Морфология элементарного ландшафта 2 страница

Лучше изучено влияние некоторых химических эле­ментов на состояние здоровья человека. Высокая темпе­ратура и влажность способствуют выведению из орга­низма солей калия и натрия, что приводит к мышечной и умственной утомленности, истощению нервной систе­мы. Резко уменьшается содержание соляной кислоты и пепсина в желудочном соке, что, возможно, связано с широко распространенным во влажных тропиках забо­леванием «пониженной кислотности желудочного сока». Однако во влажных тропиках организм адаптировался к пониженному содержанию соляной кислоты, а суточ­ная потребность в соли (NaCl) составляет всего около 10 г в день. Считают, что применение острых приправ к пище (чеснок, лук, перец) способствует улучшению процессов пищеварения. Железо организмом человека усваивается слабо. Основным источником этого элемен­та является мясо, потребление которого среди отдель­ных групп населения весьма низкое. Отсюда распростра­нение малокровия. Возможно, дефицит кальция при сла­бой прямой солнечной радиации был причиной недоста­точного физического развития некоторых африканских племен (пигмеи). Организм человека в ландшафтах влажных тропиков привыкает к некоторому обезвожи­ваыию. Вследствие слабой дегидратации при высоком потреблении воды возможны тепловые судороги.

Геохимические методы поисков полезных ископае­мых. В ландшафтах экваториального, субэкваториаль­ного и тропического лесов при поисках полезных иско­паемых возможно использование всех геохимических методов. Однако методика отбора образцов должна несколько отличаться от отбора образцов в умеренном поясе. Это связано с развитием мощной коры выветри­вания и глубоким выносом элементов-индикаторов. Те обстоятельства, что рудные тела, как правило, залегают на большой глубине, требуют дифференцированного подхода при выборе геохимического метода в конкрет­ных условиях. В горных районах данные методы будут более перспективны и отбор проб почвы возможен с небольшой глубины. На равнине с мощной корой вы­ветривания металлометрический метод мало перспекти­вен, но возможно использование атмогеохимического метода при поисках нефти и газа.

Субтропические леса

■

Ландшафты субтропических лесов по геохимическим условиям близки к ландшафтам экваториальных, суб­экваториальных и тропических лесов. Они представлены разорванными ареалами в северном и южном полушари­ях. По условиям миграции элементов в субтропиках раз­личают два типа лесных ландшафтов: влажные субтро­пические леса и сухие (средиземноморского типа) суб­тропические леса.

Значительные колебания гидротермических условий в течение года приводят к изменению интенсивности ми­грации элементов. В ландшафтах влажных и сухих суб­тропических лесов температура самого холодного меся­ца изменяется от 0 до 19, самого теплого — от 21 до 28°. Во влажных субтропических лесах осадки выпадают в течение года равномерно, составляя 800—1200 мм, что приближает их к ландшафтам влажных тропических ле-иш. В сухих субтропических лесах выпадает 400— ТОО мм осадков, преимущественно зимой.

Кора выветривания имеет меньшую мощность, чем |ю влажных тропиках, и формируется на магматических и метаморфических породах, местами осадочных. По со­отношению Si0₂: R2O3 в иле породы делятся на фер­раллитные и сиаллитные. Преобладают глинистые мине­ралы группы каолинита. Содержание железа и алюми­нии высокое, как в лесных ландшафтах тропиков. На красноцветной коре выветривания в ландшафтах влаж­ных субтропических лесов сумма полуторных окислов I оставляет 40—55%, сухих субтропических лесов — 30— 36%. Химические элементы мигрируют преимуществен­но вниз по профилю, так как господствует промывной йодный режим. В ландшафтах сухих субтропических ле-сов, где увлажнение выражено в сезоны с более низкой температурой, вынос элементов ослаблен, поэтому кора выветривания карбонатная, реакция среды близкая к нейтральной. Состав ила гидрослюдисто-монтморилло-пптовый. Основу коры выветривания составляют сле­дующие соединения: Si0₂ (60—70%), А1₂0₃ (15—25), Ге₂0₃ (6—8), СаО и Na₂0 (1—2), MgO и К₂0 (1,5— 2,5%). Процессы окисления и гидролиза в коре выве­ривания протекают активно. Образование глинистых минералов усиливает сорбцию.

Почвы. Различие в составе и содержании зольных моментов, возвращаемых с опадом, особенности водно­го режима и гидротермических условий приводят к то­му, что в ландшафтах влажных и сухих субтропических лесов формируются разные типы почв: в пределах ланд­шафтов влажных субтропических лесов — красноземы и желтоземы, сухих — коричневые, на карбонатных поро­ли х — рендзины.

Образование красноземов протекает в кислой среде, иго приводит к выносу оснований, оподзоливанию, обед­нению их химическими элементами. Растительные остат­ки при разложении дают 6—9% гумуса, в котором пре­обладают фульвокислоты. Хорошо растворимые фульва-ты железа и алюминия мигрируют по профилю и оса­ждаются в иллювиальном горизонте. Гуминовые кисло­ты с трудом выщелачиваются и в перегнойном горизонте вместе с минеральными коллоидными частицами выпол-ияют роль сорбционного барьера для редких и рассеян­ных элементов. Коэффициент элювиально-аккумулятив­ный, показывающий отношение содержания химического элемента в почвенном горизонте к содержанию того же элемента в почвообразующей (материнской) породе, /С_эа для горизонта Ai больше единицы для оксидов Si, Fe, Ti, Мп, К, P, S, Ca, Mg и меньше единицы — для оксидов алюминия, натрия. В красноземе на галечнике Кэа. больше единицы только для оксидов Si, Na, Р, Са, Mg. Накопление химических элементов в перегнойном горизонте красноземов не существенно по сравнению с породой. Глубокая обработка почвы повышает вымы­вание всех элементов, включая азотные соединения. Из­весткование красноземных почв увеличивает вынос азо­та и кальция, уменьшает вынос марганца (М. К. Дара-селия, 1974).

Желтоземы формируются преимущественно на оса­дочных породах. Водный режим периодически промыв­ной. Преобладают глинистые минералы группы каоли­нита. На глинистых сланцах и глине в желтоземах со­держится оксида кремния до 65%, полуторных окис­лов— до 30—35%, что ниже, чем в красноземах (40— 55%). Среди элементов, составляющих основу почвы и коры выветривания, алюминий в форме оксида выносит­ся из почвы активнее, чем оксид железа. Соотношение СаО : MgO близко к единице и примерно одинаково во всех горизонтах профиля. Гидратация свободного желе­за в желтоземах более высокая, чем в красноземах. Ак­туальная кислотность 4,9—5,2; в составе гумуса незна­чительно преобладают фульвокислоты.

Под переменно влажными лесами образуются корич­невые почвы. Непромывной водный режим способствует формированию нейтральной или слабощелочной реакции почвы. В составе гумуса, содержание которого достига­ет 8%, преобладают гуминовые кислоты (С_г:Сф = = 1,2—1,5). Характерно оглинение по всему профилю и накопление ила в иллювиальном горизонте, что, по И. П. Герасимову, обусловлено внутрипочвенным вывет­риванием, или метаморфизацией. Среди глинистых ми­нералов преобладают монтмориллонит и гидрослюда. Активные окислительные процессы сочетаются с высо­кой биологической активностью. В начале лета коли­чество микроорганизмов в перегнойном горизонте может достигать 45 млн/г, что при достаточном количестве вла­ги способствует ускоренной минерализации органических i'i гатков, освобождению химических элементов, их ре-■ мптезу, аккумуляции зольных элементов. Алюмосили­каты слабо дифференцированы по профилю. Илистая фракция обеднена кремнеземом, железом и алюминием, н значительной степени — кальцием и магнием. Содер-. ишс в почве бора, кобальта и меди выше кларка, мар-ганца, цинка, молибдена — ниже (Э. К. Накаидзе, 1977).

Воды в ландшафтах влажных субтропических лесов ул птрапресные или пресные с минерализацией 0,1 — 0,3 г/л, по химическому составу гидрокарбонатные, ме-I га ми гидрокарбонатно-кремниево-кальциевые. Воды к'шдшафтов сухих субтропических лесов гидрокарбонат-[Ю кальциевые с минерализацией 0,2—0,7 г/л и повышен­ным содержанием сульфат-иона.

Растительность. Ландшафты влажных субтропиче-I к их лесов характеризуются следующими показателями опологического круговорота: биомасса 4100 ц/га, при­рост 245, опад 213, истинный прирост 32 ц/га; lg П : lg Б = 0,65—0,68. В структуре биомассы зеленая часть со­ставляет 3%, многолетняя надземная часть — 77, кор­пи —20%. В приросте и опаде наибольший удельный вес приходится на зеленую часть и составляет соответствен­но 57 и 66%.

Средняя зольность близка к средней зольности влаж­ного тропического леса: листья 3,85, корни 1,39, много­летняя надземная часть 1,39%. С учетом содержания

ильных элементов и азота в приросте, химические эле­менты образуют следующий ряд биологического погло­щения: N>Ca>Si>K>Mg>S>Al, Fe>Mn, CI, Na. От­сюда следует, что тип химизма растений кальциево-азот-пый. Зольные элементы в биомассе составляют 39, азот— [3 ц/га. В зеленой части аккумулируется 14% химиче­ских элементов, в корнях — 28, в многолетней надзем­ной части — 58%, т. е. химические элементы распределя­ются в растениях по базипетальному типу. В ландшаф-гах субтропических лесов с опадом возвращается в поч­ну зольных элементов в 2 раза меньше, а азота столько же, сколько в лесных ландшафтах жаркого пояса. На до­лю органогенов (Ca + K + P + Si) в опаде приходится 61, биогалогенов (Na + Cl + S) — 1,7%. Щелочных и щелоч­ноземельных-элементов в опаде недостаточно для нейт­рализации кислой реакции. Зольные элементы и азот об­разуют следующий ряд возврата: N>Ca>Si>K>Mg>

■S>A1, Fe>Mn, CI, Na. Подстилка во влажных суб­тропических лесах составляет 100, зольных химических элементов и азота в подстилке 6 ц/га. Биологический кру­говорот интенсивный (0,7).

В сухих субтропических лесах по сравнению с влаж­ными биомасса меньше (1200—2500 ц/га), прирост со­ставляет 130—150, опад 60—65 ц/га. По сравнению с влажным субтропическим лесом здесь накапливается больше подстилки, так как опад не успевает разложить­ся в течение года. С опадом возвращается до 510— 520 кг/га азота и зольных элементов. Надземной частью растений в круговорот вовлекается больше магния, под­земной— калия. По всей биомассе кальций, кремний, алюминий распределяются равномерно. Органогены по­ступают в почвы главным образом за счет надземной массы. Основные зольные элементы (Са, К, Р) от общей суммы зольных элементов составляют 45—50%.

Практические аспекты геохимии ландшафта. Все ме­тоды геохимических поисков полезных ископаемых в лес­ных ландшафтах субтропиков перспективны. Однако экономически более эффективны гидрогеохимический и биогеохимический методы. При использовании литохи-мического метода в ландшафтах влажных лесов следует отбирать образцы глубже от поверхности, в ландшаф­тах сухих лесов — у поверхности почвы.

Биогеохимические эндемии во влажных и сухих суб­тропических лесах не выделены, поскольку недостаточно изучена реакция живых организмов в данных условиях на избыток или недостаток тех или иных химических эле­ментов. Возможен избыток некоторых микроэлементов и ультрамикроэлементов в горных районах, что обусловле­но близким залеганием от поверхности рудных тел.

Систематика

По химическому составу вод, реакции среды, окисли­тельно-восстановительным процессам в ландшафтах суб­тропических лесов можно выделить следующие классы водной миграции: кислый (Н), кислый глеевый (Н — Fe), кислый кальциевый (Н—Са), кислый кальциевый гле­евый (Н—Са—Fe), кальциевый (Са), кальциевый гле­евый (Са—Fe), сернокислый (Н—S0₄).

Для ландшафтов влажных субтропических лесов в пределах повышенных участков рельефа на красноземах и желтоземах характерен кислый класс, а в суперакваль-ных ландшафтах на заболоченных почвах — кислый гле-

' m.iii. Особенности миграции, концентрации и рассеяния ммнческих элементов в них те же, что в аналогичных Классах влажных тропических лесов, но активность про­цессов и биологического круговорота уступает им.

В ландшафтах сухих субтропических лесов на корич­невых почвах формируется кислый кальциевый класс подпой миграции, на карбонатных породах с рендзина-Л1м — кальциевый, в супераквальных ландшафтах с ко-рпчнево-глеевыми почвами — кислый кальциевый гле­евый класс.

Кислый сернокислый класс приурочен к выходу вбли­зи поверхности сульфидных пород; встречается редко.

Для всех классов водной миграции за исключением 'грпокислого характерна реакция среды, близкая к ней-рральной. Она способствует аккумуляции большинства >лементов слабо мигрирующих при непромывном водном режиме в ландшафтах сухих субтропических лесов и окислительной геохимической обстановке. Накопление | .члогенов не происходит, так как водопроницаемость по­род хорошая и атмосферные осадки выносят их за преде­лы почвенного профиля.

Широколиственные (лиственные) леса суббореального пояса

Ландшафты широколиственных лесов, отличающиеся более благоприятными природными условиями, чем та-зжные, широко используются в земледелии. Поэтому лес­ные массивы представлены лишь разрозненными не­большими ареалами, где основные лесообразующие по­роды— дуб и бук — встречаются довольно редко. Основ­ной фон в таких лесах составляют мелколиственные по­роды. В связи с этим, следуя Г. Вальтеру (1974) и II. Шмитхюзену (1966), было бы более правильно назы-вать такие леса лиственными лесами суббореального по­яса. Они широко распространены в Средней, отчасти в восточной Европе и Восточной Азии, в восточной части ('.еверной Америки.

Гидротермические условия широколиственных лесов оссьма разнообразны. Средняя температура самого хо­лодного месяца изменяется от —10 до +3°, самого теп­лого— от +17 до +22°. За год выпадает от 500 до 1000 мм осадков. Испарение составляет более 560, испа­ряемость— более 900 мм в год. Создается слабопромыв­ной (местами непромывной) водный режим почв и пород. Четко выделяются четыре времени года; для каждого характерно определенное сочетание тепла и влаги. В свя­зи с этим геохимические процессы и обусловленная ими миграция химических элементов имеют сезонную направ­ленность. В зимний период эти процессы почти прекра­щаются, поэтому миграция элементов в основном осуще­ствляется с атмосферными осадками, а также при тая­нии снега. Ранней весной тающий снег и лед приводят к активному механическому перемещению с водой элемен­тов и их соединений в ряду фаций. В это время заметно проявляется эрозия в элювиальных ландшафтах и акку­муляция в супераквальных и аквальных. В вегетацион­ный период (весна—лето—осень) постепенно нарастает положительная температура, достигая максимума летом, которая ускоряет геохимические и биохимические про­цессы. Активно включаются в работу микроорганизмы и выделяемые ими ферменты. Вода, насыщенная углекис­лым газом, растворяет минеральные соединения. Про­мывной водный режим выносит и перераспределяет эле­менты по профилю почвы и коры выветривания.

Кора выветривания имеет небольшую мощность и представлена различными по генезису и составу порода­ми преимущественно суглинистого и глинистого грануло­метрического состава. Преобладает группа гидрослюд, реже встречается монтмориллонит, примесь вермикули­та, хлорита и каолинита. Основу химического состава по­род составляют кремний и алюминий, поэтому кора вы­ветривания сиаллитная (табл. 9).

Наиболее выщелочены осадочные и переотложные рыхлые породы на лессовидном, аллювиалы-ю-делюви-альном суглинке. Для этих пород характерна аккумуля­ция оксида кремния при относительном выносе других элементов, отношение Si0₂ : R₂O₃>8,0. Карбонатная гли­на, элювий гранита и базальта независимо от географи­ческого положения содержат больше полуторных окис­лов, а соотношение Si0₂ : R2O3 находится в пределах 2—6. Содержание других элементов определяется исход­ным составом породы и степенью ее растворимости. Пе­ренос элементов в пределах коры выветривания зависит от увлажнения. Например, в Карпатах и на Дальнем Во­стоке осадочные породы одинакового гранулометрическо­го состава промываются на большую глубину, чем на Среднерусской равнине. В верхней части коры выветри-

вания реакция слабокислая, близкая к нейтральной, глубже — слабощелочная.

Почвы в ландшафтах лиственных лесов суббореаль­ного пояса представлены следующими основными типа­ми: в элювиальных ландшафтах — серыми лесными под чубравами и бурыми лесными под буковыми лесами; в супераквальных ландшафтах — серыми и бурыми лес­ными заболоченными.

В пределах СССР серые лесные почвы приурочены к равнинному рельефу с лессовидными суглинками и гли-мами. Промывной режим способствует выщелачиванию коллоидной и илистой фракции, а также солей и элемен­тов в ионной форме. Вследствие этого под перегнойным горизонтом остается оксид кремния в виде белесой при­сыпки, что свидетельствует об оподзоливании. Реакция слабокислая, вглубь по профилю близкая к нейтральной. Г. илистых фракциях серой лесной почвы встречаются монтмориллонит и гидрослюда в различном сочетании. В небольшом количестве присутствует гиббсит и гетит. В почве, развитой на граните, встречаются минералы каолинитовой группы. Содержание гумуса в почве изме­няется от 2,5 до 8,0%, в его составе преобладают фуль-вокислоты, вглубь по профилю возможно увеличение ко­личества гуминовых кислот. Несмотря на общую тенден­цию к выносу химических элементов вглубь по профилю, в перегнойном горизонте происходит аккумуляция мно­гих элементов, входящих в состав гумуса в различной форме: S, Р, Са, К, Mg, Мп, В, Со, Zn, Ni, Pb. Серые лес­ные почвы обладают относительно хорошим естествен­ным плодородием, однако при сельскохозяйственном ис­пользовании необходимо вносить минеральные и органи­ческие удобрения, проводить известкование.

Бурые лесные почвы на территории СССР приуроче­ны преимущественно к горным районам. Здесь выпадает до 800 мм осадков в год, поэтому хорошо выражен про­мывной водный режим. Почвообразующей породой явля­ются суглинки и глины, различные по происхождению и составу. В почве присутствует монтмориллонит, гидро­слюда, а на изверженных породах каолинит, гетит, гиб­бсит, аморфные вещества, кварц. Первичные минералы подвергаются интенсивному разрушению, образуются железисто-глинистые продукты выветривания, передви­жение ила происходит вглубь по профилю. Реакция поч­вы кислая, реже слабокислая, с глубиной кислотность уменьшается. В процессе почвообразования вымывание характерно для легко подвижных и подвижных элемен­тов, в то время как основные окислы распределены рав­номерно. Аккумулируются аморфные и органо-минераль-ные формы железа и алюминия, что создает предпосыл­ки для формирования ферросиаллитного состава почвы. В гумусовом горизонте аккумулируются марганец, медь, кобальт, цинк, в иллювиальном — марганец и молибден.

В процессе разложения — минерализации органиче­ского вещества активное участие принимают микроорга­низмы, содержание которых достигает 19 млн/г почвы; среди них преобладает грибная микрофлора. В результа­те образуется высокодисперсный гумус, связанный с оже-лезненной глиной. Содержание гумуса колеблется от 4 до 15%, в его составе преобладают фульвокислоты. Гумино-вые кислоты связаны преимущественно с подвижными формами полуторных окислов, емкость поглощения их высокая (332 мг-экв. на 100 г абсолютно сухого беззоль­ного вещества). Бурые лесные почвы слабо обеспечены легко гидролизуемым азотом и доступным для растений фосфором.

Воды. Почвенно-грунтовые и речные воды имеют Iидрокарбонатно-кальциевый состав, пресные по мине­рализации (0,3—0,4 г/л), реакция слабощелочная. С на­емным стоком выносится около 2,5—3,5 ц/га солей, с атмосферными осадками ежегодно поступает в ланд­шафт около 1 ц/га солей (А. И. Перельман, 1975). Гидро­химический режим имеет свои особенности. Более высо­кая концентрация элементов в водах бывает зимой и ле­том в период межени, малая — в весенний или летний наводок. Содержание органического вещества в воде в период вегетации большее, в паводок — максимальное. Грунтовые воды имеют более высокую минерализацию, чем поверхностные.

Растительность. Биологический круговорот в лист-пенном лесу зависит от географического положения, воз­раста и типа леса. Биомасса березняка травяного 40-лет-пего возраста составляет 2499 ц/га, бучины 120-летнего нозраста—3700, дубравы 220-летнего возраста—5038 ц/га. В структуре биомассы разных сообществ лиственного леса имеется много общего: на долю зеленой части при­ходится 1 —1,5%, многолетней надземной части — 73—81, корней—17—26%. Максимальный прирост у бучины 130 ц/га, в дубраве он в два раза ниже — 65 ц/га, берез­няк занимает промежуточное положение—111 ц/га. I* дубраве преобладает прирост зеленой части, в берез­няке— многолетней надземной части, в бучине — одина­ковый прирост зеленой и многолетней надземной части. Отношение lg П : lgB = 0,58—0,59. Опад по величине бли­зок приросту, но всегда его меньше и составляет 1—2% от биомассы. На зеленую часть в опаде приходится 56— 63%, на многолетнюю надземную часть — 23—30, на кор­невую систему — 7—21%. Истинный прирост наиболее высок в молодых древесных сообществах.

Преобразование органического вещества, как и во всех биогенных ландшафтах, осуществляется с участием почвенных животных, включая простейшие, и микроорга­низмов. В дубраве биомасса животных достигает следу­ющих величин: растительноядные млекопитающие (ко­пытные и грызуны) —2,2 кг/га, хищники —0,1, птицы— 0,2, в целом —2,5 кг/га сухого вещества. Млекопитающие потребляют 327 кг/га растительной массы. Часть ее ис­пользуется для роста и развития организма, часть воз­вращается в почву в виде экскрементов. Почвенная фау­на, представленная сапрофагами, достигает биомассы 1 т/га. Она обладает избирательной способностью по от­ношению к пище: быстрее используются опавшие листья ясеня, вяза, липы медленнее — клена и граба, неохотно потребляются листья дуба и бука.

Химические элементы вовлекаются в биологический круговорот соответственно биомассе растительных сооб­ществ и ее структуре. Зольных элементов в биомассе от 16,6 ц/га в березняке до 63,9 в дубраве; азота больше потребляется бучиной. Большая часть химических эле­ментов концентрируется в многолетней надземной части (59—68%), меньше в корнях (26—34) и листьях (3— 8%). Таким образом, в лиственных лесах элементы рас­пределяются по базипетальному типу. С приростом бучи-ыа больше потребляет, а с опадом больше возвращает элементов, чем березняк и дубрава. Лиственными леса­ми суббореального пояса с истинным приростом ежегод­но отчуждается из почвы 0,6—1,4 ц/га химических эле­ментов.

Основная часть возвращаемых элементов приходится на зеленую массу опада — 72—87%. Азот в опаде состав­ляет 0,9—1,3, зольные элементы— 1,23—2,70 ц/га, или 2—3%. Величина подстилки зависит от гидротермических условий, скорости минерализации опада, например, в бе­резняке травяном (Восточная Европа) подстилка состав­ляет 338, а в бучине (Центральная Европа) — 120 ц/га. Интенсивность биологического круговорота в лиственных лесах 3—4, т. е. ниже, чем во влажных тропических лесах. Геохимические ряды потребления и возврата химических элементов в каждом типе лиственного леса довольно близки, например для бучины ряд потребления

N>Ca>K>Si, А1>Р, Mg, Fe, Мп, S>Na, CI;

ряд возврата

Ca>N>Si>K>Al, Mg, Р, Fe>S, Mn>Na, CI.

На азот в составе зольных элементов в ежегодном воз­врате приходится 19—40%, на кальций — 37—54, крем­ний — 6—23, алюминий и железо — 2—13, хлор — 0,5%.

В среднем биологический круговорот в ландшафтах лиственных лесов суббореального пояса среднепродук-тивный, среднезольный, тип химизма растений — азотно-

кальциевый..Поскольку в составе золы содержание каль­ция и магния высокое, то при минерализации органики эти элементы в значительной степени нейтрализуют кис­лые соединения, поэтому реакция среды слабокислая.

Практические аспекты геохимии ландшафта. При сельскохозяйственном использовании ландшафтов лист­венных лесов суббореального пояса происходит отчуж­дение элементов с урожаем. Особенно велик вынос азо­та, фосфора и калия, а также микроэлементов. Поддер­жание оптимального уровня концентрации питательных веществ и реакции среды в почве достигается внесением минеральных, органических удобрений и извести, дозы которых определяются потребностью тех или иных куль­тур в элементах питания. Необходимо также проводить мероприятия, направленные на уменьшение атмосферной п водной миграции элементов и соединений в почвах (борьба с эрозией, выщелачиванием).

С точки зрения здравоохранения ландшафты листвен­ных лесов относятся к сравнительно благополучным по концентрации химических элементов. К настоящему вре­мени известно два субрегиона с избытком кремния и мар­ганца: в нижнем течении Амура в питьевых водах окру­жающих ландшафтов наблюдается избыток кремния (12 мг/л при верхнем пороге ПДК 2,5 мг/jt); в районе Чиатуро-Сачхерского марганцевого месторождения на Г>ерхне-Имеретинской возвышенности в Западной Грузии В ландшафтах отмечен избыток марганца.

В биогеохимической Чиатуро-Сачхерской эндемии^-со­держание марганца в почвах от 2000 до 120 000 мг/кг, в растениях — до 7000, т. е. в 3—46 раз выше среднего, принятого за фон (110 — 150 мг/кг); в речных водах со­держание марганца достигает 0,25—0,50 мг/л. Повышен­ные концентрации марганца в природной среде, пре­сыщающие пороговые, приводят к частичному или пол-пому нарушению функций живых организмов. Это отра­жается на снижении роста растений, изменении окраски (хсмоморфоз) венчика у многих из них (у мальвы с ли­ловой на белую с сиреневыми прожилками; у ежевики от белой до бледно-розовой); появляются ожоги и хлороз у растений; некоторые виды растений и животных исчеза­ют (моллюски, злаки и др.). В суточных рационах пита­ния человека содержание марганца колеблется от 35,75 м.о 41,27 мг (суточная потребность 5—10 мг). Вследствие повышенного содержания марганца отмечены увеличе-

Ландшафты хвойных лесов бореального пояса про­стираются широкой сплошной полосой в северном полу­шарии — в Евразии и Северной Америке. На их долю среди площади лесов поверхности Земли приходится бо­лее одной трети. В южном полушарии они занимают не­значительную площадь в Южной Америке, Африке, Ав­стралии и Океании.

Гидротермические условия весьма контрастны. Сред­няя температура января колеблется от —10 до —40, са­мого теплого месяца — от +13 до +19°. Годовое количе­ство осадков изменяется в значительных пределах от 250 до 750 мм при испарении 350—500 и испаряемости 400—700 мм в год. Соотношение осадков и испарения указывает на господство промывного водного режима, за исключением отдельных внутриконтинентальных рай­онов Восточной Сибири, где складывается периодически промывной водный режим. Значительная часть площади хвойных лесов Евразии и Северной Америки находится в зоне вечной мерзлоты, где формируются специфические особенности миграции и концентрации элементов. Недо­статок тепла летом отрицательно влияет на развитие микроорганизмов, поэтому задерживается разложение хвои, происходит накопление лесной подстилки. По этой же причине снижается активность геохимических про­цессов. Замедленный метаболизм удлиняет продолжи­тельность жизни древесных пород: ель европейская в ландшафтах средней и южной тайги живет до 200, а на границе с тундрой — до 400 лет.

Кора выветривания в ландшафтах хвойных лесов бореального пояса маломощная, представлена элювием (изверженные и метаморфические породы), неоэлювием (ледниковые отложения, аллювий), параэлювием (мор­ские отложения). Минералогический и химический со­став пород разнообразен. Минералы метаморфических

железистые силикаты. Осадочные породы представлены кварцем, глинистыми минералами, гидроксидом железа, карбонатами.

Для коры выветривания и почв ландшафтов хвойных лесов бореального пояса характерно присутствие следу ющих вторичных минералов: кремнезема, оксидов и гид роксидов железа (гидрогетит, аморфная окись железа в виде ржаво-охристо-бурых пятен, полос, конкреций), сво бодного глинозема (подвижный золь гидроксида алюми ния, который коагулирует с образованием гиббсита), ок сидов и гидроксидов марганца, фосфатов железа (вивиа нит и др.), карбонатов (кальцит). В супераквальных ландшафтах образуются сидерит и родохрозит, силикаты (гидрослюда, меньше монтмориллонит, каолинит, ферри-галлуазит). Способность к метасоматическому замеще нию выражена у минералов группы гидроксидов железа, марганца (В. В. Добровольский, 1962).

В условиях промывного водного режима в коллоид ной форме мигрируют высокодисперсные вторичные ми нералы с ионами химических элементов, сорбированными па поверхности коллоидных частиц. При осаждении тон кодисперсных частиц базальная (основная) плоскость их ориентируется параллельно стенкам пор или трещин. Образуются глинистые пленки (плазма), которые хоро шо заметны в микроскоп. Соединения кремния, несмот ря па их низкую растворимость в ландшафтах хвойных лесов, переходят в раствор и мигрируют интенсивнее, чем соединения алюминия, железа, титана. Этому спо-СПОобствуют агрессивные органические кислоты и силикат ные бактерии. С водой мигрируют ортокремниевая и метакремниевая кислоты, а также ионной и молекулярной формах коллоидные частицы гидроксида кремния, суспензия аморфных гелей Концентрация соединений кремнезема в водах иногда достигает 10 мг/л и более.

Соединения железа и марганца мигрируют в виде комплексных соединений с органическим веществом, фосфором и другими элементами. Образуются также ок-сиды и гидроксиды разной степени гидратированности. Индикатором выпадения гидроксидов железа из раство­ра является «маслянистая» пленка на поверхности водо-ёма. Состав таких пленок сложный: двух- и трехвалент ное железо, кальций, органическое вещество. В суперак-