Глава 9. СТЕПНЫЕ И ЛУГОВЫЕ ЛАНДШАФТЫ. Общие черты латеральной миграции элементов в степях

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

В подчиненных лучше увлажненных позициях степной зоны повсеместно, но локально распространены лугово-болотные и лесные ландшафты. Занимая подчиненное положение в катенах, они служат конечными резервуарами для мигрирующих из автономных ландшафтов веществ, которые осаждаются здесь на многочисленных геохимических барьерах. По геохимическим особенностям лесо-лугово-болотных ландшафтов можно судить о миграционных процессах на степных водосборах и оценить латеральную геохимическую структуру ландшафта.

Осиново-березовые рощи характерны для заболоченных западин Окско-Донской низменности ("осиновые кусты"), для юга Западной Сибири, равнин Северного Казахстана и Алтая ("березовые колки"). По долинам рек они проникают в мелкосопочник Мугоджар и Центрального Казахстана. Геохимия этих ландшафтов существенно отличается от степных ландшафтов водораздельных пространств. В них формируется своеобразная радиальная геохимическая структура, иной тип биологического круговорота и биогеохимической специализации растений.

Миграция элементов в системе "автономный степной ландшафт — подчиненный лесо-лугово-болотный ландшафт" определяется, главным образом, содовым составом атмосферных осадков и вод склонового стока, способствующих образованию в щелочной среде растворимых комплексных соединений анионогенных элементов и элементов-гидролизатов. Соотношение процессов мобилизации и аккумуляции элементов различно для трех основных ландшафтных ситуаций в гипотетической катене (9.12).

Автономные кальциевые ландшафты с черноземами или каштановыми почвами на различных почвообразующих породах представляют собой арену первоначальной мобилизации как анионогенных элементов и комплексообразователей, так и катионогенных микроэлементов в результате степного почвообразования и селективного биогенного поглощения. Так, злаки, доминирующие в этих условиях, обычно занимают промежуточное положение между типично анионофильными и катионофильными видами растений (Айвазян, Касимов). Иногда они специализированы на селективное поглощение катионов, например, стронция, в ряде случаев — молибдена. Однако возможность дальнейшей латеральной миграции в сопряженных ландшафтах реализуется только для анионогенных элементов. Большинство катионогенных слабо подвижны в щелочной среде черноземов и каштановых почв и практически не перераспределяются в степных катенах.

Элювиально-аккумулятивные кальциево-натриевые и солонцовые ландшафты степных равнин, возвышенностей и мелкосопочника с солонцеватыми черноземами и каштановыми почвами в комплексе со степными солонцами под злаково-полынными сообществами представляют собой зону дальнейшей мобилизации "содового" комплекса элементов. Щелочная и сильнощелочная среда этих почв благоприятствует образованию растворимых комплексных соединений гидролизатов и повышает доступность растениям этих, в целом слабоподвижных элементов. Поэтому, как уже отмечалось, растения на солонцах (полыни, маревые) часто являются концентраторами молибдена, титана, хрома, ванадия, меди, серебра.

Поступая в подчиненные супераквальные ландшафты колочных западин и логов с поверхностным и внутрипочвенным стоком, анионогенные элементы и комплексообразователп встречают на пути миграции кислые, кислые глеевые, бескарбонатные глеевые обстановки с целой системой геохимических барьеров, на которых часто происходит образование довольно контрастных безрудных ландшафтных аномалий элементов этого парагенезиса (9.13). Наибольшую роль в их образовании играют кислые (Е), глеевые (С), сорбционные (G) и двусторонние кислотно-щелочные (Е—D) барьеры.

Основные черты геохимии лесо-лугово-болотных ландшафтов определяются различиями поведения трех парагенетических ассоциаций микроэлементов, концентрирующихся в почвах и растениях.

Zr (0Н)3(НС03)2- (В.В.Щербина, А.И. Перельман, С.Р.Крайнов и др.). По аналогии с иттрием могут себя вести и редкоземельные элементы иттриевой группы, ниобий, тантал, гафний.

Вторая ассоциация — элементы с переменной валентностью: молибден, хром, ванадий, мигрирующие в щелочной окислительной обстановке в анионной форме и осаждающиеся в подчиненных ландшафтах на сорбционных глеевых и кислых латеральных геохимических барьерах в глеевых горизонтах солодей, торфянисто-глеевых, луговочерноземных и лугово-каштановых почв (9.15). Наиболее интенсивно накапливается молибден — до 50 КК, но обычно не более 5 —10 КК.

Первая — комплексообразователп (элементы-гидролизаты) с постоянной валентностью: иттрий, скандий, цирконий, бериллий, титан, накапливающиеся на латеральных кислых и сорбционных барьерах в органогенных горизонтах слабокислых и нейтральных глеевых солодей и осолоделых торфянисто-глеевых почв березовых колков Алтая, Мугоджар и Северного Казахстана (9.14). В древесных и лугово-болотных растениях эти элементы не концентрируются, т.е. биогенная аккумуляция не влияет на их накопление в почвах. Формы миграции гидролизатов изучены слабо. Наиболее вероятны гидрооксоанионы типа Zr (ОН)62_, карбонатные и гидрооксобикарбонатные комплексы типа Y (С03)3

Биогенная аккумуляция возможна только для молибдена, но из-за слабой подвижности в кислых и глеевых условиях он значительно слабее накапливается деревьями, кустарниками и лугово-болотным разнотравьем, чем растениями на солонцах. Содержание хрома и ванадия в глеевых горизонтах почв не превышает 3—5 КК.

Третья ассоциация — катионогенные элементы: стронций, марганец, частично барий и цинк, которые подвижны в слабокислых почвах, поглощаются деревьями и кустарниками и могут концентрироваться на биогеохимическом барьере в гумусовых горизонтах гидроморфных почв. Коэффициенты биологического поглощения стронция в березе, иве, спирее увеличиваются до 30—40 (9.16), марганца 3—5, цинка и бария 2—4, а молибдена, серебра и других элементов "содового" комплекса уменьшаются в 3—5 раз. Близкие особенности биогенного накопления микроэлементов характерны для колков лесостепи Правобережной Украины, где концентраторами марганца, меди и свинца являются в основном виды из семейства березовых (ольха черная, береза бородавчатая, лещина обыкновенная), растущие на более кислых почвах и имеющие фон этих элементов в 5—10 раз выше, чем розоцветные, приуроченные к почвам с нейтральной реакцией среды. Для стронция в целом наблюдается обратная тенденция, но с дифференциацией по биоморфам и органам растений: в листьях древесных видов розоцветных (груше, яблоне, рябине) его фон выше, чем в кустарниковых формах (боярышнике, черемухе, розе) (Дарий).

Лугово-степное и лугово-болотное разнотравье колков также имеет отчетливую стронциево-марганцево-цинковую биогеохимическую специализацию. Исключение составляют бобовые (чина, вика, астрагал, солодка), являющиеся, как известно, концентраторами молибдена. Характерная особенность всех этих растений — отсутствие среди них концентраторов элементов слабого биологического захвата — хрома, ванадия, титана и др., мало подвижных в этих геохимических условиях. Ниже приводятся ряды кларков концентрации элементов в основных семействах этой группы растений в Мугоджарах.

Перед скобками помещены элементы с кларками концентрации больше 5, в скобках 2—5, за скобками 1—2, остальные элементы не приводятся:

осоковые —   В (Mo, Mn, Zn), Ag, Си...

кувшинковые — В, Sr (Мп), Mo, Zn, Си, Sn... гераниевые — В (Sr), Mo, Zn, Си, Ag... бобовые —  Mo (Zn), В, Ag, Pb, Си...

зверобойные — В, Sr (Mo, Zn), Cu, Ag, Mn... хвойниковые — Sr, В (-), Ag, Cu, Zn... розоцветные — В (Sr, Zn), Mo, Cu, Ag, Ba... рогозовые —     В, Mn, Sr (-), Mo, Ag, Zn, Cu, Sn...R стронция и марганца в гумусовых горизонтах почв относительно почвообразующих пород достигают 5—10, но обычно не превышают 2—3. Иногда биогенная аккумуляция этих элементов ослабляется кислым выщелачиванием.

Другие катионогенные элементы — свинец, кобальт, никель — слабо подвижны в степных ландшафтах и не образуют ландшафтных аномалий в подчиненных лесах и болотах.

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