CC BY
49
УДК: 911.2
Д.В. Черных, канд. географ. наук, доц., с.н.с. ИВЭП СО РАН, Барнаул, E-mail: cher@iwep.asu.ru ЦИКЛЫ И СЕРИИ РАЗВИТИЯ ГЕОСИСТЕМ (НА ПРИМЕРЕ СТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ)
В конкретных географических условиях морфологическая структура функционирование и динамика ландшафтов подчиняются фоновым по отношению к самим ландшафтам параметрам, которые через пространственно-временное взаимодействие и ландшафтное соседство организуют циклы и серии развития геосистем. В пределах степной зоны юга Западной Сибири выделено 8 основных циклов.
Ключевые слова: цикл, серия, геосистема, степная зона.
Известно, что одним из важнейших критериев выделения растительных, почвенных и ландшафтных зон является характеристика собственно зональных (плакорных) местоположений. Среди неотъемлемых их свойств называются следующие: грунтовые воды здесь не принимают участия в питании растительности и в почвообразовательных процессах; отсутствует смывание и намывание почвенных частиц; грунт характеризуется суглинистым составом и средней влагоемкостью и др. С.В. Осипов [1], рассмотрев основные характеристики плакоров, приводимые различными авторами, констатирует, что, начиная с работ Г.Н. Высоцкого, достаточно четко прослеживается двойственность понятия «плакор». С одной стороны, это элемент рельефа, с другой - определенные условия, в которых формируются зональные растительность и почва.
Считается, что зональная растительность обычно преобладает над незональной [2-3]. В то же время анализ ландшафтной структуры степной зоны юга Западной Сибири показывает, что с данным высказыванием не всегда можно согласиться.
Степная зона в данной работе нами понимается достаточно широко. Она включает в себя степь и лесостепь Западно-Сибирской равнины, а также горные сооружения Русского Алтая, зонально расположенные в этой зоне.
На рассматриваемой территории площади геосистем, характеристики которых близки плакорным, уступают геосистемам с «неплакорными» свойствами. Так, большинство равнинных ландшафтов в той или иной степени несут черты современного или палеогидроморфизма [4]. В горах в пределах степного высотного пояса наряду с гидроморфным на свойствах степных геосистем сказывается влияние криоморфного, литоморфного, котловинного и экспозиционного факторов. Другими словами, в конкретных географических условиях морфологическая структура функционирование и динамика ландшафтов подчиняются фоновым по отношению к ним параметрам. Последние через пространственно-временное взаимодействие и ландшафтное соседство организуют циклы и серии развития геосистем [5-8], которые уверенно выявляются при ландшафтном картографировании. Таким образом, под циклом развития мы понимаем совокупность пространственно-временных смен состояний геосистем, протекающих на фоне гипертрофированного влияния одного или нескольких факторов. Под серией понимается вариант цикла, обусловленный спецификой местных географических условий. Циклы и серии развития геосистем в значительной степени предопределены генетически и, запечатлены в структурных элементах и свойствах компонентов геосистем.
В пределах степной зоны юга Западной Сибири выделено 8 основных циклов развития геосистем. Часть из них разбиваются на серии.
1). Зонально-водораздельный цикл отражает крупные объединения водораздельных местоположений зонального ряда. Для него характерно доминирование зональных черт со значительной долей участия плакорных и плакорообразных местоположений. К этому циклу мы относим и ландшафты пологих склонов увалов, так как в данных условиях процессы денудации не затушевывают зональных черт.
2). Древне-ложбинный псаммофитный цикл объединяет ландшафты ложбин древнего стока, сложенные перевеянными песками касмалинской свиты. На юге Западной Сибири он занимает существенное место в структуре ландшафтов. Особенности литологии предопределяют расположение
здесь сосновых боров. В рамках этого цикла проявляются зональные различия (главным образом, в смене типов леса и в видах-индикаторах зональности [9].
3). Гало-гидроморфный цикл представляет собой совокупность стадий развития геосистем от аквальных до авто-морфных. Объединение галоморфного и гидроморфного факторов обусловлено их тесной взаимосвязью в степных условиях. В частности, развитие засоления связано, главным образом, с процессом голоценовой деградации озер и изменением в результате антропогенной деятельности гидрологического режима рек и ручьев. Для данного цикла характерны три серии: а) постозерная гидроморфно-солончаково-солонцовая; б) современно-долинная; в) современной органогенной аккумуляции.
4). Литоморфный цикл. В горах подавляющее большинство ландшафтов испытывает влияние литоморфного фактора. Однако здесь на ландшафтные характеристики, как правило, оказывает гипертрофированное влияние какое-то дополнительное условие, которое и является организующим. Собственно же литоморфный фактор наиболее характерно представлен в предгорьях и реже в низкогорьях, где чередуются местности со значительной мощностью мелкоземистой толщи и литоморфные местности. Разделение цикла на серии весьма проблематично, ввиду того, что пестрота геологического строения обуславливает неодинаковый эффект влияния литоморфности. Тем не менее, можно выделить следующие серии: а) литогенно-степоидную (объединяет геосистемы с остепненными ценозами вне пределов степного высотного пояса, как правило, распространенные по карбонатным породам); б) гранитоидную (включает совокупность геосистем на гранитах и близких по составу породах в пределах горностепного высотного пояса, с которыми связано проникновение лесных ценоэлементов).
5). Экспозиционный цикл континентальных горных условий. Широко распространен в горах Южной Сибири. В его пределах выделяются две серии: а) лесостепная, для которой характерно постоянное взаимопроникновение лесных видов в степные фитоценозы и наоборот, а также отсутствие или минимум таежных и пустынно-степных видов [10]; б) перистепная, распространенная в наиболее континентальных частях гор.
6). Криоксероморфный цикл крайне континентальных высокогорных условий представлен в тех частях гор, где из-за незначительного количества осадков лес как поясное явление выпадает, и степи непосредственно контактируют с высокогорными тундрами и лугами [11].
7). Котловинный цикл достаточно широко распространен в пределах возрожденных складчато-глыбовых гор. Замкнутые внутригорные котловины характеризуются более сухим и континентальным климатом и более аридным характером высотно-поясного спектра, чем окружающие горные хребты. Влияние котловинного эффекта тем интенсивнее, чем больше разность высот между днищем котловины и окружающими гребнями гор. Цикл включает две серии: а) дренированную (представленную на денудационных останцах внутри котловин, пролювиальных, моренных и флювиогляциальных отложениях); б) недренированную (характерную для частей котловин озерно-аллювиального генезиса).
8). Горно-долинный эрозионно-аккумулятивный цикл характерен для магистральных речных долин, пересекающих горно-степной и лесостепной высотные пояса. Так как по до-
линам осуществляется связь между разноудаленными территориями, то долинные ландшафты часто являются проводниками в пределы степей бореальных или наоборот аридных элементов.
Каждый из обозначенных циклов развития геосистем встречается в строго определенных условиях степной зоны Западной Сибири. С этой точки зрения были проанализированы авторские ландшафтные карты пяти ключевых участков, расположенных на юге Западно-Сибирской равнины и в пределах Алтайской горной области: бассейна р. Алей, бассейна
р. Барнаулка, Курьинского административного района Алтайского края, Онгудайского административного района Республики Алтай, Курайской внутригорной котловины и ее горного обрамления (рис. 1; табл. 1). Карты выполнены на единой методической основе, в масштабах 1: 100 000 и 1: 200 000. Основными картографируемыми единицами являются ландшафтные местности, рассматриваемые как наиболее крупные морфологические части ландшафтов, объединенные в био-климатические и геолого-геоморфологические группы.
Распространение циклов развития геосистем в пределах ключевых участков
Таблица 1
Циклы Бассейны Районы Курайская котловина
Барнаулки Алея Курьинский Онгудайский
км2 % км2 % км2 % км2 % км2 %
Зонально-водораздельный 2394,0 41,4 11293,7 58,6 1619,3 65,7 - - - -
Древне-ложбинный псаммофитный 1893,6 32,7 371,1 1,9 - - - - - -
Гало-гидроморфный 1499,5 25,9 5912,3 30,8 140,5 6,0 - - - -
Литоморфный - - 931,8 4,8 244,7 9,9 - - - -
Экспозиционный континентальных горных условий 12,9 0,1 33,2 1,3 1427,0 12,2 232,5 7,6
Криоксероморфный крайне континентальных высокогорных условий 487,9 15,9
Котловинный - - - - - - - - 724,9 23,5
Горно-долинный эрозионно-аккумулятивный 95,3 3,8 635,3 5,4 125,6 4,1
1____| модельные участки
-----внешняя граница гор
..... внешняя граница предгорий
200 0 200 км
Рис. 1. Ключевые участки: 1 - бассейн р. Барнаулка; 2 - бассейн р. Алей; 3 - Курьинский район; 4 - Онгудайский район; 5
Курайская котловина
Бассейн р. Барнаулка целиком расположен в равнинной части. В целом региональные природные условия его определяются неоднородностью геолого-геоморфологической основы в поперечном сечении и сменой зональных условий в продольном направлении. Ложбина древнего стока и разделяемые ею поверхности увалов являются основными структурными и базовыми ландшафтными подразделениями. Значительная протяженность бассейна в меридиональном направлении определяет его зональную неоднородность, которая связана с последовательным изменением климатических характеристик, главным образом, при движении от верховьев бассейна к низовьям. В пределах бассейна выделяются три цикла: зонально-водораздельный, древне-ложбинный псам-мофитный и гало-гидроморфный. Все они в разной степени несут зональные черты и встречаются во всех структурнофункциональных группах ландшафтов долинно-речной и водораздельной подсистем бассейна. Однако каждый из них доминирует в соответствующей группе: зонально-водораздельный (на увалах), древне-ложбинный псаммофитный (в ложбине древнего стока), гало-гидроморфный (на низких террасах ложбины) [5].
Бассейн р. Алей расположен в пределах двух физикогеографических стран - Западно-Сибирской равнинной и Ал-тае-Саянской горной. Равнинная часть бассейна р. Алей пересекает четыре подзоны (в направлении от низовьев к верховьям): южную лесостепь, умеренно-засушливую степь, засушливую степь и сухую степь. Верховья бассейна располагаются в засушливостепных и умеренно-засушливостепных предгорьях, степных, лесостепных и черневых низкогорьях. Подзональное деление горно-степных и горно-лесостепных ландшафтов не проводилось вследствие того, что в горах изменение показателей соотношения тепла и влаги происходит настолько быстро, что подзональные различия перестают быть индикаторными на уровне местностей. В ландшафтной структуре бассейна нашли отражение четыре цикла развития геосистем: зонально-водораздельный, древне-ложбинный
псаммофитный, гало-гидроморфный и литоморфный. При этом по сравнению с соседним бассейном Барнаулки в бассейне Алея существенно выше доля плакорных местностей, что обусловлено лучшими условиями дренажа. Зонально-во-драздельный цикл занимает здесь около 50 % площади. Несмотря на то, что долина среднего и нижнего Алея приурочена к ложбине древнего стока, древне-ложбинный псаммо-фитный цикл имеет крайне ограниченное распространение. Это связано с размывом песчаных отложений древней ложбины. В предгорьях и низкогорьях значительные площади занимает литоморфный цикл. В его пределах наиболее специфичны геосистемы приречного мелкосопочника.
Важнейшей особенностью, определившей специфику ландшафтной структуры Курьинского района, является положение его на границе Западно-Сибирской равнины и гор Алтая. Это приводит к тому, что в ландшафтной структуре находят отражение широтная зональность, высотная поясность и барьерно-предгорная зональность. Среди местных факторов ландшафтной дифференциации основными на территории района являются гидроморфный, литоморфный и солярноБиблиографический список
экспозиционный. Увеличение абсолютных высот при движении с севера на юг приводит к тому, что все местности образуют несколько высотно-ярусных групп. Из-за хорошего дренажа и мощной толщи покровных суглинков на подгорных равнинах наиболее широко распространены геосистемы зонально-водораздельного цикла.
Онгудайский административный район целиком расположен в пределах в пределах гор, а именно в границах Центральноалтайской физико-географической провинции. Зонально эта территория располагается в подзоне настоящих степей, однако основной закономерностью ландшафтной дифференциации является высотная поясность, осложняемая другими характерными для горных систем континентальных районов факторами: барьерным, гидроморфным и литоморф-ным, солярной экспозицией. Большая часть рассматриваемой территории - средневысотные хребты, интенсивно расчлененные современной эрозией. Степные и лесостепные ландшафты занимают около четверти площади района. Они распространены, главным образом, по долинам рек и склонам южной экспозиции. Представлено два цикла развития степных геосистем: экспозиционный континентальных горных условий и горно-долинный эрозионно-аккумулятивный. При этом первый представлен обеими сериями: и лесостепной и перистеп-ной.
Район Курайской котловины привлекателен тем, что расположен на стыке Центральноалтайской и Юго-Восточной Алтайской физико-географических провинций. В таких условиях в ландшафтах сочетаются черты, характерные для двух этих регионов. Причем по разным элементам рельефа влияние Алтае-Саянского (Центральный Алтай) и Монгольского (ЮгоВосточный Алтай) ядер типичности распространяется неодинаково: нижние высотные пояса в большей степени отражают сухие и континентальные условия Центральной Азии, верхние - характеризуются циклоническим режимом. В этой связи ранее этот район обозначен нами как региональный геоэкотон [12]. Представлено четыре цикла развития геосистем: экспозиционный континентальных горных условий, криоксеро-морфный крайне континентальных высокогорных условий, котловинный и горно-долинный эрозионно-аккумулятивный. Доминирующее положение занимает котловинный цикл и его дренированная серия.
Выводы
1. В пределах степной зоны Западной Сибири выделено 8 циклов развития геосистем.
2. В равнинной части (Приобское плато) примерно в равных соотношениях распространены геосистемы зонально-водораздельного, древне-ложбинного псаммофитного и гало-гидроморфного циклов.
3. Геосистемы зонально-водораздельного цикла значительно преобладают по площади лишь в предгорьях Алтая.
4. Распространение циклов в горах Алтая обусловлено провинциальными особенностями, с которыми связана структура высотной поясности.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 08-05-00093-а
1. Осипов, С.В. Понятия «плакор» и «зональное местообитание» и их использование при выявлении зональной растительности и зональных экосистем. - Известия РАН. Серия географ. - 2006. - № 2.
2. Алехин, В.В. Растительность СССР в ее основных зонах. Основы ботанической географии. - М.; Л., 1936.
3. Павлов, Н.В. Ботаническая география СССР. - Алма-Ата, 1948.
4. Николаев, В. А. Ландшафты азиатских степей. - М.: Изд-во МГУ, 1999.
5. Золотов, Д.В. Геосистемная организация бассейна р. Барнаулки / Д.В. Золотов, Д.В. Черных // География и прир. ресурсы. - 2005. - № 3.
6. Козин, В.В. Парагенетические комплексы и их динамика // Изв. ВГО. - 1977. - Т. 109. - Вып. 3.
7. Марьинских, Д.М. Ландшафтно-экологический анализ территории Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения: автореф. дис. ... канд. геогр. наук. Барнаул. - 2003.
8. Мильков, Ф.Н. Физическая география: учение о ландшафте и географическая зональность. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1986.
9. Золотов, Д. В. Ландшафтно-флористическое зонирование бассейнов рек и создание локальных систем ООПТ (на примере бассейна р. Барна-улка в Алтайском крае) // Особо охраняемые природные территории Алтайского края и сопредельных регионов, тактика сохранения видового разнообразия и генофонда. V региональная научно-практическая конференция. - Барнаул, 2002.
10. Шоба, В.А. Лесостепной флористический комплекс Горного Алтая // Геоботанические исследования в Западной и Средней Сибири. - Новосибирск: Наука, Сиб. отд-е, 1987.
11. Королюк, А.Ю. Криофитные степи гор юга Сибири / А.Ю. Королюк, Б.Б. Намзалов // Сибирский экологический журнал. - 1994. - Т. 1. - №
5.
12. Черных, Д.В. Ландшафтная структура Курайского регионального геоэкотона // Экологический анализ региона (теория, методы, практика): сб. науч. трудов. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.
Статья поступила в редакцию 10.03.10
УДК 502.6
Ю.В. Робертус, канд. геолого-минералог. наук, зав. лаб. ИВЭП СО РАН, г. Горно-Алтайск,
E-mail: ariecol@mail.gorny.ru; А.В. Пузанов, д-р биол. наук, зам. директора по НР ИВЭП СО РАН, г. Барнаул,
E-mail: puzanov@iwep.asu.ru; Р.В. Любимов, канд. геолого-минералог. наук, н.с. ИВЭП СО РАН, г. Горно-Алтайск,
E-mail: ariecol@mail.gorny.ru; И.А. Архипов канд. географ. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул,
E-mail: arhipov@iwep.asu.ru.
ЭКОГЕОХИМИЯ РТУТИ В ПРИРОДНЫХ СРЕДАХ И ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТАХ РАЙОНА АКТАШСКОГО ГМП (РЕСПУБЛИКА АЛТАЙ)
Рудные месторождения - это природные геохимические аномалии, которые представляют собой потенциальные и реальные источники токсичных элементов. Токсиканты проникают практически во все депонирующие и транспортирующие природные среды вследствие естественного разрушения рудных масс и в процессе освоения месторождений. Возникли и существуют сложные природно-техногенные экосистемы, негативное влияние которых до конца не оценено, в связи с этим оно является во многих случаях непредсказуемым.
Ключевые слова: ртутьсодержащие отходы, техногенные объекты, потоки рассеяния, миграция и геохимическая подвижность ртути, очаги загрязнения, природные среды.
Одно из старейших на Алтае Акташское горно-металлургическое предприятие (далее - АГМП) в 1940-1980-е годы отработало одноименное месторождение ртути, а в 90-е годы перешло на переработку ртутьсодержащих отходов (РСО) промышленных предприятий Сибирского региона. За длительный период проведения разведочно-эксплуатационных работ и металлургического передела (обжига) ртутных руд (РСО) на участке АГМП накопились большие объемы разнообразных ртутьсодержащих отходов (пустые и оруденелые породы, шлаки, шламы) и образовался очаг опасного тяжело-металльного загрязнения (ртуть, мышьяк, сурьма и др.) почв и сопряженных с ними депонирующих сред на площади 5 км2 [1].
В последние годы авторами при геоэкологическом изучении района АГМП уточнены параметры этого загрязнения, в частности, уровни присутствия ртути в природных средах и техногенных объектах, а также намечены особенности ее миграции и транслокации в окружающей среде [2-4].
Так, ввиду низкого содержания ртути (табл. 1) установлена второстепенная роль геологических образований района в формировании вышеотмеченного очага загрязнения. Имеющиеся высококонцентрированные ртутнорудные объекты (руды и околорудные породы) не образуют значительных по
интенсивности и размерам вторичных ореолов рассеяния [5], однако их присутствие в отвалах эксплуатационных штолен, как правило, приводит к формированию локальных наложенных ореолов ртути.
В техногенных объектах предприятия уровни присутствия ртути на 1-2 порядка выше, чем в геологических образованиях. Максимум ее концентраций проявлен в утилизируемых РСО, выбросах, сбросах и шламах металлозавода, в меньшей степени, в отвалах штолен и огарках (табл. 2).
Во всех природных средах в зоне влияния АГМП содержание ртути варьирует в очень широких пределах (до 3-х порядков). Степень загрязнения ею уменьшается в ряду: донные осадки транзитных водотоков, почвы, растения, снег, поверхностные воды, приземный воздух (табл. 3).
В результате обобщения данных по всем источникам ртутного загрязнения уточнены их объемы и масса находящейся в них ртути. Предварительно установлено, что в процессе многолетних выбросов и сбросов предприятия в окружающую среду поступило около 30 т ртути, а ее ориентировочная масса в отходах производства составляет 360-380 т (табл. 4). Эта суммарная масса равна потери при добыче-переделе руд (410 т).
Таблица 1
Содержание ртути (мг/кг) в геологических образованиях района АГМП
Параметры Рудовмещающие толщи Околорудные породы Ртутные руды Склоновые рыхлые отложения Подземные воды, мкг/дм3
Cmin < 0,01 11 1000 0,05 < 0,02
Стах 1,5 271 240000 13,0 0,06
Х 0,1 78 4000 0,35 0,03
Таблица 2
Уровни присутствия ртути (мг/кг) в техногенных объектах района АГМП_____________________________
Пара метры Выбросы завода, мг/м3 Сбросы завода, мг/дм3 Отходы обжига Рудный шлам Дорожные грунты РСО Отвалы штолен Штольне-вые воды, мг/дм3
Cmin - 0,26 25 15000 11 27 11 0,012
Стах - 13,90 7900 28000 36 99000 271 0,383
Х 6,3 - 160 25000 21 21900 78 0,200
Таблица 3
Пара- метры Почвенный воздух, мг/м3 Почва, мг/кг Растения, мг/кг* Снеговая вода**, мкг/дм3 Поверхностная вода, мкг/дм3 Донные осадки, мг/кг
n 35 132 74 6 25 12
Стіп < 1х10'6 0,22 0,04 0,08 < 0,01 1,6
