Тема 6. Многолетняя мерзлота и современное оледенение

Многолетняя мерзлота – это горные породы, цементом которых является лед. Она распространена на 10 млн.кв.км. - почти 60% площади России и почти 47% - бывшего СССР. Согласно точке зрения о сингенетичном происхождении многолетней мерзлоты, она имеет реликтовую природу, поскольку формировалась одновременно с толщами, в которых она проявляется. Диагенетичная гипотеза строится на признании современности многолетней мерзлоты, возникновение которой увязывается с сильным промерзанием верхней части земной коры под влиянием длительно сохраняющихся отрицательных среднегодовых температур воздуха и грунтов. По всей вероятности, в различных регионах имели место оба механизма.

Выделяется три зоны многолетней мерзлоты. Зона сплошной мерзлоты охватывает заполярную и приполярную часть Сибири. Ее южная граница протягивается от западного побережья Ямала к верховьям Вилюя, затем к устью Вилюя, в точке 60 градусов с.ш. 140 градусов в.д. достигает самого южного положения, откуда протягивается до Анадырского залива. Мощность мерзлого горизонта изменяется от нескольких десятков до первых сотен метров (в исключительных случаях до 1,5 км), температура на некоторой глубине составляет -10...-15 градусов. Зона мерзлоты с наличием “таликов”охватывает европейский северо- восток, среднюю часть Западной, Средней Сибири и Дальнего Востока. Мощность многолетнемерзлого слоя снижается до нескольких метров, а температура возрастает до –3...-10 градусов. Наконец, зона “островной” мерзлоты окаймляется южной границей, идущей в европейской России приблизительно по полярному кругу, на Урале и в Западной Сибири – по широте 62 – 60 градусов, по Енисею доходит до государственной границы России и лишь в Приамурье, Приморье и на юге Камчатки появляется вновь, отсекая эти регионы от ареала мерзлоты. Мощность многолетнемерзлого горизонта менее 3 – 5 м, а температура меняется от –3 до 3 градусов.

Многолетняя мерзлота – специфичный компонент ландшафта, тесно связанный с другими компонентами. Сама по себе она является частью литосферы, своеобразной горной породой. Под ее влиянием возникают многие формы криогенного рельефа, а в ряде регионов он играет ведущую роль. Выше уже подробно рассматривались связи многолетней мерзлоты с климатом и внутренними водами. Для северной и средней подзон тайги в Средней и Северо– Восточной Сибири характерны мерзлотно– таежные почвы, коренным образом отличающиеся от подзолов, считающихся “эталонным таежным” типом почв. Под влиянием мерзлоты более или менее сомкнутые хвойные леса уступили место лиственничным редколесьям из лиственницы Даурской и Каяндера. Животные регионов с многолетней мерзлотой имеют комплекс приспособлений к такому характеру поверхности (например, отказ от рытья нор). В конечном итоге под влиянием мерзлоты возникают специфичные ПТК (полигональные тундры, аласные ландшафты, криогенно- озерные ПТК, разновидности лиственничных редколесных ПТК и другие). Наконец, многолетняя мерзлота создает особые условия для хозяйственного освоения районов ее распространения.

Современное оледенение. По мнению ряда исследователей, уже в плейстоцене четко проявились провинциальные различия характера оледенения, связанные с климатическими причинами. Они заключались в закономерном значительном возрастании суровости и континентальности климата в восточном направлении. Соответственно в этом направлении снижалось влагосодержание тропосферы. Массы и объемы ледниковых щитов, мощность снежного покрова в восточных районах были минимальными. Поэтому происходило изменение соотношений между наземным оледенением, с одной стороны, и мерзлотными процессами и подземным оледенением, с другой. Эти закономерности сохранились и в настоящее время.

Подземное оледенение – процесс формирования льдов и совокупность форм их существования под земной поверхностью. К подземным льдам нередко относят и лед, цементирующий многолетнемерзлые породы. Но процессы формирования и существования ледяных тел все же очень специфичны, хотя и приурочены к районам распространения многолетней мерзлоты. Как и многолетняя мерзлота, подземные льды по своему происхождению могут быть сингенетичными (например, погребенный лед – первично наземный, позже перекрытый осадками) и эпигенетичный (миграционный, вторичный) – продукт кристаллизации воды и водяных паров в трещинах (жильный, полигонально– жильный, гидролакколиты, ледяные клинья), в пустотах и порах (пещерный лед). Основными районами распространения подземного льда являются Северо– Восток Сибири, заполярная часть Западной и Средней Сибири, Центральная Якутия, Забайкалье.

Наземное оледенение подразделяется на два типа. Покровное оледенение Арктики возникло вне зависимости от рельефа в связи с низким положением снеговой границы (не выше 1 км абс.выс.). Ледниковые щиты и покровы перекрывают все неровности рельефа и в своем размещении от рельефа не зависят. Поэтому их воздействие на рельеф приводит к сглаживанию поверхности. Общая площадь наземных покровных ледников – свыше 53 кв.км. – составляет почти 80% площади оледенения России. Ледники располагаются на островах Арктики, причем в восточном направлении степень оледенения заметно снижается, несмотря на возрастание суровости и континентальности климата. Она составляет на Земле Франца– Иосифа 80%, Новой Земле – 50%, Северной Земле и Бырранге – 33%, острове Врангеля – менее 1%. Причина кроется в снижении влагосодержания воздушных масс в восточном направлении.

Горное оледенение внеполярных районов тесно связано с рельефом. Высота снеговой границы возрастает от 1500 м на севере до 4,5 - 5 км на юге России. Области питания горных ледников лежат выше климатической снеговой границы; ниже располагается область абляции. Воздействие горных ледников на рельеф приводит к крайней степени расчленения поверхности и возникновению альпийских форм. Горные ледники имеются во всех климатических поясах. В субарктическом поясе они встречаются в Хибинах, Приполярном Урале, Путоране, Сунтар– Хаяте, Корякском нагорье; в умеренном поясе горы, охваченные ледниками – Тяньшань, Алтай, Саяны, Тувинское нагорье, Кодар, Камчатка, Большой Кавказ. Воздействие горных ледников на природу и хозяйство особенно велико.

Тема 7. Почвы.

Почвы (правильнее, почвенные тела) являются очень важным компонентом природы, “зеркалом ландшафта”, по В.В.Докучаеву. Б.Б.Полынов считал, что почва может существовать только в природных комплексах, “она с первых моментов своего образования является произведением ландшафта”. На почвы оказывают влияние литогенные (состав материнских пород, рельеф), гидроклиматогенные (климат, наземные, грунтовые воды) и биогенные (сообщества растений, животных, микроорганизмов) компоненты природы. В свою очередь, почва оказывает воздействие на все перечисленные компоненты. В связи с зонально– провинциальным (на равнинах) или высотнопоясным (в горах) распространением большинства этих компонентов географическое размещение почв подчиняется этим же закономерностям. Среди характеристик почв, подчиняющихся широтной зональности, особую роль играют следующие: типы материнских пород, состав и условия преобразования растительного опада, движение воды в почвенном профиле; кислая, нейтральная или щелочная реакция; структура, цвет и другие. По особенностям почвообразовательного процесса (генезиса почв) выделяются их зональные генетические типы. Одновременно по условиям увлажнения выделяются почвы автоморфного и гидроморфного рядов. В дальнейшем приводятся важнейшие характеристики зональных типов почв преимущественно автоморфного ряда.

Почвы равнин.Арктические почвы развиваются в условиях значительного недостатка тепла и влаги. Они приурочены к морозобойным трещинам, разделяющим полигоны. Почвенный профиль маломощный. Поверхностный горизонт мощностью 1 – 3 см состоит из торфа и небольшой примеси перегноя. Ниже до глубины 40 – 50 см располагается слабо дифференцированная на горизонты минеральная масса, подстилаемая многолетнемёрзлым слоем. Растительный опад незначителен, в нем преобладает опад лишайников и мхов, бедный зольными элементами. Оглеение незначительно или отсутствует, зато присутствуют минеральные выцветы на поверхности почв и каменистого субстрата.

Тундро- глеевые почвы также нередко связаны с полигональными образованиями. Формируются в условиях недостатка тепла и резкого избытка влаги, на многолетней мерзлоте. Почвы маломощные и слабогумусные. Растительный опад медленно преобразуется угнетенной микрофлорой до торфяной, реже – гумусовой стадии. В нем преобладают остатки лишайников и мхов, бедные зольными элементами. В восстановительных условиях, обусловленных избытком увлажнения, сильно проявляется оглеение, почва приобретает голубовато– серый, голубой или синий цвета.

Подзолы образуются в северо– и среднетаежной подзонах до бассейна Енисея на востоке в условиях умеренной теплообеспеченности и избытка увлажнения. Подзолы – наиболее типичные представители промывных почв с нисходящим движением вод в профиле. В растительном опаде преобладает хвоя, бедная зольными элементами (соединениями кремния, алюминия, кальция, железа, марганца и других). Образующийся при переработке опада гумус богат фульвокислотами, под влиянием которых возникает агрессивная кислая реакция почв. Под ее воздействием в верхней части профиля происходит разрушение минералов почвы. Возникают легкорастворимые соединения Fe, Mn, Al, Ca и др., с нисходящим током почвенных вод уносящиеся в в нижние горизонты почвенного профиля. Образуются наиболее характерные горизонты профиля подзолистых почв. Горизонт вымывания (элювиальный) обогащается труднорастворимыми оксидами кремния, приобретает белесую “зольную” окраску, что позволило назвать его подзолистым. Вынесенные из элювиального горизонта легкорастворимые соединения накапливаются на некоторой глубине, образуя горизонт вмывания (иллювиальный), имеющий бурую окраску. Деятельность почвообразующих микроорганизмов вследствие длительного промерзания зимой, переувлажнения и кислой реакции почв затруднена. Содержание гумуса невелико, почвы малоплодородны.

Дерново– подзолистые почвы – подтип подзолистых почв, характерный для южнотаежной подзоны и хвойно– широколиственных лесов. Выделяются элювиальный и иллювиальный горизонты, однако вычленяется верхний горизонт, пронизанный живыми и отмершими корнями, корневищами и побегами растений – лесная подстилка и дернина.

Мерзлотно– таежные почвы образуются под северной и средней тайгой восточнее Енисея. Смена подзолов на мерзлотно– таежные почвы – яркий пример провинциальных закономерностей географического размещения почв. Главный фактор формирования мерзлотно– таежных почв – это мерзлота. Несмотря на избыток увлажнения, промывной режим почв невозможен. Деятельность почвообразователей угнетена. Растительный опад состоит из лиственничной хвои, наземных органов лиственных кустарников и трав. Почвы маломощные, плохо дифференцированы на горизонты, которые вдобавок нарушены криотурбациями.

Серые лесные почвы образуются под широколиственными, мелколиственными лесами и лесными массивами лесостепей в условиях теплого лета и близкого к оптимальному увлажнения. В зависимости от режима осадков периоды господства нисходящего движения воды в почвенном профиле сменяются этапами восходящего движения. Растительный опад представлен листьями, в составе которых много зольных элементов. Соответственно в составе гумуса возрастает содержание гумидных кислот. Реакция почв меняется от кислой до близкой к нейтральной. На крайнем западе Восточно– Европейской равнины и юге Дальнего Востока в условиях повышенной “океанизации” климата серые почвы сменяются бурыми лесными почвами (буроземами) вследствие процессов оглинения. Это также иллюстрирует провинциальные закономерности распространения почв.

Черноземы формируются под многолетней травянистой растительностью безлесных пространств лесостепей и степей в условиях оптимального и недостаточного увлажнения. В степной зоне наблюдается восходящее движение воды в почвенном профиле – наблюдается выпотной тип почв. Растительный опад образуется за счет наземных и в большей степени подземных органов многолетних трав. Медленно разлагаясь, он превращается в особую разновидность подстилки – “степной войлок”, особенно богатый зольными элементами. В результате деятельности почвенных микроорганизмов образуется много (6 – 10%) гумуса, богатого устойчивыми гуминовыми кислотами. Соединяясь с кальцием, которым богаты материнские породы (суглинки, лессы), они скрепляют почву в прочные комочки, разделенные множеством пор (зернистая, комковатая, ореховатая структура), по которым к корням легко проникают вода и воздух.

Вынос легкорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, карбонатов) в верхние горизонты профиля приводит к возникновению солодей, солонцов или солончаков. В пределах луговых степей просходят противоположные процессы: в более или менее продолжительные периоды избыточного увлажнения почв начинается их промывка, что обусловливает появление оподзоленных и выщелоченных черноземов. В степной зоне распространены типичные, обыкновенные и южные черноземы. Черноземы выделяются особо высоким плодородием, чему способствуют богатство гумусом и его наиболее ценными компонентами, наличие благоприятной структуры, щелочная или нейтральная реакция, богатство важнейшими элементами (P, N, K, Ca) и микроэлементами (Mn, Cu, Co, Mo), благоприятные условия увлажнения и аэрирования корневой системы растений.

Каштановые почвы образуются в условиях жаркого лета и значительного дефицита увлажнения под разреженной злаково– полынной растительностью зоны полупустынь. Содержание гумуса в гумусовом горизонте заметно меньшее, чем в степях, поэтому верхняя часть профиля окрашена в каштановый цвет. Восходящее движение воды и ее испарение проявляются очень сильно. На глубинах 40 – 60 см возникает карбонатный, 120 – 150 см – гипсовый горизонты, сильны процессы засоления хлоридами. При усилении аридности климата под сильно разреженной полынно– солянковой растительностью развиваются бурые полупустынные почвы. Их профиль слабо дифференцирован на горизонты, снижено содержание гумуса, что обусловливает бурую окраску, возрастает щелочность реакции, возникают корочки и уплотненные горизонты.

Бурые и серо– бурые пустынные почвы возникают под сильно разреженной полынно-галофитной растительностью в условиях аридного климата и резкой смены жаркого лета достаточно суровой зимой (пустыни умеренного пояса). В разной степени выражено чередование светло– серых и бурых горизонтов, как правило, уплотненных и обогащенных кабонатами, сульфатами и хлоридами.

Сероземы являются наиболее распространенным типом почв субтропических пустынь. Они развиваются на лессовых предгорных равнинах под эфемерно– эфемероидной растительностью в условиях круглогодичного господства положительных среднемесячных температур. Условия увлажнения при общей аридности резко меняются по сезонам (средиземноморский режим осадков). По мнению ряда исследователей, слабая дифференциация профиля на горизонты во многом обусловлена деятельностью человека. Довольно высокое содержание гумуса и карбонатов при внесении удобрений делает эти почвы плодородными.

Почвы горных областей образуются в условиях резкорасчлененного рельефа и отличаются некоторыми особенностями механического состава (щебнистость), строения профиля и другими. Обычно они представляют аналоги равнинных типов (горно– тундровые, горно– таежные и др.), однако иногда равнинных аналогов не существует (горно– луговые, псевдоподзолистые горнотаежные и др.).

Тема 8. Растительность.