CC BY
104
Изучение состояния почв города Ставрополя на основе ландшафтно-функционального зонирования
Дегтярева ТВ.
к. г н, доцент кафедры физической географии, г Ставрополь
В последние годы сочетание системной методологии геохимии ландшафтов и индикационно-оценочных подходов геохимии окружающей среды привело к становлению нового научного направления — экогеохи-мии городских ландшафтов. Во многих городах России и за рубежом выполнены эколого-геохимические оценки их состояния, проведено картографирование распределения отдельных загрязнителей, выявлены приоритетные техногенные источники загрязнения и поллютанты [1]. Как отмечает Е.П.Янин [2], к настоящему времени основные методические принципы и общая технология эколого-геохимических исследований городов (в первую очередь, прикладных) разработаны достаточно детально. В значительной степени они основаны на изучении геохимических аномалий в различных компонентах городского ландшафта. Контрастность и пространственное положение этих аномалий зависит от сочетания функциональной структуры города, определяющей характер и уровень техногенного воздействия на среду, и ландшафтно-геохимических условий, дифференцирующих это воздействие. В ряде работ функциональное зонирование используется для геохимического картографирования городских территорий. Иногда для городов в качестве ландшафтной карты принимается карта-схема функциональных зон, отражающая структуру городского ландшафта [3]. Однако более обосновано картографирование на основе учета как природных, так и антропогенных факторов дифференциации городской среды. Согласно такому подходу, основным объектом картографирования служат ландшафтно-функциональные комплексы, представляющие собой сочетание функциональной и ландшафтной структур города [1]. Этот подход использован при выделении городского ландшафта Ставрополя.
В основу картографирования территории Ставрополя легла ландшафтно-функциональная карта, которая дает возможность рассмотреть причины пространственной геохимической дифференциации городской среды, т.к. выявляет роль и техногенной, и природной составляющих и их соотношение при формировании геохимических аномалий. Ландшафтно-функциональные комплексы имеют определенный уровень саморегуляции геохимических процессов и «очищения» от продуктов техногенеза и характеризуются определенными типами геохимической среды.
Город Ставрополь располагается в пределах Верхнеегорлыкского ландшафта типичных лесостепей [4], который занимает наиболее приподнятые участки Ставропольской возвышенности с абсолютными отметками от 350 до 600 м. При создании ландшафтно-функциональной карты города Ставрополя выделялись морфологические единицы Верхнеегорлыкского ландшафта в ранге местностей, простых и сложных урочищ. На тер-
ритории города Ставрополя выделены следующие местности: плакоры и склоны структурно-денудационных плато, пластовые эрозионно-денуда-ционные равнины и речные долины. Техногенные структуры городского ландшафта наложены на основные мезоформы рельефа и, приуроченные к той или иной функциональной зоне, определяют количественные параметры техногенного загрязнения. На территории Ставрополя выделяются компоненты функциональной структуры города: исторический центр города, промышленная, селитебная многоэтажная, селитебная коттеджная, дачная, лесопарковая.
Планомерные экогеохимические исследования города Ставрополя были начаты в 1989 — 1991 гг. Центральной геологосъемочной экспедицией ГГП (ЦГСЭ) «Севкавгеология» [5]. Были проведены полевые и лабораторные экогеохимические исследования в пределах г.Ставрополя в м-бе 1 : 50000. Уровни загрязнения городской территории дали возможность авторам говорить об экологически — конфликтной ситуации в Ставрополе, был дан прогноз накопления негативного воздействия на среду.
На кафедре физической географии Ставропольского государственного университета с 1999 г. проводится геохимическое опробование почв города Ставрополя по общепринятой методике на основе предварительного ландшафтно-функционального зонирования территории города. В первый полевой период было отобрано более 300 почвенных и 50 растительных образцов на определение содержания наиболее распространенных ТМ: марганца, меди, цинка, кобальта, свинца, хрома, никеля, кадмия. Валовые содержания ТМ определялись атомно-адсорбционным методом в аналитической лаборатории Государственного центра агрохимической службы «Ставропольский».
Изучение естественного распределения ТМ в природных почвах проводилось в пределах однородного в ландшафтно-геохимическом отношении участка, условно не затронутого техногенезом. Таким эталонным фоновым участком была выбрана территория природно-археологического музея-заповедника «Татарское городище». На данной территории был проведен отбор почвенных образцов с целью получения детальной информации о региональном педогеохимическом природном фоне. Фоновые почвы исследуемого района характеризуются повышенным валовым содержанием относительно кларков литосферы никеля (КК=1,1), кадмия (КК=3,0). Ниже кларка содержание марганца (КР=5,0), хрома (КР=3,3), свинца (КР=1,6). Содержание кобальта, меди, цинка близко к кларку.
Анализ моноэлементных карт загрязнения верхнего горизонта почв (0 — 10 см) города Ставрополя в 1989 гг. и результаты геохимического исследования в 2009 г. позволяют определить некоторые тенденции процессов амовосстановления городской среды. Формирование аномалий ТМ в гумусовом горизонте почв зависит от особенностей субстрата и ландшафтного строения территории. Эта зависимость хорошо заметна на территории Ставрополя, где моноэлементные аномалии вытянуты по направлению общего сноса и в пределах эрозионно-денудационных равнин
Науки о земле
формируются полиэлементные аномалии высокой интенсивности.
За период 1989 — 2009 гг. произошло снижение индекса загрязнения ТМ в техногенных аномалиях (табл. 1).
Таблица 1. Коэффициент уменьшения индекса загрязненности п ПДК в почвах города Ставрополя за период 1989-2009гг.
Функциональные зоны Типы местностей
Структурно-денудационные плато Склоны Эрозионно-денудационные равнины Речные долины
цинк свинец цинк свинец цинк свинец цинк свинец
Лесопарковая 4,0 10,0 6,0 2,0 1,5 5,0 5,0 2,0
Промышленная 10,0 10,0 8,0 5,0 0,0 0,0 2,5 —
Многоэтажная 3,0 2,0 3,0 3,0 4,0 2,0 3,5 —
Коттеджная 4,0 — 6,0 4,0 4,0 3,0 2,0 3,0
Дачная 8,0 6,0 6,0 6,0 6,0 5,0 6,0 2,0
Очищение верхнего почвенного горизонта автономных местоположений протекает более интенсивно, что вероятно связано с латеральным перераспределением поллютантов. Так, если снижение содержания цинка в промышленной зоне структурно-денудационного плато за анализируемый период произошло в 10 раз, то снижение концентрации цинка в промышленной зоне эрозионно-денудационных равнин фактически не произошло. Недостаток материала исключает возможность прослеживания миграции тяжелых металлов по почвенным горизонтам вплоть до подпочвенных вод.
Изменения в концентрациях ТМ многоэтажных селитебных зонах менее контрастны, чем в коттеджных. Вероятно, потенциал самоочищения почв частных застроек выше, чем в районах многоэтажек, обладающих выраженными контрастными механическими барьерами.
Геохимическое опробование, проводимое в 2009 гг. отмечает превышение ПДК по свинцу и цинку более чем в 50 % случаев (выбросы автотранспорта). Для остальных ТМ фиксируются лишь единичные случаи превышения ПДК. Это может свидетельствовать о высокой подвижности токсикантов в городских черноземных почвах и их выносе из верхних почвенных горизонтов.
Временная динамика изменения содержания ТМ в гумусовом горизонте почв города Ставрополя показывает, что в целом территория города, его рельеф, климат, наличие водоупорных пластов глин способствуют выносу загрязняющих веществ за пределы городской территории. В тоже время потенциал самоочищения понижен в условиях структурно-дена-дуционных равнин и речных балок.
Список используемых источников
1. Экогеохимия городских ландшафтов. Под ред. Н.С.Касимова. — М.: МГУ, 1995.
2. Янин Е.П. Введение в экологическую геохимию. — М.: ИМГРЭ, 1999.
3. Глазовская М.А. Геохимические основы типологии и методики исследования природных ландшафтов. — М.: МГУ, 1964.
4. Шальнев В.А. Теоретические проблемы физической географии мира: Учебное пособие. — Ставрополь: Изд-во СГУ, 1998.
5. Прокуронов П.В., Савин А.С., Доля А.В. Экогеохимические условия города Ставрополя. Отчет ЦГСЭ. — Ессентуки, 1992.
Специфика среднегорных и высокогорных ландшафтов Б.Лабы на примере изучения растительного покрова
Олейникова Д.В.
к.г.н., доцент, Ставропольский государственный университет, г. Ставрополь
В настоящее время все более остро возникает проблема изучения и сохранения биоразнообразия горных экосистем, которые в свою очередь менее устойчивы к внешним изменения окружающей среды. Верховья Б.Лабы представляет собой интересный регион, где намечаются изменения природных условий связанные с переходом оротектонических структур Западного Кавказа в Северо-Западный, разделенных Пшехско-Адлерской системой меридиональных разломов в районе группы Фишта (Ефремов и др., 2007). Здесь отмечается снижение средней высоты в системе Главного хребта до 2800 м и Бокового хребта до 2900 м над уровнем моря.
Центрально-Юрская депрессия, разделяющая Главный и Боковой хребты, здесь выражена не очень ярко и представлена, по мнению Ю.В. Ефремова, котловиной Б.Лабы, а по нашему мнению, еще и системой малых котловин. Последние формируются притоками Б.Лабы второго порядка, которые при слиянии формируют оротектонические треугольники с основанием в районе Главного Кавказского хребта и вершиной в точке слиянии рек (рис. 1).
Геологическая граница субмеридиональных водораздельных хребтов здесь выражена не очень ясно, прослеживается по притокам третьего порядка и частично по участкам долины Б.Лабы и Санчаро. Смена геологических формаций Главного и Бокового хребтов формирует сложную переходную зону (зону экотона), которая характеризуется наличием как рифейских гнейсов и кристаллических сланцев, так и гранитоидов позднего палеозоя.
Меняется и режим оледенения, который в большей степени теперь связан не с абсолютной высотой, а с увеличением сумм осадков. Это хорошо иллюстрируется климатической снеговой линией, которая от верховий р. Теберды к верховьям р. Белой снижается всего на 200 м в то же время абсолютные высоты изменяются в пределах 700-1000 м в сторону понижения. Несмотря на увеличение годового количества осадков (Марухский ледник —1775 мм, Клухорский перевал — 2495 мм), отмечается резкое сокращение оледенения Главного и Бокового хребтов. Так, в восточной части Западного Кавказа (верховья р. Уллукам) имеется 100 ледников с площадью оледенения 48,1 км2. В верховьях Б.Лабы их число сокращается до 25 при площади оледенения 5,5 км2 (Лурье и др., 2006). При этом верховья Лабы — это последняя территория, где встречаются большие ледники. Далее на западе получаются распространение лишь малые ледники и снежники (перелетки, сезонные).
Увеличение увлажнения в изучаемом регионе определяет существенные изменения в растительности. В среднегорьях доминантный геоботанический пояс формируют темнохвойные (елово-пихтовые) леса на горно-лесных бурых почвах. На склонах троговых долин они имеют формы неправильных
Рис. 1. Гидрографическая сеть верховий Б.Лабы и оротектонические
особенности Главного и Бокового хребтов
Легенда
1 — водораздел Главного Кавказского хребта; 2 — водораздел рек его северных отрогов; 3 — водораздел Бокового хребта; 4 — оротектониче-ская граница (зона экотона) Главного и Бокового хребтов; 5 — котловины
прямоугольников, так как разделяются эрозионными ложбинами с кустарниками клена и бука. В высокогорьях к доминантным поясам отнесены субальпийские и альпийские луга. Большие площади занимает субнивальный пояс. Нивально-ледниковый пояс здесь выражен уже фрагментарно (Шальнев, 2007).
На днищах долин лесные сообщества чередуются с полянами луговой растительности и кустарниками (на конусах выноса). В елово-пихтовых лесах в небольшом количестве еще встречается бук, что, видимо, связано с его вырубками (привлекательность буковой древесины). Вдоль русел рек распространена ольха серая с примесью березы.
Внутриландшафтная структура среднегорного ландшафта троговых долин имеет традиционный набор высотных геоботанических поясов: переходные днища долины и верхней границы леса, а также доминантный хвойных (пихтовых) лесов. В долине р. Адзапш (Красная) они выклиниваются на левом борту на высоте 1800-1900 м, а на правом на отметках 1700 м из-за лавинной активности. Здесь они замещаются кустарниками с преобладанием березы. На днище троговой долины наибольшее распространение имеют урочища «озерных четок», конечных морен разной степени сохранности и конусов выноса с кустарниками, лугами и ольхой серой. Склоны троговых долин в нижней части коллювиальных склонов заросли пихтовыми лесами на типичных горно-лесных бурых почвах. В верхней части склонов обычны скальные участки коренных пород с пихтой и березой. Многочисленны неглубокие эрозионные ложбины, где отмечается водная эрозия с неглубокими врезами в нижней части. Произрастают здесь кустарники и береза с фрагментами субальпийских лугов. В некоторых ложбинах имеются следы селевых потоков.
Плечи большого трога имеют разнообразные формы рельефа. Крутые и обрывистые склоны связаны с выходами метаморфических и кристаллических пород палеозоя и гранитоидов. К ним приурочены
пихтовые и березовые редколесья на абсолютных отметках 2100-2250 м. Более пологие части склонов формируют кары, малые цирки и вогнутые склоны, сложенные коллювием. Здесь произрастают буково-кленовые кустарники (Acer trautvetteri, Fagus orientalis) и высокотравные субальпийские луга, при этом клен Траутфеттера частично замещает березу. Большое распространение имеют родореты.
Высокогорные участки водораздельных хребтов имеют свой набор мезоформ рельефа, формирующих сложные и простые урочища. Здесь типичны древние и молодые цирки и крупные кара, расположенные на разной высоте. Нижний уровень цирков, замыкающих троговые долины, имеет абсолютные высоты 2100-2200 м, где произрастают высокотравные субальпийские луга и родореты на дерновых горно-луговых и горно-кустарниковых почвах. Второй уровень цирков с типичными субальпийскими лугами, родо-ретами и зарослями папоротников занимают высоты 2300-2500 м над уровнем моря. Третий уровень представлен небольшими цирками и карами (2500-2700 м) с субальпийскими и альпийскими (северные склоны) лугами. Здесь увеличиваются площади осыпей.
В нижней части водораздельных хребтов распространены крутые склоны с эрозионными ложбинами и субальпийскими лугами. Верхняя часть этих хребтов характеризуется увеличением очень крутых и обрывистых скальных склонов с выходами коренных пород. С последними связаны многочисленные осыпи.
Субальпийские луга поднимаются до 2700-2800 м над уровнем моря. Альпийские луга занимают небольшие площади из-за скальных образований. Субнивальный пояс приурочен к гребневидным водораздельным хребтам, обрамляющим обрывистым склонам цирки и кары третьего уровня. Карлинги с высотами более 2800-2900 м над уровнем моря занимают небольшие площади.
Список используемых источников
1. Ефремов Ю.В., Панов В.Д., Лурье П.М., Ильичев Ю.Г., Панова С.П., Лутков Д.А. Орография, оледенение, климат Большого Кавказа: опыт комплексной характеристики
и взаимосвязей. — Краснодар: Изд. Кубанского гос. ун-та, 2007. С. 337.
2. Лурье П.М., Панов В.Д., Ильичев Ю.Г., Салпагаров А.Д. Снежный покров и ледники бассейна реки Кубани. — Кисловодск: Северокавк. изд-во МИЛ, 2006. С. 243.
3. Шальнев В.А. Эволюция ландшафтов Северного Кавказа. — Ставрополь: Изд-во СГУ, 2007. С. 309.
