Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Коротка історична довідка. У межах ландшафтознавства дослідженням міграції, розсіювання та акумуляції речовин



У межах ландшафтознавства дослідженням міграції, розсіювання та акумуляції речовин займається геохімія ландшафту. Основи цієї науки започаткували В.І. Вернадський та О.Є. Ферсман, теоретичні положення сформулював у 20—30-ті роки Б.Б. Полинов, а в повоєнний час розвинули О.І. Перельман, М.А. Глазовська. В екології розвиток подібного наукового напряму пов'язаний з іменами Дж. Хатчінсона та Ж. Фортескью. Останньому належить велика узагальнююча монографія з проблематики геохімії навколишнього середовища. Починаючи з 70-х років, в екології інтенсивно розвиваються дослідження потоків речовин в екосистемах. Число публікацій з цієї проблеми поступово перевищило кількість праць з традиційної для екології популяційної тематики. Особливого значення надається аналізу круговоротів поживних елементів рослин, визначення токсичних концентрацій різних елементів у живих організмах. Аналогічні питання щодо ґрунтів почали розробляти ґрунтознавці та агрохіміки, стосовно поверхневих вод — гідрохіміки та гідробіологи. Синтезувати всі ці результати — важливе завдання ландшафтної екології.

 

Загальна схема

Хімічні елементи, що складають географічну оболонку, по-різному проявляють себе в геосистемах. Це стосується як їх мас у геосистемі, так і особливостей поведінки — міграції між елементами вертикальної структури, здатності включатися в круговороти, поглинатися рослинами тощо. За висловом Р. Ріклефса (1979), кожний елемент в екосистемі має власну долю. Проте виділяються деякі загальні закономірності потоків різних речовин у геосистемах, тому й існують загальні підходи до їх дослідження.

Загальну схему потоків мінеральних речовин у геосистемі наведено на рис. 6. Як видно, основні вхідні потоки речовин до геосистеми надходять з атмосферними опадами R та пилом D, за рахунок вивітрювання первинних мінералів гірських порід W, розчинення солей осадових порід S, в результаті господарської діяльності А.

 

 

Рис. 6.Схема потоків мінеральних речовин у геосистемі:

1 — ландшафтно-геохімічні бар'єри; 2 — мінеральні речовини, що нагромаджуються на бар'єрі; 3 — осадові галогенні породи; 4 — водоносний горизонт з мінералізованими водами.

R — надходження речовин з атмосферними опадами; D — надходження речовин з пилом; DR — вимивання дощами речовин, затриманих листяною поверхнею; Р — розчинення солей осадових галогенних порід; S — надходження речовин з поверхневим стоком; IW — надходження речовин з боковим притоком ґрунтових вод; АW — винесення речовин з боковим відтоком ґрунтових вод; М — мінеральні речовини опаду; V — низхідний потік речовин з водним розчином; K — поглинання речовин коренями рослин; F — транспортування речовин рослиною; А — нагромадження речовин на ландшафтно-геохімічних бар'єрах; W — висхідний потік речовин з йодним розчином; SS — винесення речовин поверхневим стоком

З атмосферними опадами на поверхню Землі щорічно потрапляє 1800 млн т, або 12 т/км2, розчинних речовин, а на територію України — 7,3 млн т, або 12,1 т/км2. Найбільше цим шляхом надходить сірки (до 2,6 т/км2 в південних районах України) трохи менше — кальцію та азоту (табл. ). За рахунок осаду з атмосфери пилу до геосистем щорічно надходить до 10 т/км2 речовин, а в промислових регіонах — в десятки разів більше.

Утворення легкорозчинних солей при вивітрюванні первинних мінералів — процес, що відбувається в усіх геосистемах але дуже повільно. Надходження ж до геосистем солей внаслідок розчинення солей осадових порід може бути значним у регіонах, де породи галогенної формації залягають близько до поверхні. В Україні такими регіонами є Прикарпаття та Закарпаття, Дніпровсько-Донецька западина, Донбас та інші, де широко розповсюджені соляні відклади (купольні структури, штоки тощо). За орієнтовними розрахунками В.А. Ковди (1947), з подібних структур у Прикаспійській низовині щорічно надходить близько 3,5 млн. т солей, а В.М. Боровський (1978) для цього регіону наводить цифру на 2 порядки більшу.

Мінеральні речовини, що надійшли до геосистеми, можуть знаходитись у вигляді її резервного фонду або здійснювати круговорот у її вертикальному профілі. Резервний фонд становлять речовини, що знаходяться у нерухомих формах, а також легкодоступні речовини, накопичені в геосистемі в надмірних кількостях, через що вся їх маса не може бути охоплена круговоротом. Речовини резервного фонду частково поповнюються за рахунок мігруючих речовин і також можуть включатися в міграційні процеси. Ці процеси зумовлені двома основними факторами: 1) потоком води та її властивостями як хімічної речовини (за О.Е. Ферсманом,— гідрогенезом); 2) синтезом та розкладом органічної речовини (біогенезом).

Роль води як фактора міграції речовин полягає не тільки в її мобільності в геосистемі. У її водному середовищі відбувається переважна більшість хімічних реакцій. Потік води у вертикальному профілі геосистеми супроводжується процесами розчинення, вилужування, іонного обміну, адсорбції, в результаті чого хімічні елементи та сполуки певних геомас переходять до водного розчину і далі переміщуються з ним. Внаслідок випаровування вологи, кристалізації, сорбції та інших гідрогенних процесів з водного розчину випадають мінеральні речовини, акумулюючись у певних геомасах або геогоризонтах. Нарешті, практично тільки з водним розчином мінеральні речовини з ґрунту можуть потрапити до рослин і далі взяти участь у біогенній міграції по трофічній сітці геосистеми.

Фізико-хімічні, термодинамічні та інші умови геогоризонту, крізь який проходить потік водного розчину, визначають ступінь рухомості кожного з хімічних елементів та їх сполук. Практично в усіх геосистемах у вертикальній структурі виділяються суміжні геогоризонти, які значно відрізняються один від одного за цими умовами. Тут різко змінюються умови міграції різних речовин — одні з них випадають з розчину і концентруються, інші мігрують менш інтенсивно і накопичуються частково, треті не реагують на зміну умов міграції. В геохімії ландшафту місця, де різка зміна умов міграції призводить до накопичення елементів, називаються ландшафтно-геохімічними бар'єрами (термін ввів О.І. Перельман). Залежно від параметрів, значення яких різко змінюються на бар'єрі, виділяють їх різні типи. При цьому на кожному з типів бар'єрів накопичується характерна асоціація хімічних елементів. У різних геосистемах кількість та склад ландшафтно-геохімічних бар'єрів неоднакові. Так, у лісових геосистемах України переважають кислі та глейові бар'єри, степових — лужні, випаровувальні та ін.

З ландшафтно-екологічної точки зору, крім типу бар'єру, важливо враховувати і його місцеположення у вертикальній структурі геосистеми. Так, бар'єри, розміщені в ґрунті нижче його кореневмісного шару, в екологічному плані можуть відігравати позитивну роль — токсичні елементи, що тут накопичуються, рослинами споживатися не можуть і водночас цей бар'єр перешкоджає осягненню токсичними елементами ґрунтових вод, лімітуючи їх забруднення. Такий бар'єр виконує функцію консерватора («кладовища») забруднень у геосистемі. Натомість бар'єри, розташовані в межах кореневмісного шару ґрунту, можуть бути вкрай небезпечними для рослин.

Напрямок, гідрогенних потоків речовин у геосистемі відповідає напрямку потоку вологи. При переважанні низхідних потоків води речовини можуть виноситися за межі ґрунту і досягати рівня ґрунтових вод. Внаслідок цього розсолюються ґрунти, підвищується мінералізація ґрунтових вод, а при інтенсивних потоках вологи в піщаних ґрунтах зростає дефіцит поживних речовин. Проте частіше хімічні елементи накопичуються на бар'єрах у педогеогоризонтах та в зоні аерації. При висхідних потоках води внаслідок фізичного випаровування ґрунтових вод вміст солей у ґрунті та підґрунті зростає, що призводить до засолення геосистем.

Важливим фактором міграції речовин у геосистемі є життєдіяльність рослин. Встановлено, що практично всі хімічні елементи, що містяться в географічній оболонці необхідні рослинам і споживаються ними. З них незамінні лише деякі: N. Р, К, S, Са, Мg (макроелементи — споживаються у великих кількостях) та Fе, Мn, Zn, Сu, Мо, В та СІ (мікроелементи—споживаються у менших кількостях).

Фітоценозом протягом року поглинається значна маса мінеральних речовин (табл. ). З неї частина F залишається в річному прирості фітомаси (для широколистих лісів ця величина становить 70—120 кг/га), частина Fz разом з фітомасою, що поїдається первинними консументами, переходить до наступного трофічного рівня і далі мігрує по трофічній сітці аналогічно потокам енергії. Частина мінеральних елементів з фітоценозу надходить до атмосфери внаслідок транспірації Т, з хімічними виділеннями рослин (фітонцидами) Рh та з пилком K. З досліджень, проведених біля Валдайського озера, відомо, що ліс південної тайги за рік перекачує в атмосферу близько 8 т/км2 речовин, при цьому з пилком — 4,7 т/км2.

Більша частина мінеральних речовин, накопичена фітоценозом протягом року, повертається до ґрунту з річним опадом Z. Ця кількість може становити 80—90 % річної маси накопичених рослинами речовин. Завдяки цьому рослинність виконує в геосистемі важливу роль у замиканні потоків мінеральних речовин (їх організації у круговорот). Це дає змогу геосистемі неодноразово протягом року використовувати мінеральні речовини в продуційному процесі та утримувати їх від вимивання в корененедосяжні педогеогоризонти.

 


Таблиця

Надходження розчинених мінеральних речовин з атмосферними опадами, т/км2 за рік

(за Л.М. Горєвим, А.М. Ніканоровим, В.І. Пелешенко, 1989)

Регіони Ca Ma Na + K HCO3 SO4 CL Усього
Полісся   0,8   0,9   1,4   2,7   6,1   1,2 13,1
Лісостеп   1,1   0,8   1,2   2,9   6,1   1,1 13,2
Степ   0,9   0,6   0,9   1,6   4,3   1,2 9,5
Прикарпаття   1,5   1,5   1,8   2,9   9,7   1,6 19,0
Карпати   2,4   2,2   2,8   4,7   15,0   2,8 29,9
Закарпаття   1,7   1,6   1,9   3,3   10,6   1,9 21,1
Гірський Крим   1,5   1,1   1,3   4,1   4,2   1,6 13,8
Україна в цілому   0,9   0,8   1,1   2,4   5,6   1,3 12,1

 


Таблиця




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.