигрантов, в сухих — 150 (в ельниках южной тайги — 120).

В опаде большую роль играют основания, полностью нейтрализующие органические кислоты. Это определяет насыщенность поглощающего комплекса кальцием и магнием, нейтральную и слабощелочную реакцию почв. Выделяются два основных процесса разложения органических веществ в степях и пустынях (А.И. Перельман): кальциевое разложение — Са преобладает над Na в поглощающем комплексе почв; кальциево-натриевое разложение — наряду с Са и Mg в поглощающий комплекс входит Na, обуславливая солонцеватость автоморфных почв.

В отличие от лесных ландшафтов почвы степей в 2—5 раз богаче органическим веществом (по Д.С. Орлову и др., в луговых степях до 900 т/га гумуса в метровом слое). Бактериальный состав микрофлоры почв, нейтральная среда, богатство растительного опада кальцием, периодическое иссушение приводят к преобладанию гуминовых кислот над фульвокислотами (ГК/ФК =1,5 — 2,0).

В сухих степях фитомасса уменьшается до 100—200 ц/га, запасы гумуса в почвах составляют 100—200 т/га, а его содержание уменьшается до 3,0—4,5%. В гумусе увеличивается доля фульвокислот.

Нейтральная и слабощелочная среда, слабая растворимость гуминовых кислот и

отсутствие свободных агрессивных фульвокислот, обилие органических коллоидов и высокая емкость поглощения черноземных почв, непромывной водный режим определяют низкую интенсивность миграции многих химических элементов.

Биологический круговорот микроэлементов

Микроэлементный состав флоры черноземных и сухих степей сходен и определяется в основном систематической филогенетической биогеохимической специализацией видов, родов и семейств. Биогеохимия степных и сухостепных растений особенно хорошо изучена на территории Казахской складчатой страны, Рудного Алтая, Южного Урала, Забайкалья, Монголии, юга Украины, Закавказья (А.Д. Айвазян, В.А. Алексеенко, В.В. Добровольский, М.А. Глазовская, В.П. Иванчиков, Н.С. Касимов, A.JI. Ковалевский, В.В. Ковальский, Д.П. Малюга, Б.Ф. Мицкевич, А.И. Перельман, М.Д. Скарлыгина-Уфимцева, В.Б. Черняхов и др.). В качестве основных биогеохимических параметров используются обычно кларки концентрации относительно литосферы (КК) или показатели общей биогенности (Бо), а также коэффициенты биологического поглощения (Аг) и биогеохимической подвижности (Вг).

Основной фон ландшафтов создают ариданитные растения (сложноцветные, маревые, частично злаки) с достаточно хорошо выраженной бор-молибденовой (анионофильной) специализацией, к которой иногда добавляются и некоторые катионогенные элементы (серебро, медь), образующие в щелочной среде растворимые карбонатные комплексы, доступные растениям. На этом фоне локально встречаются гумидокатные (катионофильные) растения со стронциево-марганцево-цинковой специализацией, приуроченные преимущественно к переувлажненным лесоболотным незаселенным местообитаниям (береза, ива, степные кустарники). Общие тенденции поглощения микроэлементов выявляются при использовании средних кларков концентрации или коэффициентов биологического поглощения отдельно для каждой ассоциации: К — для катионогенных, А — для анионогенных элементов (9.1).

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов