Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Ландшафтоведение - файл Thema5.doc


Лекции - Ландшафтоведение
скачать (247.6 kb.)

Доступные файлы (5):

Thema5.doc223kb.04.01.2002 13:28скачать
Thema6.doc90kb.01.01.2002 18:43скачать
Тhema4.doc327kb.21.10.2001 00:51скачать
ТЕМА123.doc649kb.10.12.2001 19:36скачать
Тема7.doc63kb.04.01.2002 13:34скачать

содержание
Загрузка...

Thema5.doc

  1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Глава 5.Антропогенные ландшафты.


5.1. Ландшафтоведение и взаимодействие природы и общества.

Деятельность человека на Земле весьма противоречива. С одной стороны он выступает как созидатель, интродуцируя (внедряя в местные природные комплексы) многие виды культурных растений, домашних животных, замечательные образцы ландшафтно-архитектурного творчества, с другой - человек выступает как разрушитель природы, уничтожая большое число видов животных и растений, вызывая во многих районах развитие процессов опустынивания и деградации ландшафтов.

В настоящее время все компоненты природы в той или иной мере испытали воздействия человека. Даже рельеф вместе со слагающими породами, образующими фундамент (литогенную основу) ландшафта, и представляющийся нам стабильным, за историческое время испытал в отдельных районах Земли значительные изменения, связанные с горнопромышленной, сельскохозяйственной, градостроительной и иной деятельностью человека. Особенно глубокие нарушения фундамента ландшафтов обусловлены открытой разработкой полезных ископаемых. Велико и косвенное воздействие человека на рельеф в результате его сельскохозяйственной деятельности. Это рост оврагов, усиление эрозии почв, засоление и заболачивание земель. Интенсивное воздействие на рельеф привело к выделению особых категорий мезо и микрорельефа - антропогенных форм рельефа: плотин, каналов, оборонных сооружений, туннелей, карьеров, терриконов, отвалов и т.д. Антропогенные формы рельефа в отдельных районах Земли составляют в настоящее время литогенную основу целых географических ландшафтов. Изменения, возникающие в литогенной основе ландшафтов, являются необратимыми.

В XX веке увеличилось влияние человека на климат. Интенсификация промышленного производства приводит к увеличению выбросов в атмосферу, что может вызвать глобальное изменение климата в недалеком будущем. Но уже сейчас климатологи констатируют формирование специфических климатических условий в городах, на побережьях крупных водохранилищ.

Сильно возросшие потребности в воде промышленности, сельского хозяйства и городского хозяйства привели к существенным изменениям в режиме природных водоемов и к созданию значительных искусственных водоемов. Чрезвычайно велики косвенные воздействия человека на природу водоемов: вырубка лесов на водоразделах, осушение болот, использование гербицидов и пестицидов в сельском хозяйстве приводят к обмелению водоемов, их зарастанию и цветению, что в конечном счете влияет и на состояние всего природного комплекса.

Двойственно воздействие человека на почвы. Современные почвы большинства ландшафтов Земли являются не только результатом естественных природных процессов, но и продуктом длительного человеческого труда. Современные технические возможности делают почву хорошо управляемым компонентом ландшафта, но это же обусловливает беззащитность почв при их неразумном использовании.

Современный растительный покров многими рассматривается как лакмусовая бумажка антропогенных воздействий. Растительность изменялась в течение длительного исторического времени. Древние земледельцы и кочевые народы, осваивая территорию, прежде всего, изменяли, а иногда и уничтожали, растительность. Сейчас, пришедшая на смену естественной, культурная растительность занимает площади, соответствующие ландшафтам, округам и провинциям. Учитывая роль, которую играет растительность в ландшафте, можно сказать, что преобразование растительного покрова сказывается в пределах не только ландшафта, но и географической оболочки.

О масштабах воздействия человека на природу Земли в целом свидетельствуют данные о мировом земельном фонде: около 40% суши на сегодняшний день испытали прямое и сильное воздействие человека: это территории занятые под земледелие, под пастбища и сенокосы, территории промышленного и городского назначения, а также антропогенный бедленд.


^ 5.2. Антропогенные и культурные ландшафты.


В связи с воздействием человека на природу в ландшафтоведение вошли и получили широкое распространение понятия "антропогенный ландшафт" и "культурный ландшафт".

5.2.1.Антропогенный ландшафт.

Антропогенным называют особый тип географического комплекса, который начал формироваться на Земле в историческое время.

По поводу этого понятия в науке до сих пор идет дискуссия. Большинство ученых (Ф.Н.Мильков, А.М.Рябчиков) считают, что антропогенные комплексы - это самостоятельные природные системы, имеющие структуру, отличную от структуры естественных ландшафтов. Другие исследователи (В.Б.Сочава, А.Г. Исаченко) рассматривают измененные комплексы в качестве модификаций, генетически связанных с неизменной структурой. При таком подходе отрицается возможность коренных преобразований в ландшафтах, подчеркивается временность антропогенных воздействий.

Сторонники и той и другой концепций имеют веские аргументы в защиту своих научных позиций. Первые полагают, что антропогенное изменение любого компонента (на всей или большей площади) приводит к необратимым изменениям комплекса в целом. Вторые сомневаются в устойчивости антропогенных преобразований природных комплексов, не без основания утверждая, что энергия восстановительных процессов в природе довольна сильна.

Вопрос об устойчивости ландшафта к антропогенным воздействиям, обратимых и необратимых изменениях в структуре ландшафта сложен и неоднозначен. Глубина антропогенного изменения (или преобразования) ландшафта зависит как от устойчивости природного комплекса, так и от характера и интенсивности техногенного воздействия.

Приведем несколько примеров.

Большие и глубокие карьеры, остающиеся после открытой разработки полезных ископаемых и постепенно зарастающие растительностью, являются, несомненно, антропогенными ландшафтами. Структура первичных природных ландшафтов изменена необратимо, и их дальнейшее развитие определяется вновь сложившимися связями. Таким образом, это совершенно новые антропогенные ландшафты, возникшие на месте природных систем. Иная ситуация складывается при зарастании просеки после вырубки. При незначительных нарушениях в почвенном покрове, через несколько десятков лет будет восстановлена нарушенная структура природного комплекса. Сведение растительности, в этом случае, оказавшись лишь временным эпизодом в жизни ландшафта, в другом может вызвать коренное преобразование структуры комплекса. Например, приатлантические верещатники, которые имеют длительную историю существования: они образовались на месте лесов в результате их вырубки с применением палов, и в дальнейшем, постоянного выпаса скота. Сведение леса привело к нарушению бика, необратимый характер которого обусловлен длительностью и постоянством воздействия человека.

Таким образом, вопрос об обратимых и необратимых сменах в ландшафтах, об их устойчивости к антропогенным нагрузкам должен решаться не абстрактно, а с учетом двух ведущих факторов - конкретных ландшфтно-географических условий и особенностей воздействия человека. Эти факторы и используются большинством ландшафтоведов для классификации антропогенно-измененных комплексов.

Одна из первых классификаций измененных человеком ландшафтов принадлежит В.П. Семенову-Тянь-Шаньскому, одному из первых исследователей горных систем Азии. По степени воздействия человека все горные ландшафты он подразделял на первобытные (девственные), полудикие (слабо затронутые влиянием человека), культурные (преобразованные), дичающие (частично самовозобновляющиеся в результате упадка человеческой культуры), одичавшие (с возобновлением всех элементов первобытного ландшафта).

В настоящее время существует много классификаций антропогенно-измененных ландшафтов, в основу которых положен, как правило, один из нижеперечисленных подходов:

А) степень изменения природного комплекса (неизмененные, слабоизмененные, сильноизмененные);

Б) направление технологического воздействия населения на природу (сельскохозяйственные, лесные, водные, промышленные и т.д.);

В) соотношение природных и антропогенных процессов, влияющих на строение ландшафтов (антропогенно-естественные - возникшие под воздействием человека, но в дальнейшем развивающиеся как естественные, антропогенно-восстанавливаемые - находящиеся в процессе восстановления, антропогенно-деградируемые - формирующиеся при разрушении преобразованных комплексов и не возвращающиеся к первоначальному состоянию, преобразованные - целенаправленно измененные).

В качестве примеров различных сценарий развития измененных человеком ландшафтов приведем следующие ситуации:

1 Антропогенно - восстанавливаемые ландшафты. После вырубки елового леса (антропогенное воздействие) возникла березовая роща. Она отличается от предшествующего ландшафта многими параметрами и, прежде всего растительностью - обильное разнотравье, богаче видовой состав кустарников и кустарничков. Микроклимат леса также изменился - больше света, сильнее ветры, ниже влажность, более значительны перепады температур почвы и воздуха. Изменяются почвы: ослабевает процесс оподзаливания, возрастает содержание гумуса. Меняется животный мир - исчезают клесты, снегири, появляются тетерева, обыкновенная овсянка. Т.е. возникает стабильный (равновесный) ландшафт, развивающийся по природным законам, но своим возникновением он обязан человеку.

Суходольные луга, используемые под сенокосы также при прекращении воздействия человека (сенокошения и пастьбы) превращаются в иные естественные ландшафты -кустарниковые пустоши.

Классическим примером природного комплекса, созданного человеком являются лесозащитные полосы. Они хорошо изучены в Каменной степи (юго-восток Воронежской области). Этот участок был избран еще В.В. Докучаевым в качестве ключевого для изучения процессов преобразования природы степей с помощью лесозащитных полос. Старые лесополосы - насаждения I и II классов бонитета с большим запасом и приростом древесины, созданы в 1895 году на типичных черноземах с преобладанием дуба обыкновенного, клена остролистного и вяза гладкого. Запасы древесины - 425 м куб./га, прирост - 4.7 м куб./га. За время существования лесополос, в них появились типично лесные виды кустарников, травяного покрова (ландыш майский, хохлатка, герань, грибы), типично лесные животные: лесные опушечные птицы (соловей, горлица, синица большая, зяблик, сороки, сова ушастая и сплюшка, галки, воробьи), очень много ежей, косули, куница лесная. Обыкновенный чернозем, не теряя высокого плодородия, приобрел черты свойственные выщелоченным черноземам. Повысился уровень грунтовых вод. Все старые лесополосы имеют тенденцию к разрастанию.

Таким образом, созданные человеком (или возникшие в результате антропогенного воздействия) ландшафты в дальнейшем развиваются согласно природным закономерностям и составляют один из генетических рядов природных ландшафтов.

2. Антропогенно-деградируемые ландшафты формируются при разрушении созданных человеком изначально продуктивных ландшафтов. В результате деятельности человека происходит разрушение ландшафта (засоление, эрозия, заболачивание, опустынивание и т.д.) и продуктивность ландшафта падает.

Ярким примером антропогенно деградируемых ландшафтов являются пески левобережья Днепра. В пятом столетии до н.э. на юге Причерноморских степей в Скифии, по описаниям Геродота, были участки гилеи (леса по-гречески). Он писал, что с переходом через Борисфенес (Днепр) «вступаем в гилею, ближайшую от моря». Сейчас в этих местах, по левобережью Днепра, близ Каховки простираются незакрепленные пески площадью более 200 тыс.га (Нижнеднепровские, алешковские пески), напоминающие пустыню - сухие безводные, незакрепленные, подвижные. Все попытки их закрепить не имели успеха. Леса (сосна, дуб, береза, лещина), существовавшие здесь до ХII-ХIII в. н.э., - это экстремально южные лесные массивы, поэтому, будучи уничтожены, они не восстанавливаются.

Аналогичная ситуация сложилась в Средиземноморье, где сейчас на месте сведенных ( в результате рубок и выпаса скота) высокоствольных вечнозеленых лесов из различных видов дуба, сосны и кедра существуют каменистые пустоши с разреженной растительностью типа гариги и фриганы.



  1. ^ Время существования антропогенных ландшафтов.

Считают, что человек, существующий как вид 2 млн. лет, стал ландшафтообразующим фактором 40-38 тыс. лет назад. Верхнепалеолитический человек (40-10 тыс. лет назад) при охоте прибегал к палу и положил начало антропогенного безлесья на территории современных разнотравных степей. Первыми собственно антропогенными ландшафтами можно считать места стоянок людей. В результате своей деятельности они изменяли растительный и животный мир прилегающей территории.

3-10 тыс. лет назад в неолите и бронзе в семиаридных и аридных районах субтропиков и тропиков возникло земледелие и вместе с ним возникли практически все виды и типы антропогенного ландшафта, которые известны сейчас. Полевые и садовые ландшафты возникли 10 тыс. лет назад в Междуречье, Египте и прилегающих районах. Здесь были окультурены пшеница, ячмень, рожь, виноград, груша, черешня, алыча. Аналогичные антропогенные ландшафты возникали в других очагах древнего земледелия: Средиземноморье, Эфиопии, Средней Азии, Китае, Мексике и Перу. Но здесь сложился свой набор сельскохозяйственных культур и свои приемы ведения сельского хозяйства, что несомненно отложило отпечаток на особенности формирования сельскохозяйственных ландшафтов. В частности существенно отличалось устройство ирригационных систем которые получили широкое распространение около 4 тыс. лет назад (Мургабское междуречье). Еще раньше возникли пастбищные ландшафты.

В центральной Европе в неолите преобладали лугово-пастбищные ландшафты и появлялись первые полевые.

Города возникли в Междуречье 6-5 тыс. лет назад. Изготовление орудий труда и строительство городов привели к появлению первых горнорудных ландшафтов, карьеров, отвалов, шахт.

Таким образом, основные типы антропогенных ландшафтов появились давно, но долговечность их различна.

По долговечности можно выделить три группы ландшафтов:

1. Долговременные саморегулируемые ландшафты. Они могут существовать очень долго без вмешательства человека для их поддержанию. Раз возникнув, они в дальнейшем развиваются как естественные в соответствии с природными закономерностями, т.е. обладают высокой степенью саморегуляции. Это известняково-карстовые пустоши Средиземноморья, болотные мари Дальнего Востока и т.д.

2. Многолетние частично регулируемые ландшафты. Они существуют длительное время, но периодически нуждаются во вмешательстве человека. Это пруды (их нужно чистить), пойменные и суходольные луга (они требуют сенокошения и выпаса скота для уничтожения кустарников), лесополосы ( им необходимы рубки ухода).

3. Кратковременные регулируемые ландшафты. Их существование необходимо постоянно поддерживать вмешательством человека. Это прежде всего полевые ландшафты.


5.2.3.Культурный ландшафт.

Понятие "культурный ландшафт" не является синонимом "антропогенного ландшафта". Считают, что культурный ландшафт - это улучшенная модификация естественного ландшафта. Но в природе не существует плохих или хороших ландшафтов, это антропоцентричные понятия, поэтому при определении "культурный ландшафт" имеется в виду наиболее благоприятный для человека.

Таким образом, основными свойствами культурного ландшафта являются:

1. Высокая производительность и экономическая эффективность;

2. Оптимальная экологическая среда для жизни человека.

Для создания культурного ландшафта необходимо следующее:

  • рациональное использование и расширенное воспроизводство природных ресурсов. Поэтому один из главных признаков культурного ландшафта - максимальная биологическая продуктивность и интенсивный БИК.

  • эффективная утилизация возобновимых и практически неисчерпаемых энергетических ресурсов (солнечной радиации, геотермического тепла, энергии ветров и приливов).

  • осуществление инженерно-технических мероприятий, не вступающих в противоречие с естественными структурами геосистем, не нарушающих их природных механизмов.

  • предотвращение нежелательных стихийных процессов (природного и техногенного происхождения).

  • оптимизация санитарно-гигиенических условий (включая биогеохимическую ситуацию как причину возникновения природно-очаговых болезней).

  • создание условий оптимального функционирования геосистем.

Культурные ландшафты менее устойчивы, чем исходные ландшафты. Поэтому из нескольких возможных следует выбирать наиболее устойчивую модификацию, более экономичную, требующую меньших средств для своего поддержания. Так же как в природных геосистемах, устойчивее при прочих равных условиях многокомпонентные геосистемы.

Еще в конце прошлого века русский географ А.И. Воейков наметил два главных рычага для улучшения природной среды. На них "опирался" В.В. Докучаев в своих планах оптимизации природы степей. Это растительный покров (по существу - это регулирование БИК) и регулирование влагооборота (стока). Регулирование и изменение других функций ландшафта менее перспективно и менее экономично.

Растительный покров является естественным регулятором географических процессов в руках человека. Его важнейшее свойство - это самовоспроизводство и самоподдержание, в результате чего требуется минимум усилий при создании естественных сообществ.

Растительный покров практически единственный фактор, препятствующий как техногенному, так и естественному выносу химических элементов из ландшафта и способствующий усилению внутриландшафтного круговорота.

Таким образом, высокая интенсивность фотосинтеза и развитый зеленый покров - важнейший показатель оптимальности ландшафта.

Влагооборот - кровеносная система ландшафта, регулятор межкомпонентных и межсистемных связей. Регулирование стока (водные мелиорации) оказывает воздействие на гравитационных перенос материала, испарение, водную миграцию химических элементов, почвообразование, функционирование биоты, биологическую продуктивность.

Технические (инженерные) сооружения и мероприятия по оптимизации следует рассматривать как вспомогательные. Они эффективны лишь в том случае, если "вписываются в ландшафт" и их действия сбалансированы с природными процессами. Например, сооружение плотины для задержки воды может потерять смысл, если состояние ландшафта (облесенность, интенсивность почвенного смыва и эрозия) таково, что через 10 лет водохранилище полностью заполнится наносами. Инженерное решение проблемы часто не самый лучший выход из сложившейся ситуации. Восстановление лесов на водораздельных поверхностях более радикальная мера, чем сооружение плотины для защиты от паводков.


^ 5.3.Общая характеристика антропогенных ландшафтов, связанных с сельскохозяйственной деятельностью (агротехногенез).


5.3.1. Сельскохозяйственные ландшафты (агроландшафты).

Агроландшафты, включая территории населенных пунктов и ферм занимают около 37% суши, из них 12% - это земледельческие площади и 25% пастбища. Наибольшие площади агроландшафты занимают в умеренном поясе (26%), несколько меньше в субэкваториальном и субтропическом (17-18%).

Главное назначение агроландшафта – производство максимально возможной для данных климатических условий сельскохозяйственной продукции. Но увеличение продуктивности агроландшафтов за счет химизации ведет к загрязнению среды, нередко превышающему допустимые экологические нормы. Увеличение площади распаханных территорий за счет склонов приводит к усилению процессов почвенной эрозии. Это определяет необходимость реализации мер по оптимизации (в первую очередь биогеохимической) агроландшафтов.

^ Полевой тип. При создании и функционировании этого типа антропогенного ландшафта основные виды антропогенного воздействия включают:

распашку почвенного слоя и уничтожение естественной растительности,

внесение удобрений,

дополнительный полив, постоянное орошение или осушение,

выращивание агрофитоценозов, состоящих из ограниченного числа видов с ежегодным изъятием из них большой части биомассы.

Воздействие человека приводит к изменению многих компонентов первичного ландшафта. Почти полностью уничтожается естественный растительный покров. Изменяются почвы, и создается специфические пахотные почвы с не дифференцированным профилем. Так, при распахивании, почвы разрыхляются, улучшается их водный режим, что приводит к усилению биологической активности - резко увеличивается численность микроорганизмов, усиливаются процессы нитрификации, минерализации органического вещества и гумуса. Вместе с тем использование тяжелой техники вызывает уплотнение почв, снижение ее водопроницаемости и усиление почвенной эрозии: водной эрозии - при воздействие талых и дождевых вод и ветровой эрозии - при воздействии ветра. В агроландшафтах скорость эрозии в сотни и тысячи раз больше, чем в естественных ландшафтах. В настоящее время она привела к существенному ухудшению земельного фонда почти половины мировой пашни. В лесной, лесостепной зонах, а также во влажных саваннах преобладает водная эрозия, в сухих саваннах, степях и полупустынях –ветровая. Ландшафтно-геохимическим следствием антропогенной эрозии почв является интенсификация механической и физико-химической миграции элементов. Из эродируемых автономных и трансэлювиальных ландшафтов выносятся минеральные соединения (до десятков тонн с гектара в год), гумус, содержащие элементы питания растений, микроэлементиы. Часть этих веществ накапливается за пределами пашни, часть выносится в подчиненные ландшафты и местные водоемы, вызывая их обмеление и загрязнение.

С пахотой связано также загрязнение почв железом и другими металлами, органическими соединениями (нефть, мазут, ПАУ).

Изъятие части биомассы приводит к обеднению почвы минеральными соединениями, что требует постоянной их компенсации за счет внесения удобрений. Для борьбы с сорняками, вредными насекомыми и микроорганизмами применяются разнообразные пестициды и другие агрохимические средства. Как показывают исследования, химизация наряду с полезными результатами сопровождается нежелательной трансформацией круговорота и баланса химических элементов и загрязнением почв, растений, вод животных и человека азотом, фосфором тяжелыми металлами и пестицидами. Уровень загрязнения и состав элементов-загрязнителей неодинаков в различных регионах.

Минеральные удобрения делятся на две группы: стандартизованные (азотные, фосфорные, калийные, комплексные, микроудобрения) в которых содержание элементов питания регламентировано ГОСТами и нестандартизованные (осадки сточных вод, коммунальные твердые бытовые отходы, загрязненные речные воды) состав которых не регламентирован. Во всех видах удобрений не нормировано содержание большинства микроэлементов, в том числе приоритетных загрязнителей.

С азотными удобрениями вносится примерно15-20% общего поступления азота в наземные агроландшафты (в бывшем СССР эта доля достигала 25-35%). В районах, удаленных от индустриальных центров, эти удобрения являются основным источником загрязнения окружающей среды соединениями азота. В бассейнах малых рек сельскохозяйственных районов смытые поверхностным стоком азотные удобрения составляют от 50 до 80% общего баланса азота. В районах интенсивного земледелия приход азота в системы превышает его расход, что ведет к аккумуляции соединений азота в почвах, сельскохозяйственной продукции, грунтовых и поверхностных водах. Часто содержание азота превышает предельно допустимые нормы и это создает критические экологические ситуации. Так, сильное загрязнение овощей азотом характерно для супераквальных ландшафтов долин и дельт крупных рек с интенсивным овощеводством (долина Оки, дельты Волги, Амударьи, Сырдарьи и др.). Содержание нитратов и нитритов здесь во много раз превышает ПДК (250-300 мг/кг сырого вещества). Особенно опасно образование в пищевых продуктах нитрозоаминов (R2NNO, где R – органические радикалы, например, CH3 C2H5 и др.), обладающих канцерогенными и мутагенными свойствами.

Загрязнение ландшафтов могут вызывать и фосфорные удобрения. Среди стандартизованных удобрений они содержат наиболее широкий спектр микроэлементов, концентрирующихся в почвах. Так, в суперфосфате содержится, кроме Р, до 1.5% F, 0,005% Cd,(до 100KK), 0,005% -0,003% As (до 10nKK), 5-10 KK Y Sr, Cu, Pb, редкоземельных элементов.С удобрениями вносится менее 5% природного запаса Р в почвах, но он легко усвояем и обеспечивает необходимый прирост урожая. Тем не менее применение фосфорных удобрений ведет к росту загрязнения, так как доля микроэлементов в них выше потребляемого растениями количества в тысячи (для Y As Cd, редких земель) и сотни (для F) раз. Такое малое поглощение этих элементов имеет как положительное (слабое загрязнение растений), так и отрицательное (загрязнение ландшафтов) значение.

Одним из основным отрицательных последствий применения азотных и фосфорных удобрений является накопление соединений азота (главным образом нитратов) и фосфора в грунтовых и поверхностных водах, в результате чего происходит эвтрофикация водоемов.

Применение нестандартизованных удобрений приводит к поступлению в агроландшафты тяжелых металлов. Эти удобрения используются как правило на локальных участках вокруг крупных индустриальных центров. Особенно широк спектр тяжелых металлов в осадках сточных вод. По Ю.Е Саету и А.И.Ачкасову, наиболее высоки коэффициенты накопления относительно фоновых почв у Cd, Ag (Кс до 200 и более), Hg, Bi, Zn, Cr, Cu, W, Sn (Кс 100-200). В бытовых отходах концентрация микроэлементов ниже, среди них преобладают Hg(Кс 10-100), Ag Sb Zn Bi Cd Pb (Кс около 10). При поливе загрязненными речными водами в почвы и растения поступают большие количества Ag (Кс больше 100), Pb Cd Zn (Кс около 10). Экологическая опасность в зависимости от суммарного загрязнения микроэлементами (Zc) убывает в следующем порядке: осадки сточных вод (500-600), бытовые отходы (100-200) загрязненные речные воды (100-200), минеральные удобрения (50-70). При этом наибольшие значения показателя суммарного загрязнения бывают у тепличных почв, так как аккумуляция тяжелых металлов в открытых почвах меньше. Коэффициенты концентрации тяжелых металлов в почвах и растениях, орошаемых сточными водами, расчитанные относительно средних мировых кларков незагрязненных почв и сельскохозяйственных растений, образуют следующие ряды загрязненности: почвы Cu Cd Zn Hg Pb Ni, растения - Hg Cd Pb Ni Cu Zn. Это указывает на селективную концентрацию в растениях прироритетных токсикантов – Hg, Cd, Pb, малодоступных растениям на незагрязненных почвах. При этом растения обладают видовой биохимической специализацией, которая определяет приоритетное накопление определенных элементов. По данным А.Кабата-Пендиас и Г.Пендиас, кофе концентрирует Cu (в несколько раз больше, чем другие культуры на тех же почвах), грибы – As, V, Ag, томаты –Co, капуста – Co,B, свекла –Li,фасоль –Mo,B люцерна и клевер –Sr,Ba,B, салат-латук – Co, BeF, Cd, Hg, Fe, Zn,Cu.

В районах интенсивного животноводства, кроме промышенных отходов и стоков существенное влияние на ландшафты оказывают органические отходы ферм и комплексов, содержащие азот, сероводород, метан, тяжелые металлы, высокие концентрации которых токсичны. По данным Н.Я.Трефилова и А.И.Ачкасова в лесной зоне умеренного пояса контрастность аномалий, связанных с отходами животноводства, увеличиваются следующим образом: птицефабрики – комплексы курпного рогатого скота – свиноводческие комплексы. Суммарное загрязнение почв этими отходами сопоставимо со слабым и средним промышленным загрязнением ( Zn - 10-30).

Существенные геохимические изменения вносит применение пестицидов. К ним относятся синтетические органические соединения, используемые для борьбы с вредными насекомыми (инсектициды), сорняками (гербициды), болезнями растений (фунгициды, бактерициды), для регулирования роста растений (дефолианты). Сейчас известно более ста тысяч пестицидов, 70-80% которых применяется в Западной Европе. Японии и США. Выделяют хлорорганические и фосфорорганические пестициды, многие из которых разлагаются очень медленно и накапливаются в почвах. водах и донных осадках, попадают в пищевые цепи. Пестициды уменьшают потери урожая и повышают продуктивность сельскохозяйственных культур, но с их применением связана и существенная экологическая опасность – загрязнение почв, вод и растений. Наиболее опасны для млекопитающих и чловека инсектициды, менее токсичны гербициды и фунгициды. Синтетические органические соединения, которые образуют пестициды, поступают в ландшафты только в результате хозяйственной деятельности, чужеродны естественным ландшафтам и разлагаются очень медленно. Поэтому даже низкие дозы их поступления в воздух, почвы и растения могут привести к глобальному загрязнению биосферы.

В настоящее время в фоновые ландшафты из атмосферы поступает в среднем 1 –3 кг/см2год хлорорганических пестицидов. В поверхностных водах их содержание варьирует от 1 до сотен нг/г, в почвах оно колеблется в среднем от 1 до 10 нг/г воздушно-сухой массы и слабо меняется по регионам. В растениях фоновые уровни этих пестицидов лежат в пределах 2-10 нг/г (повышенным содержанием пестицидов отличаются мхи и лишайники). Аккумуляция пестицидов в донных отложениях достигает в некоторых районах значительных величин (дельта Волги 20нг/г, дельта Нила 30-800нг/г) (Ф.Я.Ровинский, М.И.Афанасьев)

Формирование агроландшафтов приводит к значительными изменениями в круговороте воды. Это особенно проявляется при дополнительном увлажнении или осушении территории. Орошение как один из мощных видов антропогенного воздействия приводит не только к дополнительному увлажнению, но и к геохимической трансформации ландшафта. При оптимальных природных предпосылках и нормах орошения в аридных районах создаются высокопродуктивные агроландшафты – оазисы с новыми почвами, климатом и биологическим круговоротом элементов. При этом существенно улучшается водный и тепловой режим почв, усиливается микробиологическая активность, выщелачиваются легкорастворимые соли. В староорошаемых ландшафтах формируется особый грунт - антропогенный ил мощностью до 3,5 м. Это плодороднейшая почва, наложенная в аридных районах на бесплодные такыры.

Основное и широко распространенное негативное последствие орошения – вторичное засоление, которое возникает при поднятии уровня грунтовых вод. В результате кальциевый и кальциево-натриевый классы водной миграции естественных ландшафтов трансформируются в солонцово-солончаковый и солончаковый классы с сульфатным магниево-кальциевым и сульфатно-натриевым составом вод. В засоленных почвах формируются испарительные геохимические барьеры, на которых концентрируются как легкорастворимые соли натрия, хлора и серы, так и Sr,Mo,B, F, Se, Br,Y и другие микроэлементы. Сброс дренажных сильно минерализованных (2-8, до 20 г/л) стоков приводит к трансформации химического состава грунтовых и поверхностных вод. Например, минерализация вод р.Сырдарьи повысилась в низовьях от 0,8г/л в 1960 г. до 2,8 г/л в 1995 г. изменился ее состав – из гидрокарбонатно кальциевого стал сульфатно-натриевым, возросло содержание тяжелых металлов и пестицидов.

Осушительные мелиорации приводят к изменениям окислительно-восстановительных условий заболоченных почв. В возникающих окислительных условиях происходит более энергичное разложение органических веществ, усиливается биологический круговорот, увеличивается количество подвижных форм азота, фосфора и некоторых микроэлементов.

В частности доля нитратного азота по сравнению с аммонийным возрастает в пахотном слое в 20 раз. Эти изменения приводят к росту минерализации грунтовых вод, снижению содержания в них растворенных органических соединений, усилению миграции кальция, фосфора, натрия и калия. При осушении и правильной мелиорации (глубокой вспашке, внесении калийных, фосфорных, медных удобрений) на осушенных болотах возникают плодороднейшие почвы, не имеющие природных аналогов.

Наблюдения в Мещере показали, что осушение приводит к трансформации лесоболотных и луговых супераквальных ландшафтов кислого глеевого класса в ландшафты кислого класса (И.А.Авессаломова, К.Н.Дьяконов). В почвах глеевая обстановка смещается в глубину – на границе окислительного и восстановительного горизонтов формируются кислородно-сорбционные барьеры, на которых накапливаются железо, марганец, ванадий, никель, кобальт, медь. При осушении болотных почв, содержащих сульфиды железа, в результате их окисления формируются резко кислые почвы с рН меньше 3.

Существование полевых ландшафтов возможно лишь при постоянном вмешательстве человека (ежегодном воссоздании полевого ландшафта) ибо через год-три после прекращения распашки начинается восстановление естественных фитоценозов. Через несколько десятков лет проявится дифференциация почвенного профиля, типичная для данной зоны и будет происходить постепенная смена геохимических характеристик почв в сторону зональных.

^ Садовый и смешанный садово-полевой тип

Внешне садовый тип ландшафта ближе к лесокультурному типу, чем к полевому, но низкий уровень саморегуляции и потребность в высокой агротехнике определяют его принадлежность к сельскохозяйственным ландшафтам, которыеиспытывают наибольшие изменения.

Так же как в полевом типе, растительный покров этих агроландшафтов полностью изменен, здесь выращивают многолетние плодовые деревья и кустарники. Почвы сильно окультурены, требуют глубокой распашки (до 1,5 м), высокого плодородия, нуждаются в постоянной обработке, поливе и внесении удобрений. Являясь аналогом лесного ландшафта, садовый тип характеризуется способностью создавать свой микроклимат: более влажный, с более равномерным распределением снежного покрова. Садовые ландшафты более разнообразны по рельефу. В отличие от полевого они часто встречаются на участков с неровным рельефом (холмистым, овражно-балочным) на равнинах или на склонах гор. Высокая требовательность к теплу определяет более узкий, чем у полевого и лугово-пастбищного типов ландшафта ареал распространения.

Особенности геохимической трансформации этих ландшафтов заключаются прежде всего в необходимости внесения под многолетние культуры больших доз удобрений и более интенсивное применение пестицидов и органических и минеральных соединений тяжелых металлов. В частности, на виноградниках применяется обработка медьсодержащими препаратами. Это приводит в повышенным содержаниям меди в почвах в золе листьев и поверхностных водах (в Молдавии эти значения составляют соответственно 2,5х102%, 0,5%,500мкг/л). В почвах установлено присутствие техногенного малахита (концентрация меди до 1-2%). Повышенные содержания меди позволили выделить здесь техногенную медную биохимическую провинцию (Н.Ф.Мырлян).

Садово-полевой тип ландшафта наиболее широко распространен в тропических странах, когда среди полей растут одиночные фруктовые деревья, создавая впечатление редколесья. Эти как бы смешанные многоярусные ландшафты являются аналогами влажных лесов и имеют большое будущее в тропических странах, ибо лучше всего используют богатейшие почвенно-климатические ресурсы тропиков. В умеренных зонах аналогами являются приусадебные участки.

^ Лугово-пастбищный тип. Это один из наиболее распространенный типов агроландшафтов, состояние которого полностью зависит от характера и интенсивности использования. В целом, по сравнению с другими агроландшафтами он характеризуется наименьшей геохимической нагрузкой и трансформацией.

Основной фактор антропогенного воздействия при формировании этого ландшафта - это сенокошение, которое оказывает благоприятное воздействие, определяет лучший прогрев, просушивание почв и уничтожение древесно-кустарниковой поросли, а также является препятствием для разрастания сорняков, производит отбор растений, способных к вегетативному размножению.

Выпас скота, при его большой интенсивности, приводит к уплотнению почв, ее иссушению, выпадению из травостоя наиболее ценных видов, изреживанию растительного покрова. Сильно выбитые пастбища - это очаги развития вредителей (сусликов, полевых майских хрущей, долгоносиков, саранчовых), это очаги ветровой и водной эрозии. Значительные изменения состояния пастбищ называют пастбищной дигрессией.

Неумеренный выпас скота в различных природных зонах приводит к существенным изменениям природных условий и смещению ландшафтных границ. Так, например, в Актюбинской области установлено, что повреждение животными основных видов степных трав (тырсы и полыни на 6-25%, типчака и ковыля на 26-50%),что приводит к смене степных фитоценозов полупустынными.

В тундрах наиболее чувствительны к пастбищным нагрузкам лишайники (ягель). При более интенсивном воздействии происходит олуговение тундровой растительности, страдают мхи и кустарнички. При очень большой нагрузке возникают котловины выдувания яри, лишенные растительного покрова.

В дигрессии Средиземноморья "роковую "роль сыграли козы. По мнению эколога Шарля Дорста "козы положили начало гибели части земель Земного шара. После козы не остается ничего, когда она погибает от голода, человек гибнет вместе с ней".

^ Сельскохозяйственные ландшафты с измененной литогенной основы. К этой категории относятся ландшафты, в которых человек изменил рельеф и подстилающие горные породы. Такие изменения происходят при формировании террасированных полевых и садовых агроландшафтов на горных склонах, а также при создании орошаемых оазисов и осушении болот. Антропогенные насыпные грунты применяются для создания агроландшафтов в Нидерландах.


^ 5.3.2.Лесные антропогенные ландшафты.

Условно-естественные лесные ландшафты. Это леса того же типа, что и были до вырубки. Возобновляются они стихийно, часто в виде пневой поросли. Такой тип лесов был широко распространен, особенно в допромышленное время, и как ландшафт существует очень долго. Многие леса, которые мы принимаем за естественные, на самом деле относятся к этой категории. Примером может служить Шипов лес на юго-востоке Воронежской области. Площадь этого массива 32 тыс. га, представлен он дубово-ясеневым лесом с густым подлеском и обильным дубовым разнотравьем. В 1709 году Петр I нашел в этом лесу 400-500-летние дубы и назвал это место "магазином корабельных строений". Именно из этого леса был построен весь Азовский флот Петра 1. К 70-ым годам XVIII века на этом месте остался один молодняк, который к 30-ым годам XIX столетия был полностью вырублен местным населением. В последующие годы происходило постепенное восстановление с периодическими рубками. В 19ЗО году этот лес был объявлен заказником.

^ Вторичные (производные) лесные ландшафты возникают в том случае, когда после гарей и вырубок коренных пород (ели, пихты, сосны, дуба) местообитание захватывают активно ведущие себя в осветленных лесах породы (береза, осина, серая ольха). Этот тип также широко распространен, но недолговечен, через несколько десятилетий он может быть вытеснен коренными породами.

Следует отметить, что не все березовые леса вторичные. В тайге встречаются коренные березовые заболоченные леса. В лесостепи Западной Сибири - это березовые колки. Отличие вторичных лесных ландшафтов заключается в специфике травостоя и кустарникового яруса, в котором угадываются черты, не свойственные березовому лесу.

^ Лесокультурные ландшафты. Это искусственные насаженные леса, которых много в Европе и США.

В европейской части России, в лесостепи, также много таких лесов. Главная порода в них - сосна или дуб (для лесостепи).

Примером таких лесов в России может служить Великооскольский лесной массив - живой памятник русским лесоводам, создавшим в сухой степи лесной массив площадью в 2550 га. Он расположен на Приазовской возвышенности между реками Кальмиус и Днепр. В 1843 году лесничий В.Е. Графф заложил питомник, а затем, в 1845 году, начались посадки леса. Сейчас это дубовый лес с ягодами и грибами, в котором преобладают лесные травы. Появившийся лесной массив изменил ландшафт: повысился уровень грунтовых вод, появились родники и ручейки, прекратилась эрозия, сократился поверхностный сток.

Особый тип лесокультурных ландшафтов - это лесополосы. Они задерживают снег, защищают от суховеев, ослабляют эрозию. Состав древесных пород в лесополосах очень разнообразен. Но окруженный с двух сторон открытыми пространствами лес очень уязвим и понуждается в постоянном уходе. Уникальным лесокультурным ландшафтом является государственная лесополоса, созданная в 1948 году по берегам Северского Донца, Дона, Волги и Урала до Предкавказья, протяженностью 5320 км.


^ 5.4.Антропогенные ландшафты, связанные с деятельностью промышленных предприятий.

5.4.1.Горнопромышленные ландшафты.

Добыча любого полезного ископаемого - это серьезное вмешательство в природу, и один из мощных видов техногенеза. В местах добычи полезных ископаемых происходит почти полное уничтожение природных ландшафтов на месте которых возникают скважины, шахты, карьеры, отвалы, отходы первичного обогащения руд, угольные терриконы, транспортные магистрали и т.д. и формируются особые ландшафтно - геохимические системы – горонопромышленные ландшафты. Горнопромышленные ландшафты неоднородны. В них выделяют 4 функциональные зоны:

первая зона – шахтно-карьерно-отвальная, приуроченная непосредственно к участку добычи полезных ископаемых. Она характеризуется практически полной деградацией почвенно-растительного покрова и высокими концентрациями металлов в пыли, техногенных наносах, воде и растениях;

вторая зона – территории горно-обогатительных комбинатов и обогатительных фабрик. Она характеризуется полной или значительной перестройкой первоначальной структуры за счет отчуждения площадей под предприятиями и загрязнения токсичными отходами, выбросами и стоками;

третья зона – селитебные и пригородные ландшафты, расположенные в непосредственной близости от месторождений и комбинатов сильно загрязненные но сами не являющиеся источниками выбросов;

четвертая зона с умеренным площадным загрязнением имеет нестабильные очертания и располагается в радиусе от 3-5 до 10-20 км. Фоновые ландшафты располагаются обычно не ближе 15-20 км от источников рудных выбросов и стоков.

В первой зоне наибольшее воздействие на природные ландшафты оказывает добыча полезных ископаемых открытым способом, в результате которой создаются карьеры глубиной до ЗОО-5ОО м и отвалы, морфология которых определяется видом складирования вскрышной породы (гидроотвалы, автоотвалы, железнодорожные отвалы). Объем перемещаемых пород огромен (объем Лебединского карьера КМА составляет 170 млн. куб.м). Кроме того, добыча полезных ископаемых открытым способом сопровождается образованием депрессионных воронок, загрязнением подземных вод и региональным перераспределением миграционных потоков, ухудшением водно-солевого баланса ландшафта, повышенной запыленностью и загазованностью атмосферы.

Свежие некультивированные отвалы вскрышных пород производят впечатление индустриальной пустыни. Ветер разносит большие объемы пыли, загрязняя воздух в радиусе нескольких километров (на расстоянии 2-3 км ПДК может быть превышено на 1-2 порядка). Скорость зарастания отвалов определяется свойствами грунтов и физико-географическими условиями их местонахождения. При токсичности грунтов они долгое время могут быть безжизненными.

Наиболее часто открытый способ добычи применяется при разработке угольных бассейнов. С добычей угля связаны и значительные геохимические изменения ландшафтов, которые обусловлены высокой концентрацией многих химических элементов в угле и большой массой сырья, извлекаемого при добыче (ежегодная мировая добыча составляет несколько миллиардов тонн). В углях концентрируется свыше 30 химических элементов, содержание которых в сотни и тысячи раз выше, чем в других осадочных породах. Состав типоморфных элементов зависит от конкретных геологических условий формирования месторождения и включает такие элементы как золото, германий, уран, кадмий, висмут, вольфрам, мышьяк, сурьма, бериллий, цинк, свинец, ртуть, редкоземельные элементы, сера, железо.

Поступление этих элементов в ландшафт происходит главным образом из отвалов вскрышных пород, пыление которых приводит к повышенной концентрации пыли в воздухе, а размыв дождевыми и талыми водами приводит к загрязнению поверхностных и грунтовых вод. Геохимические особенности этих ландшафтов в значительной степени определяются процессами окисления сульфидов железа и других металлов, содержащихся в углях. Их поступление с пылью и талыми и дождевыми водами в почвы приводит к резкому увеличению содержания сульфатов в водах и почвах. РН почв снижается до 2-3, меняются условия миграции химических элементов, многие переходят из слаборастворимых сульфидов в оксидные и водорастворимые сульфатные формы, происходит формирование сернокислых ландшафтов. В техногенных угленосных наносах и почвах содержание сульфатной серы достигает 60-70%, а свободной серы 10-20% от валового количества. Поэтому в районах добычи угля происходит не только концентрация типоморфных элементов углей, но и их сернокислое выщелачивание. Оно приводит к формированию аномалий на щелочных и сорбционных барьерах, расположенных на значительном удалении от места добычи угля. При возгорании отвалов происходит загрязнение полициклическими ароматическими углеводородами.

Открытая разработка применяется и при добыче железных руд. Непосредственно сама добыча и перемещение больших объемов горных пород контрастных геохимических аномалий не вызывает, но в техногенную миграцию вовлекается широкий спектр химических элементов (Mo, As, Mn, Zn, Co, Cr). При обогащении железной руды сульфидами в любом климате происходит образование сернокислых ожелезненных ландшафтов, в которых развивается выщелачивание металлов и их миграция в кислых водах на значительные расстояния.

Значительно более благоприятная экологическая ситуация складывается при разработке торфяных месторождений.В зависимости от способа добычи торфа формируются различные типы карьерных ландшафтов. При экскаваторном способе отрабатываются параллельно распложенные карьеры шириной 3-6 м, длиной до 800 м, разделенные перемычками в 2-3 м. При гидравлическом способе залежь размывается струей воды в пределах прямоугольных карьеров размером 30х125 или 60х220 м с перемычками между ними порядка 4м. При современном фрезерном способе добычи осушенная торфяная залежь разрабатывается послойно в течение нескольких лет в пределах отдельных карьеров площадью 1-2 га, ограниченных через каждые 20-40 м картовыми, а через 500 м – валовыми осушительными канавами. Складируемые в караваны (длиной до 100 м и шириной у основания 5-8 м). Дальнейшая судьба отработанного месторождения складывается в зависимости от способа добычи.

На отработанных фрезерных полях при удовлетворительном дренаже начинается постепенное зарастание поверхности: от сорно-разнотравных комплексов до сложных древесно-кустарниково-травянистых комплексов. При неудовлетворительном состоянии дренажных систем происходит заболачивание и формирование лугово-болотных и болотные комплексов с участками стоячей воды.

Зарастание карьеров, созданных при экскаваторном и гидравлическом способах добычи меньше зависит от состояния дренажной сети и определяется в первую очередь местоположением участка. На перемычках, (более сухих местообитаниях) появляются травяные и травяно-моховые группировки, а на дне карьеров – водно-болотные и болотные. В глубоких карьерах может происходить полное разрушение перемычек между карьерами и образование крупных искусственных водоемов со специфической системой островков.

После отработки месторождений на этих территориях возникает карьерно-отвальные ландшафты. Их облик и дальнейшая судьба определяются типом бывшего месторождения и уровнем трансформации территории. Принято выделять следующие типы карьерно-отвального ландшафта:

1. Обнаженный (лишенный растительности из-за своей молодости или токсичности).

2. Пустошный (покрытый сорно-полевой растительностью: луговой или лугово-степной). Это один из самых распространенных видов ландшафтов в зрелой стадии.

3. Лесной (одетый высокоствольными лесом: сосновым или березово-осиновым).

4. Камнеломный бедленд (на местах добычи известняка, песчаника, писчего мела и других плотных пород). Это каменистые донно-карьерные урочища с крутыми склонами, полуразрушенными отвалами, лишенные почв и долго не зарастающий.

5. Торфяно-карьерный (на местах торфоразработок). Сильное переувлажнение приводит к образованию озер в понижениях. Растительность представлена болотным разнотравьем, угнетенными древесными и кустарниковыми породами.

В настоящее время разработано несколько вариантов рекультивации таких ландшафтов. Это полевая рекультивация - выравнивание антропогенного рельефа и возвращение территории к сельскохозяйственному использованию. Это наиболее кардинальное преобразование техногенного ландшафта. Но экономически это чаще всего бывает не выгодно, так как требует значительных затрат сегодня с очень отдаленным возвратом вложенных средств. Экономически более целесообразным считают залужение и облесение карьерно-отвальных комплексов, т.е восстановление растительного покрова без изменения литогенной основы. Данный вид рекультивации требует меньших затрат, и предполагает главным образом рекреационное использование восстановленных ландшафтов. Сельскохозяйственное использование при этом чаще всего невозможно.

Рекультивационные работы принято делить на два этапа:

  1. горно-технический;

  2. биологический.

Горно-технические мероприятия направлены на изменение или преобразование геолого-геоморфологического строения нарушенной местности. В итоге создается рельеф с искусственным чехлом поверхностных отложений - прерывистым или сплошным в зависимости от будущего вида использования территории. Интересные отвалы создаются в угледобывающих районах Германии. Пустая порода идет на образование искусственных холмов с лесопосадками. Высота таких холмов в Рурском районе достигает 60 м. Применяется отсыпка от периферии к центру. На начальном этапе создается насыпь высотой 8-10 м по всему периметру отведенной площади. Это первый ярус холма. Затем с насыпи идет отвалообразование к центру, на высоту 8-10 м по всей отведенной площади второго яруса. Таким образом, сооружают 4-6 ярусов, отделенных между собой террасами. Поверхность этих террас имеет уклон от периферии к центру, что позволяет улавливать осадки. Затем производится биологическая рекультивация и выращивание древесных пород смешанного состава.

После горнотехнических работ осуществляются биологические мероприятия. Иногда рекультивируемые участки покрываются искусственной (культурной) почвой с определенными заданными свойствами. Но в силу экономических соображений это не всегда целесообразно. Поэтому чаще всего осуществляются посадки стойких и неприхотливых культур, произрастание которых приводит в ограниченные сроки к формированию почвы. Геохимической рекультавации практически никогда не происходит. Предполагается, что восстановление природного ландшафта приведет к самоочищению территории от техногенного загрязнения.

Рекультивированные земли используют:

  • в качестве сельскохозяйственных угодий;

  • для создания лесов различного назначения;

  • для образования водохозяйственных объектов;

  • под строительство;

  • под рекреационные комплексы (глубокие карьеры чаще всего превращают в водоемы).
  1   2   3



Скачать файл (247.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru